专利名称：在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置的制作方法
技术领域：
本发明是与真空或低压环境中操作气态物质的技术有关，特别是指一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置。
背景技术：
在微观尺度下的观测技术上，目前所知是以电子显微镜来达到最高倍率放大的效果，通过由电子显微镜的超高倍率放大，人们通过以进行物质纳米结构的相关科学研究。
电子显微镜的原理是利用电子束来探测物体，其必须在真空环境的下透过高电压加速电子及利用电磁透镜聚焦的方法来达成纳米结构上的观测，如图20所示，电子显微镜61具有一样品室62(specimen chamber)可供样品置入，该样品室62内是为真空，且该样品室62内具有一上极块66(pole piece)以及一下极块66(polepiece)来确保电子束对焦的精准，该二极块66间的距离通常不超过一公分，欲置入的样品必须为固体才能在此种真空环境下进行观测，样品不能是液态或气态的类的流体物质，否则会有立即沸腾、挥发、逸散等问题。
为了解决前述问题，而能使置入电子显微镜内的样品能在某种气体存在的环境下，Hui S W等人于1976年提出一种可控制水蒸气的环境室(Hui S W et al.，Journal of Physics E 9，69，1976)，如图21至图22所示，此种技术主要是将电子显微镜71的样品室72改装加高，并于该样品室72内部设置一水箱74，以及一环境室76，该环境室76内部以二隔板762分隔，而于中央形成一水气层764，以及于该水气层764上下分别形成一缓冲层766，该水箱74具有一可控温的气管741连接于该水气层764，用以提供与环境室76同温度的水蒸气至该水气层764，以免水蒸气进入水气层764时产生凝结，该二隔板762及该环境室76上下壁面是平行且分别设置一穿孔763，该穿孔763是同轴供电子束穿过，该环境室76中间的水气层764一侧是向外延伸一样品管767，一样品治具768由外部经过该样品管767伸入至该环境室76内的水气层764，且以一O形环(769)封住于该样品治具768与该水气层764的壁面，通过以将水气层764与外部隔绝。
在操作时，该水箱74内的水蒸气是保持流入该水气层764中，同时对该二缓冲层766抽气，通过以将自该水气层764散逸出来的水蒸气抽出，避免水蒸气自该二缓冲层766经由外部的穿孔763流出该环境室76外部。通过由此种技术，可在该环境室76内的水气层764保持气体的压力在50torr(托耳)左右。
前述的技术虽可在水气层形成极低压力的水蒸气，然而，其有多处缺失有待改进一、其必须改变电子显微镜的原始设计，且必须拆装电子显微镜，不仅过程极为复杂，必须专业人士才可做到，其成本亦极为昂贵，且又容易损坏电子显微镜，也因此使得此项技术至今无法量产。
二、加高电子显微镜的样品室高度，会造成电子束聚焦距离的改变，因而造成相差与分辨率的损失。
三、增加气室内气体压力，会造成气体从图22中最外部的穿孔763溢漏至真空区，因而无法在气室内部进行常压下的操作；虽然极大幅增加缓冲室766的抽气能力可以克服此气体溢漏问题，但快速地气体抽出速率会造成气体在内部穿孔763洞口附近产生严重的涡流，造成电子多重散射问题而导致电子束无法顺利成像或进行电子绕射的实验。
另外近期从事相关电子显微镜改装工作为Gai P.L.所领导的研究群，在2002年展示电子显微镜下观察气、固相化学反应的实验(GaiP.L.，Microscopy&Microanalysis 8，21，2002)。其设计与Hui差异不大，但是其缺点是将显微镜内整个pole pieces间的空间(通常约有1cm大小)充当气室区。所以只要气室区内气体压力持续增高，电子因撞击气体分子产生的多重散射效应将会变得相当严重。故对这种1cm气室厚度的设计而言，在此气室中操作压力高达1大气压的气体，将会造成电子多重散射问题而导致电子束无法顺利成像或进行电子绕射的实验。
此外，Gai P.L.的设计仍与Hui S W设计观念相同，气室区、缓冲区与整个是统的改装过程中必须将显微镜的主体分解才能将这些零件安装，故量产的可能性不高。
同期进行相关的工作，诸如Lee T.C.(Lee T.C.et al.，Rev.Sci.Instrum.62，1438，1991)、Robertson I.M.(Robertson I.M.et al.，Microscopy Research&Technique 42，260，1998)与SharmaR.(Sharma R.，Microscopy&Microanalysis 7，494，2001)等，这些设计与Gai P.L.的设计几乎相同，所以均面临气室在一大气压状况下操作时，电子束因电子多重散射问题而无法成像或进行电子绕射的实验。
此外，Hui等人的技术是将整个环境装置固定在显微镜内部，因此在安装时要使电子束通过该环境装置的同轴穿孔会显得非常困难并且极难操作。而Gai等人的技术也同时面临到对准上下两个极块66的困难性。又，因为Hui的环境设计为固定式设计(固定于下方的极块)，因此无法调整整个环境装置的高度，而失去与对焦区间交接来进行准确对焦的机会。有鉴于上述诸多缺点，本案发明人乃经过不断的试作与实验后，我们终于克服以上的困难，而可轻易的使电子显微镜的电子束通过我们所设计的装置，并且能使我们的装置位于电子显微镜的对焦区间内，使得对焦工作上更为方便。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其可在不改变电子显微镜原来设计的前提下，提供对气体观测的环境。
本发明的次一目的在于提供一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其可较现有技术更为轻易的控制气体气压参数以及达到较高压的操作。
本发明的再一目的在于提供一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其不会影响电子显微镜的分辨率。
本发明的另一目的在于提供一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其操作简单，组装容易。
缘是，为了达成前述目的，本发明所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，包含有一壳体，一侧形成一较扁部，该壳体内部具有至少一隔板，而将该壳体内部分隔形成一气室，以及于该气室外部形成至少一缓冲室，该气室的顶底面的隔板分别设有一内孔，且该壳体的顶面及底面各设有一外孔，该内孔与该外孔同轴且位于该较扁部，该壳体具有一抽气孔连通于该缓冲室，以及具有一注气孔连通于该气室。通过此，可在不改变电子显微镜的结构下，达到提供具有气体的观测环境，同时又具有组装方便，操作容易等功效。
图1是本发明第一较佳实施例的外观立体图；图2是本发明第一较佳实施例的剖视示意图；图3是本发明第一较佳实施例的实施状态图；图4是本发明第一较佳实施例的另一实施状态图；图5是本发明第二较佳实施例的剖视示意图；图6是本发明第三较佳实施例的剖视示意图；第七图是本发明第三较佳实施例的外观立体图；图8是本发明第三较佳实施例的横向剖视示意图，显示俯视时的内部状态；图9是本发明第四较佳实施例的剖视示意图；图10是图9的局部放大图；图11是本发明第五较佳实施例的剖视示意图，同时显示配合设置于电子显微镜中的状态；图12是本发明第六较佳实施例的局部分解剖视示意图；图13是本发明第六较佳实施例的组合剖视图；图14是本发明第七较佳实施例的局部构件示意图，显示壳体结构；图15是本发明第七较佳实施例的组合剖视图；图16是本发明第八较佳实施例的组合剖视图；
图17是本发明第九较佳实施例的组合剖视图；图18是本发明第十较佳实施例的剖视示意图；图19是本发明第十一较佳实施例的剖视示意图。图20是现有电子显微镜的样品室内部示意图；图21是现有技术中，环境室设置于改装后的电子显微镜的状态示意图；图22是现有的环境室的剖视示意图。
主要组件符号说明10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置11壳体 112外孔114置物孔116抽气孔 12较扁部 14隔板142内孔16气室 166注气孔18缓冲室 21液气容器 22气管24外管 31样品治具 32置物台34开口 36密封件 41抽气装置50在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置11’壳体 112’外孔 116’，117’抽气孔14’隔板 142’内孔 144’缓冲孔16’气室 18’缓冲室181’上、下外缓冲室60在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置11”壳体 112”外孔 116”抽气孔142”内孔 16”气室 18”缓冲室
19斜隔板 192子缓冲室 196缓冲孔80在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置81壳体811外孔 812置物孔813抽气孔 814抽气孔 82较扁部821缓冲室 822外缓冲室 83隔板831缓冲孔 85样品治具 851注气管852立壁 853注气孔 86气盒861开口 862粘着剂 863气室864内孔 87置物台91电子显微镜 92样品室94置入孔96极块99样品a10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置a11壳体 a12缓冲室 a14外孔a16抽气孔 a21隔板 a22气室a24内孔 a26注气孔a28压力调节机制b10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置b11壳体 b21隔板 b22气室b25样品治具 b29密封件c10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置c11壳体 c111插置孔 c12缓冲室c14外孔 c17隔板 c18内缓冲室c181抽气孔c182气体流道c19缓冲孔c21隔板 c22气室 c24内孔c25样品治具
d10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置d11壳体 d21隔板 d22气室d24内孔 d25样品治具 d27隔板d28内缓冲室 d29缓冲孔e10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置e11壳体 e12缓冲室 e14外孔e21隔板 e22气室 e24内孔e25样品治具 e28内缓冲室 e29缓冲孔f10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置f12缓冲室 f22气室 f24内孔f28压力调节机制g10在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置g12缓冲室 g14外孔 g24内孔g28压力调节机制G电子束通过的轴线Ra对焦区间具体实施方式
为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下的十一较佳实施例并配合图式说明如后，其中如图1至图2所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置10，主要包含有一壳体11，一侧形成一较扁部12，该较扁部12的厚度大约小于电子显微镜91的样品室92(示于图3)(specimen chamber)内上下二极块96间的距离，通常此距离不超过一公分，该壳体11内部具有若干隔板14，而将该壳体11内部分隔形成一气室16，以及于该气室16外部上下方分别形成一缓冲室18，该气室16顶底面的隔板14分别设有一内孔142，且该壳体11的顶面及底面各设有一外孔112，该内孔142与该外孔112同轴且位于该较扁部12，该内孔142的孔径是为10-200um，该外孔112的孔径是为20-800um，本实施例中该内孔142的孔径为100um，该外孔112的孔径为200um，该内孔142的孔径小于该外孔112的孔径，该壳体11具有一置物孔114对应于该气室16，而使该气室16连通于该壳体11外部，且该壳体11具有二抽气孔116分别连通于各该缓冲室18，以及具有一注气孔166连通于该气室16；一可控温的液气容器21，位于该壳体11内的一该缓冲室18内，该液气容器21具有一可控温的气管22连接于该注气孔166，用以将该液气容器21内与气室16相同温度的气体提供至该气室16内，该气体是可视需要而为氮气、氧气、氦气、二氧化碳或其它气体或者为前述单一或数种混合气体与该液气容器21内液体的蒸气的混合气体，该气管22伸入该液气容器21且管端位于该液气容器21内的上段位置，由图2可知，当该液气容器21内装入液体时，该气管22的管端是高于该液气容器21内液体的液面，而可提供该液体的蒸气，该液气容器21具有一可控温的外管24连通于该壳体11外部，可供外部提供液体或直接提供其它气体(例如氦气和氮气等)，该外部提供的其它气体需预先加热至与液气容器21同温，以避免液气容器21内该液体的蒸气遇冷产生凝结，该在本实施例中，该液气容器21内是装入与气室16同温度的水，而提供该温度下的饱和水蒸气压至该气室16内；一样品治具31，具有一置物台32，用以装载样品，该置物台32具有一开口34，该样品治具31是由外经由该置物孔114伸入而容置于该气室16内，并使该内孔142及该外孔112的同轴轴心通过该开口34，该样品治具31具有一密封件36，填塞于该样品治具31与该气室16间的空隙。
一抽气装置41，连接于该二抽气孔116，用以对该二缓冲室18抽气。
如图2至图3所示，前述结构的本发明，在操作时，是可配合装设于电子显微镜91的样品室92中，其可直接由样品室92侧面由厂商出厂时预设的置入孔94置入，由于该较扁部12的高度小于电子显微镜91的二极块96(pole piece)之间距，因此该较扁部12可置于该二极块96之间，并使该内孔142及该外孔112对正于电子显微镜91的电子束所经过的路径；再将装载有样品99的该样品治具31由该置物孔114置入该气室16，而使该样品99对正于该内孔142及该外孔112。
接着，控制该壳体11、该隔板14、该液气容器21、气管22以及该样品治具31的温度，使得自气管22注入的气体温度与该气室16与该样品治具31以及该样品治具31前端置物台32的温度相同。并且透过该液气容器21来提供预设压力的气体至该气室16内，又通过由该抽气装置41对该二缓冲室18抽气，该气室16内经由该内孔142逸散至该二缓冲室18的气体即会被抽出，而不会经由该外孔112逸散至该壳体11外，通过由控制抽气速率以及该液气容器21气体的注入速率，可保持该气室16内的气体于一预定压力，通过此而达成在真空环境下于该气室16中操作气体的效果；而电子显微镜91本身的电子束又可透过该内孔142及该外孔112探测到该样品99，通过以达到观测的效果。
本第一实施例中，如图4所示，该液气容器21亦可设于该壳体11外侧，而利用该气管22伸入于该壳体11内连接于该注气孔166，此结构不仅具有与液气容器21设于该壳体11内的功能外，同时还可提供未饱和蒸气的气体压力范围，是因液气容器21在壳体11外部时，该液气容器21的温度可控制低于气室16与样品治具31前端置物台32的温度，而毋须与壳体11内气室16与样品置物台32维持同温，故可以在置物台32上所装载的样品附近产生低于饱和蒸气压的蒸气压力环境，以及设于该壳体11外部可方便操作者操作，可随时将注气动作关闭，同时可准确判断水位与供给的水量，具有额外的便利性。
又，如图5所示，本发明第二较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置50，主要概同于前揭实施例，不同之处在于该壳体11’内部是通过由多数隔板14’于该气室16’上方的该缓冲室18’上方更形成一上外缓冲室181’，并于该气室16’下方的该缓冲室18’下方更形成一下外缓冲室181’，该二缓冲室18’是分别对应于一抽气孔116’，该上、下外缓冲室181’则分别对应于另一抽气孔117’，该抽气孔116’，117’是设于该壳体11’，该二缓冲室18’与该上、下外缓冲室181’之间的隔板14’是分别形成一缓冲孔144’，而与该内孔142’及该外孔112’同轴；其中，该缓冲孔144’的孔径介于10um-400um之间，且介于该内孔142’与该外孔112’的孔径之间。通过此，可通过由更多层的缓冲室18’，181’来达到逐层减压的效果，以及增加各该缓冲室抽气速率的操作范围，该气室16’内的气体压力即可通过此达到更高的压力范围。而于此情况下，对该上外缓冲室181’以及该下外缓冲室181’的抽气速率必须大于对该二缓冲室18’的抽气速率。
本第二实施例的操作方式概同于前揭第一实施例。又因壳体11’内部缓冲室数量较第一实施例增加二倍，使该缓冲室气体抽气速率的操控范围较大且更有弹性，在本实施例中，控制缓冲室18’与外缓冲室181’的抽气速率分别为160L/sec与240L/sec或以上，则可将气室16’内的压力提升至总压为760托耳的气体或蒸气与气体的环境，且不会造成气体从该壳体11’的外孔112’溢漏至壳体11’外部的真空区域。
请再参阅图6至图8，本发明第三较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置60，主要概同于前揭实施例，不同之处在于各缓冲室18”内更具有一斜隔板19，而将各该缓冲室18”原有的空间分隔为二子缓冲室192，各该斜隔板19具有一缓冲孔196，而与该内孔142”及该外孔112”同轴，各该子缓冲室192则各对应设于该壳体11”上的一抽气孔116”可供抽气。
本第三实施例中，通过由斜隔板19的设置，可在不增加壳体11”高度的条件下增加缓冲室18”的数量，亦即，较前述第一实施例上下各多出一缓冲室，不仅可达到前述第二实施例所揭示的提升气室16”压力至760托耳的效果，同时可使该缓冲室气体抽气速率的操控范围较大且更具有弹性。
如图9至图10所示，本发明第四较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置80，主要包含有一壳体81，一侧形成一较扁部82，该壳体81内部具有二隔板83，而将该壳体81内部分隔形成一缓冲室821，以及于该缓冲室821外部上下方各形成一外缓冲室822，该缓冲室821与该二外缓冲室822间的隔板83各具有一缓冲孔831，而分别位于该缓冲室821的顶底部，该壳体81的顶底面各具有一外孔811连通于外界，且该壳体81具有一置物孔812连通于该缓冲室821，以及具有二抽气孔813对应该缓冲室821，以及另二抽气孔814分别对应该二外缓冲室822；一样品治具85，经由该置物孔812置入于该缓冲室821内，该样品治具85内部形成一注气管851；一气盒86，一端具有一开口861，该气盒86是局部嵌置于该样品治具85的前端，且以其开口861连通于该注气管851，并以一粘着剂862粘接，且该样品治具85于该气盒86周围形成一立壁852；该样品治具85具有一注气孔853连通于该注气管851，一置物台87形成于该气盒86内，可供置放样品，该气盒86内形成一气室863，包覆该置物台87，该气盒86的顶底面各具有一内孔864而连通于该缓冲室821；该内孔864、该缓冲孔831以及该外孔811是为同轴。
本第四实施例的操作方式主要概同于前揭第二实施例，容不赘述，其中，注入于该注气管851内的气体温度必须小于或等于该注气管851壁的温度，通过以避免注入该注气管851内的蒸气遇冷而凝结。
本第四实施例主要是将气室863形成于该样品治具85内，以使前揭第一实施例中的气室转变为缓冲室，以较第一实施例多出一缓冲室，可在不增加壳体81高度的条件下增加缓冲室的数量，不仅可达到前述第二实施例所揭示的提升气室压力至760托耳的效果，同时可使该缓冲室气体抽气速率的操控范围较大且更具有弹性。
请再参阅图11，本发明第五较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置a10，其中该真空或低压环境是为电子显微镜91内的样品室92，该样品室92是位于电子显微镜91的二极块96之间，该二极块96之间的电子束通过的轴线G上是包含一对焦区间Ra，该操作气体且可供观测的装置a10包含有一壳体a11，内部具有至少一缓冲室a12，该壳体a11于其顶部及底部分别设有一外孔a14。
一隔板a21，围合形成一气室a22，该隔板a21对应于该气室a22的顶底部分别设有一内孔a24，该二内孔a24间的距离小于0.7mm(毫米)。
该壳体a11与该隔板a21是可相组合，本实施例中该隔板a21是于该壳体a11内形成该气室a22，而该缓冲室a12则形成于该壳体a11与该隔板a21之间，该内孔a24与该外孔a14同轴且涵盖该电子束通过的轴线G，且该缓冲室a12是涵盖于位于上方的该内孔a24，而位于上方的该内孔a24相对于该气室a22的另一侧(即下方)的该内孔a24，则施以一压力调节机制a28，本实施例中，该压力调节机制a28是为该缓冲室a12的延伸，而为同一缓冲室a12，亦即，该缓冲室a12涵盖该二内孔a24。该壳体a11具有二抽气孔a16连通于该缓冲室a12，该隔板a21具有一注气孔a26连通于该气室a22。其中，该气室a22是交接于该对焦区间Ra，亦即，该壳体a11位于该样品室92中的最高位置是为该气室a22底缘低于或等于该对焦区间Ra的最顶端，该壳体a11位于该样品室92中的最低位置是为该气室a22的顶缘高于或等于该对焦区间Ra的最底端。本实施例中该气室a22的位置，是为对焦区间Ra的中间。该二内孔a24之间距小于0.7mm是可使观测更为清楚，不会受到气层过厚的影响而产生电子散射影像不清淅的问题。
本第五实施例的操作方式概同于前揭第一实施例，通过由该抽气孔a16抽气以及通过由该注气孔a26注气的操作方式均概同于前揭第一实施例，相同者容不赘述。其中所不同者，是为该气室a22必须交接于该对焦区间Ra，而可让置入的样品置入于气室a22后能有效的对焦以进行观测。
请再参阅图12至图13，本发明第六较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置b10，主要概同于前揭第五实施例，不同之处在于该隔板b21是与该壳体b11为可分离的关系，亦即由该隔板b21所围合而成的该气室b22是可与该壳体b11及该缓冲室b12分开，本实施例中，该隔板b21是形成于一样品治具b25上，而于该隔板b21与该样品治具b25之间形成该气室b22。该样品治具b25与该隔板b21与该壳体b11之间是以至少一密封件b29(例如O形环)封住。
本第六实施例的操作方式为使用时，将该隔板b21置入于该壳体b11内，该密封件b29位于该样品治具b25与该隔板b21与该壳体b11之间而发挥密封的效果。其余的操作方式与前揭实施例概同，又抽气及注气方式亦概同，容不赘述。
请再参阅图14至图15，本发明第七较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置c10，主要概同于前揭第六实施例，不同之处在于除了该样品治具c25上已由该隔板c21围合形成该气室c22的外，该壳体c11内部更以若干隔板c17将该缓冲室c12内部再分隔出一内缓冲室c18，二缓冲孔c19设于该隔板c17而分别位于该内缓冲室c18顶底部，该缓冲孔c19是与该内孔c24以及该外孔c14同轴，且于该内缓冲室c18的两侧分别设有一抽气孔c181，该壳体c11并具有二气体流道c182分别连通于该二抽气孔c181。该壳体c11前侧具有一插置孔c111连通于该内缓冲室c18，该样品治具c25上由该隔板c21所形成的气室c22是由该插置孔c111置入。
本第七实施例在结构上，主要较第六实施例更多出一内缓冲室c18，而可具有如第二实施例的增加缓冲室的效果。而本第七实施例的操作方式与前揭第六实施例概同，抽气及注气方式亦概同，容不赘述。
请再参阅图16，本发明第八较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置d10，主要概同于前揭第六实施例，不同之处在于除了如同第六实施例中的样品治具d25上以该隔板d21围合形成一气室d22外，本第八实施例更于该样品治具d25外部再围合一隔板d27而形成包覆该气室d22的一内缓冲室d28，位于外部的该隔板d27对应于该内缓冲室d28顶底面分别设有一缓冲孔d29，该缓冲孔d29是与该内孔d24同轴。而该壳体d11则与该样品治具d25上的该隔板d27为可分离或结合的关系，在使用时，是与该壳体d11结合。
本第八实施例主要是较第六实施例多出一内缓冲室d28，而该内缓冲室d28是形成于样品治具d25上。本第八实施例的操作方式概同于前揭第六实施例及第七实施例，至于抽气孔或注气孔的设置位置，则可视状况而设于侧面或如同前揭第七实施例设于前后侧，容不再予详细说明，抽气及注气方式亦概同，容不再予赘述。
请再参阅图17，本发明第九较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置e10，主要概同于前揭第八实施例，不同之处在于该壳体e11是直接包覆于该隔板e21，亦即，该壳体e11与该隔板e21是组合于一样品治具e25上，该隔板e21是于该样品治具e25上形成该气室e22以及该内缓冲室e28，该壳体e11则与位于较外层的该隔板e21之间形成该缓冲室e12，该内孔e24、该缓冲孔e29以及该外孔e14是同轴。
本第九实施例的操作状态是概同于前揭第二实施例，抽气及注气方式亦概同，容不赘述。
请再参阅图18，本发明第十较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置f10，主要概同于前揭第五实施例，不同之处在于该压力调节机制f28主要是为一薄膜，封设于位于下方的该内孔f24，而不同于第五实施例的压力调节机制(其为与缓冲室相结合)。本第十实施例中，该缓冲室f12仅涵盖于位于上方的该内孔f24。通过此，该压力调节机制f28即可阻挡该气室f22内的气体经由下方的该内孔f24向外溢出，达到压力调节与缓冲的效果。
本第十实施例的操作方式主要亦与前揭第五实施例相同，抽气及注气方式亦概同，容不赘述。
请再参阅图19，本发明第十一较佳实施例所提供的一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置g10，主要概同于前揭第五实施例，不同之处在于该压力调节机制g28是为一薄膜，封设于位于下方的该外孔g14，而该缓冲室g12则涵盖该二内孔g24。通过此，该压力调节机制g28即可阻挡该缓冲室g12内的气体经由下方的该外孔g14向外溢出，而可达到压力调节与缓冲的效果。
本第十一实施例的使用方式概同于前揭第五实施例，至于抽气孔或注气孔的设置位置，则可视状况而设于侧面或如同前揭第七实施例设于前后侧，容不再予详细说明，抽气及注气方式亦概同，容不赘述。
由上可知，本发明具有的优点在于一、毋须改变电子显微镜的原始设计，本发明可直接由电子显微镜在出厂时即预留的置入孔置入，其是单一组件置入，解决了现有技术将环境室直接设定在电子显微镜上的安装复杂，不易量产的问题，本发明的安装设定极为简单，仅需简单的训练即可，且成本较低，不不会损坏电子显微镜，是足以适用于产业上量产需求的技术。
二、由于本发明装设容易，且可让操作者轻易的由外部控制抽气速率、气体提供速率等参数，而不需拆解电子显微镜来调整，因此气压的参数控制较为容易。
三、本发明毋须调整电子显微镜的样品室高度，因此不会造成电子束聚焦距离的改变，进而解决了现有技术所遇到的相差或分辨率的损失等问题。
四、前案设计中电子束通过气体的路径为pole piece间的距离或以上，而本案导入一较扁部的设计，使得气室的厚度极薄，可通过以大幅缩短电子束经过气体的距离，因此不会有因电子束撞击过多气体分子导致严重地电子多重散射而使分辨率损失的问题；此外，本发明在气室外设置多层缓冲室的设计可允许不同缓冲室中存在适当的压力降，并且可使对该缓冲室气体抽气速率的操控范围更大，如此多层缓冲的操作方式可提高该气室内的气体压力，达到一大气压的环境。
权利要求
1.一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于包含有一壳体，一侧形成一扁部，该壳体内部具有至少一隔板，而将该壳体内部分隔形成一气室，以及于该气室外部形成至少一缓冲室，该气室的顶底面的隔板分别设有一内孔，且该壳体的顶面及底面各设有一外孔，该内孔与该外孔同轴且位于该扁部，该壳体具有一抽气孔连通于该缓冲室，以及具有一注气孔连通于该气室。
2.依据权利要求1所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于更包含有一液气容器，以一气管连接于该注气孔，用以对该气室提供气体。
3.依据权利要求2所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该气体是为蒸气，或特定气体，或者为蒸气与特定气体的混合。
4.依据权利要求3所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该特定气体为氮气、或氧气、或二氧化碳或惰性气体或其混合物。
5.依据权利要求2所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该液气容器位于一该缓冲室内。
6.依据权利要求2所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该液气容器是位于该壳体外部。
7.依据权利要求1所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于更包含有一样品治具，具有一置物台，该置物台具有一开口，该壳体具有一置物孔连通于该气室，该样品治具是由外部经由该置物孔伸入而容置于该气室内，并使该内孔及该外孔的同轴轴心通过该开口，该样品治具具有一密封件，填塞于该样品治具与该气室间的空隙。
8.依据权利要求1所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于更包含有一抽气装置，连接于该抽气孔。
9.依据权利要求1所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该内孔的孔径是为10-200um，该外孔的孔径是为20-800um，且各该内孔的孔径小于各该外孔的孔径。
10.依据权利要求1所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该扁部的厚度小于电子显微镜的样品室内上下二极块间的距离。
11.依据权利要求10所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该壳体内是更于该缓冲室的上下方分别形成一上外缓冲室以及一下外缓冲室，该缓冲室以及该上外缓冲室以及该下外缓冲室均对应一抽气孔，该抽气孔是设于该壳体，该缓冲室与该上、下外缓冲室之间的隔板是分别形成一缓冲孔，而与该内孔及该外孔同轴。
12.依据权利要求11所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该缓冲孔的孔径介于10um-400um之间，且该缓冲孔的孔径介于该内孔与该外孔的孔径之间。
13.依据权利要求11所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该上外缓冲室以及该下外缓冲室的抽气速率大于该缓冲室的抽气速率。
14.依据权利要求1所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述各该缓冲室内更具有一斜隔板，将各该缓冲室原有的空间分隔为二子缓冲室，各该斜隔板具有一缓冲孔，而与该内孔及该外孔同轴，各该子缓冲室是对应该壳体上的一抽气孔。
15.一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于包含有一壳体，一侧形成一较扁部，该壳体内部具有至少一隔板，而将该壳体内部分隔形成一缓冲室，以及于该缓冲室外部形成一外缓冲室，该缓冲室与该外缓冲室间的隔板具有至少二缓冲孔，而分别位于该缓冲室的顶底部，该壳体的顶底面各具有一外孔连通于外界，且该壳体具有一置物孔连通于该缓冲室，以及具有二抽气孔分别对应该缓冲室以及该外缓冲室；一样品治具，经由该置物孔置入于该缓冲室内，该样品治具内部形成一注气管，一气盒，一端具有一开口，该气盒是局部嵌置于该样品治具的前端，且以其开口连通于该注气管，该样品治具具有一注气孔连通于该注气管，一置物台形成于该气盒内，供置放样品，该气盒内形成一气室，该气盒的顶底面各具有一内孔而连通于该缓冲室；该内孔、该缓冲孔以及该外孔是为同轴。
16.依据权利要求15所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该气盒与该样品治具之间是以一粘着剂粘接。
17.依据权利要求15所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该样品治具于该气盒周围形成一立壁。
18.一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该真空或低压环境是为电子显微镜内的样品室，该样品室是位于电子显微镜的二极块之间，该二极块之间的电子束通过的轴在线是包含一对焦区间，该操作气体且可供观测的装置包含有一壳体，内部具有至少一缓冲室，该壳体至少于其顶部或底部其中的一设有一外孔；至少一隔板，围合形成一气室，该隔板对应于该气室的顶底面分别设有一内孔；该壳体与该隔板是组合的，而使该内孔与该外孔同轴，而使该缓冲室涵盖至少一该内孔，前述被涵盖的内孔相对于该气室的另一侧的该内孔或该外孔则施以一压力调节机制，且该内孔与该外孔是涵盖电子束通过的轴线，该壳体具有一抽气孔连通于该缓冲室，该隔板具有一注气孔连通于该气室；其中，该气室是交接于该对焦区间。
19.依据权利要求18所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该壳体位于该样品室中的最高位置是为该气室底缘低于或等于该对焦区间的最顶端，该壳体位于该样品室中的最低位置是为该气室的顶缘高于或等于该对焦区间的最底端。
20.依据权利要求18所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该隔板是与该壳体分离，亦即由该隔板所围合而成的该气室是可与该壳体分开，该隔板与该壳体之间是以至少一密封件封住。
21.依据权利要求20所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该隔板所形成的该气室是形成于一样品治具上。
22.依据权利要求21所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该壳体内部更以若干隔板将该缓冲室内部再分隔出一内缓冲室，二缓冲孔设于该隔板而分别位于该内缓冲室顶底部，该缓冲孔是与该内孔以及该外孔同轴，且于该内缓冲室的两侧分别设有一抽气孔，该壳体并具有二气体流道分别连通于该二抽气孔；该壳体具有一插置孔连通于该内缓冲室，该样品治具上由该隔板所形成的气室是由该插置孔置入。
23.依据权利要求21所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于是以复数的该隔板于该样品治具上形成该气室，以及形成包覆该气室的一内缓冲室，包覆该内缓冲室的该隔板对应于该内缓冲室顶底面分别设有一缓冲孔，该缓冲孔是与该内孔同轴。
24.依据权利要求23所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该壳体与该隔板是组合于一样品治具上，该隔板是于该样品治具上形成该气室以及包覆该气室的该内缓冲室，该壳体则与形成该内缓冲室的该隔板之间形成该缓冲室，该内孔、该缓冲孔以及该外孔是同轴。
25.依据权利要求18所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该压力调节机制是为一薄膜，封设于该内孔。
26.依据权利要求18所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该压力调节机制是为一薄膜，封设于该外孔。
27.依据权利要求18所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该压力调节机制是为该缓冲室的延伸，而为同一缓冲室，即该缓冲室涵盖该二内孔，该壳体则于其顶面及底面分别设有一外孔，该内孔及该外孔是同轴。
28.依据权利要求18所述的在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，其特征在于所述该二内孔间的距离小于0.7毫米。
全文摘要
本发明一种在真空或低压环境中操作气体且可供观测的装置，包含有一壳体，一侧形成一较扁部，该壳体内部具有至少一隔板，而将该壳体内部分隔形成一气室，以及于该气室外部形成至少一缓冲室，该气室的顶底面的隔板分别设有一内孔，且该壳体的顶面及底面各设有一外孔，该内孔与该外孔同轴且位于该较扁部，该壳体具有一抽气孔连通于该缓冲室，以及具有一注气孔连通于该气室。通过此，可在不改变电子显微镜的结构的前提下，达到在电子显微镜的样品室内，于真空环境下控制及操作气体，提供一具有气体的观测环境，使样品能在该气体环境下进行观测。
文档编号H01J37/02GK101067992SQ200610075899
公开日2007年11月7日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者赵治宇, 谢文俊 申请人:李炳寰