一种灯丝镓离子结合装置及结合方法

技术领域

本发明涉及灯丝制造技术领域，尤其是涉及一种灯丝镓离子结合装置及结合方法。

背景技术

离子显微镜/离子-电子双束显微镜是重要的科学研究、量测及微纳加工仪器，在物理、材料、化学、生命等科研领域，半导体先进制程、工程材料检测等工业领域发挥着巨大的作用。

离子源是其关键零部件之一。目前应用最广泛的离子源是液态镓离子源。

镓离子源由发射针尖、镓离子储存结构和覆盖其上的液态金属所组成的，在足够的高压电场作用下，由于场蒸发和离子化的作用而发射出一束金属离子束。离子源上所附带的液态金属储备可以保证提供一束稳定的离子流和一段相当长的发射周期。

镓离子源发射针尖与镓结合的紧密程度对发射稳定性以及使用寿命有很大影响。因此，设计一款能够提高镓离子源发射针尖与镓结合的紧密程度的装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灯丝镓离子结合装置以及结合方法，以解决现有技术中存在的镓离子源发射针尖与镓结合效果不理想的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的灯丝镓离子结合装置，包括真空腔室，在所述真空腔室内设置有固定基座和托盘，所述固定基座设置在所述真空腔室的上部，所述托盘设置在所述固定基座下方，

灯丝座固定在所述固定基座的底部，所述灯丝座能够通电使所述灯丝座上的灯丝加热；

镓离子液放置在所述托盘内，在所述托盘上方设置有加热机构，所述加热机构包含若干个加热灯泡，若干个加热灯泡环绕在所述灯丝座四周，用于加热所述托盘内的镓离子液；

在所述托盘的底部设置有升降机构，所述升降机构带动所述托盘在所述真空腔室内升降移动，使固定在所述灯丝座底部的灯丝能够进入所述托盘内的镓离子液中。

优选地，所述真空腔室上连接有真空计。

优选地，在所述真空腔室上连接有离子泵。

优选地，所述加热灯泡设置有四个，四个所述加热灯泡通过电极片相连。

优选地，所述升降机构包含升降驱动器和升降轴，所述升降轴与所述托盘连接，所述升降驱动器驱动所述升降轴升降移动。

优选地，还包括机架，所述真空腔室通过支撑杆固定在所述机架上，所述升降驱动器固定在所述机架上，所述驱动轴与所述支撑杆平行设置。

优选地，在所述升降轴与所述真空腔室之间还连接有波纹管。

优选地，在所述固定基座的底部连接有多个所述灯丝座。

优选地，多个所述灯丝座并排固定在所述固定基座的底部。

一种灯丝镓离子结合方法，采用如上所述的灯丝镓离子结合装置，包含以下步骤：

A、将灯丝焊接至所述灯丝座上，所述灯丝座倒置悬挂于所述固定基座上，所述固定基座位于所述真空腔室的上部；

B、所述加热机构环绕在所述灯丝座四周，用以加热所述托盘内的镓离子，所述灯丝座通电将所述灯丝座上的灯丝加热至1000摄氏度；

C、所述升降机构带动所述托盘在所述真空腔室内上升移动，使固定在所述灯丝座底部的灯丝能够进入所述托盘内的镓离子液中；

D、所述升降机构带动所述托盘下降移动，使所述灯丝与镓离子液分离，完成灯丝镓离子结合。

本发明的有益效果是：本发明提供的灯丝镓离子结合装置以及结合方法，在真空腔室内将灯丝与镓离子液结合，通过采用环绕四周的加热灯泡对镓离子液进行加热，能够保证镓离子液加热均匀一致，并且在结合过程中能够全程加热，使灯丝与镓离子液结合处于均匀的温度中，有效改善结合强度；通过升降机构调节镓离子液与灯丝的距离，使镓离子液与灯丝的结合实现精细化控制，确保灯丝与鎵的结合的紧密程度，提高发射稳定性以及使用寿命。

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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明结构示意图；

图2是本发明的部分结构示意图(一)；

图3是本发明的部分结构示意图(二)。

图中1、机架；2、真空腔室；3、支撑杆；4、波纹管；5、离子泵；6、真空计；7、加热机构；8、升降机构；9、波纹管；21、固定基座；22、托盘；23、灯丝座；71、加热灯泡；81、升降驱动器；82、升降轴。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图3以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种提高镓离子源发射针尖与镓结合效果的灯丝镓离子结合装置。

下面结合图1～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本发明提供了一种灯丝镓离子结合装置，包括真空腔室，在所述真空腔室内设置有固定基座和托盘，所述固定基座设置在所述真空腔室的上部，所述托盘设置在所述固定基座下方，

灯丝座固定在所述固定基座的底部，所述灯丝座能够通电使所述灯丝座上的灯丝加热；

镓离子液放置在所述托盘内，在所述托盘上方设置有加热机构，所述加热机构包含若干个加热灯泡，若干个加热灯泡环绕在所述灯丝座四周，用于加热所述托盘内的镓离子液；

在所述托盘的底部设置有升降机构，所述升降机构带动所述托盘在所述真空腔室内升降移动，使固定在所述灯丝座底部的灯丝能够进入所述托盘内的镓离子液中。

本发明提供的灯丝镓离子结合装置以及结合方法，在真空腔室内将灯丝与镓离子液结合，通过采用环绕四周的加热灯泡对镓离子液进行加热，能够保证镓离子液加热均匀一致，并且在结合过程中能够全程加热，使灯丝与镓离子液结合处于均匀的温度中，有效改善结合强度；通过升降机构调节镓离子液与灯丝的距离，使镓离子液与灯丝的结合实现精细化控制，确保灯丝与鎵的结合的紧密程度，提高发射稳定性以及使用寿命。

作为可选地实施方式，所述真空腔室上连接有真空计。

作为可选地实施方式，在所述真空腔室上连接有离子泵。真空计和离子泵用于控制真空腔室的真空度。

作为可选地实施方式，所述加热灯泡设置有四个，四个所述加热灯泡通过电极片相连。四个灯泡环绕在四周对镓离子液和灯丝进行加热，能够实现均匀加热，且能够在结合过程中全程加热，有效改善结合强度。

作为可选地实施方式，所述升降机构包含升降驱动器和升降轴，所述升降轴与所述托盘连接，所述升降驱动器驱动所述升降轴升降移动。

作为可选地实施方式，还包括机架，所述真空腔室通过支撑杆固定在所述机架上，所述升降驱动器固定在所述机架上，所述驱动轴与所述支撑杆平行设置。

作为可选地实施方式，在所述升降轴与所述真空腔室之间还连接有波纹管。

作为可选地实施方式，在所述固定基座的底部连接有多个所述灯丝座。

作为可选地实施方式，多个所述灯丝座并排固定在所述固定基座的底部。

一种灯丝镓离子结合方法，采用如上所述的灯丝镓离子结合装置，包含以下步骤：

A、将灯丝焊接至所述灯丝座上，所述灯丝座倒置悬挂于所述固定基座上，所述固定基座位于所述真空腔室的上部；

B、所述加热机构环绕在所述灯丝座四周，用以加热所述托盘内的镓离子，所述灯丝座通电将所述灯丝座上的灯丝加热至1000摄氏度；

C、所述升降机构带动所述托盘在所述真空腔室内上升移动，使固定在所述灯丝座底部的灯丝能够进入所述托盘内的镓离子液中；

D、所述升降机构带动所述托盘下降移动，使所述灯丝与镓离子液分离，完成灯丝镓离子结合。

实施例1:

本发明提供的灯丝镓离子结合装置，包括机架1和真空腔室2，所述真空腔室2通过支撑杆3固定在所述机架1上，所述真空腔室2上连接有离子泵5和真空计6。

在所述真空腔室2内设置有固定基座21和托盘22，其中：固定基座21设置在所述真空腔室2的上部，所述托盘22设置在所述固定基座21下方，灯丝座23倒置悬挂在所述固定基座21的底部，所述灯丝座23能够通电使所述灯丝座23上的灯丝加热；

镓离子液放置在所述托盘22内，在所述托盘22上方设置有加热机构7，所述加热机构7包含若干个加热灯泡71，若干个加热灯泡71环绕在所述灯丝座23四周，用于加热所述托盘22内的镓离子液；

在所述托盘22的底部设置有升降机构8，所述升降机构8带动所述托盘22在所述真空腔室2内升降移动，使固定在所述灯丝座23底部的灯丝能够进入所述托盘22内的镓离子液中。

所述升降机构8包括升降驱动器81和升降轴82，所述升降轴82与所述托盘22连接，所述升降驱动器81驱动所述升降轴82升降移动。在所述升降轴82与所述真空腔室2之间还连接有波纹管4，波纹管4使真空腔室2在升降轴82升降过程中能够处于真空状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。