用于减少热效应的激光取样方法_3

文档序号:9401759阅读:来源:国知局
置可以根据例如是该内部106的几何以及在该内部106中产生该载体气体流的注入喷嘴120的数目及位置的因素来加以选择。例如,若该内部106具有一圆柱形的几何,并且若只有一注入喷嘴120被用来以前述的流速沿着该圆柱形的内部106的直径引入载体气体到该内部106中,则该样本捕捉单元138可被设置在该内部106的中心处或是接近该中心处。
[0046]根据一实施例,该样本捕捉单元138可进一步包含一捕捉凹处206、一和该捕捉凹处206流体连通的第一入口 208、一和该捕捉凹处206流体连通的出口 210以及一露出在该捕捉凹处206内的导引壁212。在另一实施例中,该样本捕捉单元可进一步包含和该捕捉凹处206流体连通的前述的第二入口 204。在一实施例中,该样本捕捉单元138可以被设置为一单片主体,其是由例如是一玻璃、一陶瓷、一聚合物、一金属或类似者或是它们的组合的任何适当的材料所形成的。再者,该捕捉凹处206、第一入口 208、第二入口 204、出口210以及导引壁212中的两个或多个或是全部可以通过现有技术(例如,通过切削加工、研磨、切割、钻孔、3D打印等等)而一体地形成在该主体内。然而,在另一实施例中,该捕捉凹处206、第一入口 208、第二入口 204、出口 210以及导引壁212中的两个或多个或是全部可以是由不同的构件个别地加以形成,其接着被耦接一起。
[0047]该捕捉凹处206是从一形成在该样本捕捉单元138的下表面202中的开口 214延伸,并且被配置以在该样本捕捉单元138被配置成可运作地接近该靶材104时,通过该开口214接收包含从在该靶材104上的激光剥蚀位置射出或另外产生的靶材材料的羽流。在一其中该样本捕捉单元138是和该靶材104间隔开的实施例中,相邻该靶材104的载体气体也可以通过该开口 214而被发送到该捕捉凹处206中。在该举例说明的实施例中,该导引壁212是界定该捕捉凹处206在该样本捕捉单元138中的范围(例如,横向、垂直等等)。在一实施例中,该捕捉凹处206的体积可以是在一从0.0Olcm3到Icm3的范围中(例如,0.005cm3或是大约该值)。然而,将会体认到的是,根据例如是在该样本捕捉单元138所位在的内部106的区域内的载体气体流速、靶材材料的羽流的尺寸等等因素,该捕捉凹处206的体积可以是小于0.0Olcm3或是大于Icm 3。
[0048]如同最佳在图2及2A中所示的,该导引壁212从该下表面202延伸到该样本捕捉单元138的内部中的一转换区域是圆形或斜面的。通过提供一圆形或斜面的转换区域,载体气体从一接近该靶材104的表面的区域通过该开口 214而进入该捕捉凹处206中的一表面流动216的乱流可以受到控制而为适当或有利的小。在一实施例中,该转换区域的圆形或斜面可具有一 0.1mm或是大约该值的半径。然而,将会体认到的是,根据例如是在该样本捕捉单元138以及该靶材104之间的内部106的一区域内的载体气体流速以及前述的间隙距离的因素,该转换区域的半径可以显著地大于或小于0.1mm。载体气体经由该开口 214而进入该捕捉凹处206中的流动的一更详细的绘图是作为范例且概要地描绘在图4及6中。在某些实施例中,该样本捕捉单元138可被配置成当该样本捕捉单元138可运作地接近该靶材104时,其是使得该表面流动216是足以从该靶材104的表面将该靶材材料升起而通过该开口 214进入到该捕捉凹处206中(在该处之后其可被传输到该出口 210中)。
[0049]该第一入口 208是从该捕捉凹处206延伸到该样本捕捉单元138的一界定该前端区域的表面。于是,该第一入口 208是被配置以从一相邻该样本捕捉单元138的前端区域的第一位置传输该载体气体的一主要的流动218进入该捕捉凹处206的一第一区域220,其是相邻该第一入口 208。载体气体通过该第一入口 208而进入到该捕捉凹处206的第一区域220中的流动的一更详细的绘图是作为范例且概要地描绘在图4及5中。在该举例说明的实施例中,该第一入口 208是从该下表面202垂直地朝向该上表面200延伸至一 Imm (或是大约该值)的高度hi (参见例如图2A),并且在该下表面202以及上表面200之间水平地延伸横跨一 2.2_(或是大约该值)的宽度w(参见例如图2A)。然而,将会体认到的是,根据例如是在该内部106于该第一位置的一区域内的载体气体流速的因素,该第一入口 208的任何部分(例如,从该样本捕捉单元138的界定该前端区域的表面至该捕捉凹处206)的尺寸及形状可以用任何适当或有利的方式来加以修改。如同以上作为范例所述加以建构的,该第一入口 208是被配置以沿着一大致(或至少是实质)平行于该靶材104的一表面的第一方向传送该主要的流动218进入该捕捉凹处206的第一区域220中。尽管在该举例说明的实施例中,该第一入口 208是从该下表面202朝向该上表面200延伸,但将会体认到的是,在其它实施例中,该第一入口 208可以是和该下表面202间隔开的。尽管在该举例说明的实施例中,该第一入口 208的尺寸(例如,高度及宽度尺寸)被描绘成和在该第一区域220的捕捉凹处206的尺寸相同,但将会体认到的是,在其它实施例中,该第一入口 208的尺寸(例如,高度及宽度尺寸)可以是不同于在该第一区域220的捕捉凹处206的尺寸。
[0050]该第二入口 204是从该捕捉凹处206延伸到该样本捕捉单元138的上表面200。于是,该第二入口 204是被配置以从一相邻该样本捕捉单元138的上表面200第二位置传送该载体气体的一次要的流动222进入到该捕捉凹处206的一第二区域224。载体气体通过该第二入口 204进入到该捕捉凹处206的第二区域224中的流动的一更详细的绘图作为范例且概要地描绘在图7中。在该举例说明的实施例中,该第二入口是被配置为一圆管,其是具有在一从0.5mm到0.85mm的范围中(或是大约该值)的一直径,且与该光学路径122对准并且从该捕捉凹处206沿着该光学路径122延伸至该上表面200至一 2mm(或是大约该值)的高度h2(参见例如图2A)。然而,将会体认到的是,根据例如是在该内部106中的第二位置处的载体气体流速的因素,该第二入口 204的任何部分(例如,从该样本捕捉单元的上表面200至该捕捉凹处206)的尺寸及形状可以用任何适当或有利的方式来加以修改。
[0051]如同最佳在图2及2A中所示的,从该上表面200延伸到该第二入口 204中的壁的一转换区域是圆形或斜面的。通过提供一圆形或斜面的转换区域,载体气体进入到该第二入口 204中的流动的乱流可被控制成适当或有利的小。在一实施例中,该转换区域的圆形或斜面可具有一 0.25mm或是大约该值的半径。因此,该第二入口 204在该上表面200可具有一相对大的第一直径,并且在一位于该转换区域之下的位置可具有一相对小的第二直径(例如,0.85mm或是大约该值)。然而,将会体认到的是,根据例如是在该内部106的一区域内的在该样本捕捉单元138的上表面200之上的载体气体流速的因素,该转换区域的半径可以是显著地大于或小于0.25mm。
[0052]如同以上作为范例所述加以建构的,该第二入口 204是被配置以沿着一大致(或至少是实质)垂直于该靶材104的一表面的第二方向传送该载体气体进入到该捕捉凹处206的第二区域224中的流动。然而,在另一实施例中,该第二入口 204可被配置以沿着一实质倾斜于该靶材104的一表面的第二方向传送该载体气体进入到该捕捉凹处206的第二区域224中流动。再者,并且如同最佳在图3中所示的,该第二入口 204是被配置成使得该样本产生器108是通过该第二入口 204以及该捕捉凹处206 (例如,沿着该光学路径122)和该靶材104的一区域光学连通的。于是,激光300可以从该样本产生器108沿着该光学路径122而被导引通过该第二入口 204以及该捕捉凹处206,以撞击在一激光剥蚀位置处的靶材104之上。当该被导引的激光300撞击在该激光剥蚀位置处的靶材104时,一羽流302是包含从该靶材104射出或另外产生的靶材材料。
[0053]根据例如是该革E材104的材料、该被导引的激光300的特征、该载体气体流速等等的因素,该羽流的垂直扩充可能非常快速地发生。例如,在该被导引的激光300撞击在该激光剥蚀位置处的靶材104之后,该羽流可以在小于0.5ms (例如,约2ms)内延伸到该靶材104之上一约2mm的高度h3 (参见例如图3)。通过通过该第二入口沿着该第二方向传送该载体气体进入到该第三区域的流动,该羽流的垂直扩充可加以避免或者是最低限度地被再度夹带,借此降低或最小化靶材材料的羽流原本会占用在该捕捉凹处206内的体积。通过降低或最小化靶材材料的羽流占用在该捕捉凹处206内的体积,在其中的靶材材料可以有效率地被捕捉并且转移到该出口 210,即如同将会在以下更加详细描述者。
[0054]该出口 210是从该样本捕捉单元138的一界定该后端区域表面延伸到该导引壁212在该捕捉凹处206内露出的一区域。于是,该出口 210是被配置以从该捕捉凹处206的一第三区域226接收载体气体,因而该接收到的载体气体可被传送到(例如,经由该传输导管140) —位在该样本捕捉单元138外的位置。在该举例说明的实施例中,该出口 210是包含一第一孔228以及一第二孔230,该第一孔228是具有一配置在该捕捉凹处206的第三区域226处的入口,并且该第二孔230是轴向地与该第一孔228对准并且从该第一孔228延伸到该样本捕捉单元138的界定该后端区域的表面。该第一孔228以及该第二孔230是大致被配置以容纳该传输导管140的一部分。在该举例说明的实施例中,该第一孔228的具有一带有第一直径的圆形的横截面,并且该第二孔230是具有一带有大于该第一直径的第二直径的圆形的横截面,以额外容纳一出口导管密封232。该第一直径可以是等于或稍微大于该传输导管140的外直径(例如,因而该传输导管140可被插入该第一孔228中)或者可以是小于或等于该传输导管140的内直径。在一实施例中,该第一孔228可具有一在0.5_(或是大约该值)的范围中的第一直径。
[0055]如同最佳在图2及2B中所示的,一壁从该导引壁212延伸到该出口 210中的一转换区域是圆形或斜面的。通过提供一圆形或斜面的转换区域,载体气体进入到该出口 210中的流动的乱流可被控制为适当或有利的小。在一实施例中,该转换区域的圆形或斜面可具有一 0.1mm的半径或是大约该值。因此,该出口 210在该第一孔228的入口处(也就是,在该导引壁212处)可具有一相对大的直径(例如,0.82mm或是大约该值),并且在该第一孔228的一中间区域内的一位置处可具有一相对小的直径(例如,对应于该第一孔228的前述第一直径)。然而
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