一种可倾转试样的原位光场样品杆

技术领域

本发明涉及电镜原位的技术领域，特别是涉及一种可倾转试样的原位光场样品杆。

背景技术

透射电子显微镜是表征材料外部形貌的强大工具，它能够实现高精度的纳米加工、性能测试，深入地观察材料内部的晶格缺陷。随着原位技术的不断成熟和发展，研究者将原位样品杆与透射电子显微镜相结合，对试样施加不同类型的外场，如：力场、热场、光场等进行动态观测，进一步研究半导体器件的内部构造。但是，由于样品杆需要置入透射电子显微镜的真空室内，试样的置入与取出步骤相对繁琐，试样的大小也在一定程度上受到限制。同时，由于光学性质能够反应材料或者器件的物理特性。例如发光特性能够表现半导体材料的能级特征，荧光光谱能够突出特定元素的位置与种类等。

原位光场实验对于半导体器件或材料的研究具有重要意义，但是原位光场的施加存在技术挑战。目前，主流做法是将光信号通过光纤或光导管导出透射电镜之外，用光谱仪进行分析，但该类试验装置步骤较为繁琐，成本较高以及技术难度较大。因此，亟需找到一种低成本、无损害的原位光场施加技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种可倾转试样的原位光场样品杆，以解决上述现有技术存在的问题，使原位光场实验操作简单，无损试样且调节精确。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种可倾转试样的原位光场样品杆，包括杆头、样品杆和手握柄，所述样品杆的一端设置有所述杆头，所述样品杆的另一端套设有所述手握柄，所述杆头包括U型框架和微动探头组件，所述微动探头组件连接于所述样品杆的端部，所述U型框架可拆卸连接于所述样品杆上，所述微动探头组件位于所述U型框架内。

优选的，所述U型框架上可拆卸设置有若干个填料腔，所述填料腔为透明的碳化硅材质，每个所述填料腔内设置有不同种类的荧光粉。

优选的，所述U型框架的顶部和两侧均设置有所述填料腔，所述填料腔为长方体且一侧面上设置有螺柱，所述螺柱与所述U型框架上的螺纹孔连接，所述微动探头组件位于三个所述填料腔围成的空间内。

优选的，所述微动探头组件包括探针、铜帽、微动放大机构、压电陶瓷和固定柱，所述探针设置于所述铜帽的小端面上，所述铜帽的大端面与所述压电陶瓷之间设置有微动放大机构，所述压电陶瓷设置于所述固定柱上，所述固定柱设置于所述样品杆的端部。

优选的，所述微动放大机构包括卡爪和控制球，所述铜帽的大端面上均布有若干个所述卡爪，所述压电陶瓷上转动设置有所述控制球，所述卡爪夹持所述控制球。

优选的，所述控制球通过连杆连接一球体，所述球体嵌套于所述压电陶瓷内，所述连杆与所述压电陶瓷转动连接，所述球体与所述压电陶瓷之间设置有间隙。

优选的，所述卡爪通过螺纹连接于所述铜帽上。

优选的，所述探针可拆卸设置于所述铜帽上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过逆压电原理控制压电陶瓷移动，继而利用固定在压电陶瓷上的微动探头组件通过共振原理进行放大其微小位移，达到移动探针的目的，使探针能够直接沾取纳米线进行原位试验，进而使得吸附的纳米线接收不同角度的光源照射，精确研究光场对试样结构成分的影响；无损试样，实用方便，精确调节的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明可倾转试样的原位光场样品杆中杆头的结构示意图；

图2为本发明可倾转试样的原位光场样品杆中控制球的结构示意图；

图3为本发明可倾转试样的原位光场样品杆的结构示意图；

图4为本发明可倾转试样的原位光场样品杆中填料腔的结构示意图；

其中：1-杆头，2-样品杆，3-手握柄，4-卡爪，5-控制球，6-压电陶瓷，7-固定柱，8-螺柱，9-铜帽，10-U型框架，11-填料腔，12-探针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可倾转试样的原位光场样品杆，以解决现有技术存在的问题，使原位光场实验操作简单，无损试样且调节精确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图4所示：本实施例提供了一种可倾转试样的原位光场样品杆2，包括杆头1、样品杆2和手握柄3，样品杆2的一端设置有杆头1，样品杆2的另一端套设有手握柄3，杆头1包括U型框架10和微动探头组件，微动探头组件连接于样品杆2的端部，U型框架10连接于样品杆2上，本实施例中U型框架10与样品杆2为一体制造件，微动探头组件位于U型框架10内。

U型框架10上可拆卸设置有填料腔11，填料腔11为透明的碳化硅材质，填料腔11制造时填入不同型号的荧光粉之后，便形成了完全密封的腔体。U型框架10的顶部和两侧均可拆卸设置有填料腔11，填料腔11的一侧面通过螺柱8与U型框架10上的螺纹孔连接，微动探头组件位于三个填料腔11围成的空间内。其中，本实施例中具有填料腔11的U型框架10具有无干扰、高密封、高硬度、透明可拆卸等特点，通过在U型框架的填料腔11中填入相应的荧光粉，确保试样能够稳定吸收荧光粉释放出的光，能够最大程度减小光场对纳米线试样的损伤，通过选择不同的荧光粉，能够实现不同波长的光照；而荧光粉的光强较弱，可以最大程度避免试样受到强光刺激，保证试样的完整性。

微动探头组件包括探针12、铜帽9、微动放大机构、压电陶瓷6和固定柱7，探针12设置于铜帽9的小端面上，铜帽9的大端面与压电陶瓷6之间设置有微动放大机构，压电陶瓷6设置于固定柱7上并且接电，固定柱7设置于样品杆2的端部，压电陶瓷6通过导线穿过固定柱7及样品杆2连接一可调的外部电源。卡爪4通过螺纹连接于铜帽9上，便于拆装。探针12可拆卸设置于铜帽9上，本实施例中是通过螺纹连接或者插接，便于取下探针12蘸取样品。

微动放大机构包括卡爪4和控制球5，铜帽9的大端面上均布有若干个卡爪4，压电陶瓷6上转动设置有控制球5，卡爪4夹持控制球5。控制球5通过连杆连接一球体，球体嵌套于压电陶瓷6内，便于和压电陶瓷6达到一样的共振频率，通过共振原理放大微小位移。连杆与压电陶瓷6转动连接，球体与压电陶瓷6之间设置有间隙。在压电陶瓷6的作用下探针12随之相应的移动，实现试样不同角度的光照，进行原位光场实验。

本实施例使用时，先用探针12蘸取吸附纳米线试样，并将填有特定型号的荧光粉填入填料腔11，通过螺柱8固定于U型框架10上，再将样品杆2放入透射电子显微仪器内，选定试样的实验观察位置，向压电陶瓷6施加电压，使控制球5产生移动，带动卡爪4和铜帽9放大压电陶瓷6的微小移动，进而带动探针12移动试样。实验完毕，手动将纳米线的样品杆2移出透射电镜，停止向压电陶瓷6施加电压，将纳米线从探针12上释放，使用真空吸笔，吸附制备好的试样，并放置密封小盒内。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。