一种真空设备用可伸缩气体源装置的制作方法

本实用新型应用于超高真空设备中原位局部化学气相沉积技术领域，特别是在原位电子显微领域的观察，比如低能电子显微镜、透射电子显微镜以及其他电子能谱仪等，具体涉及一种真空设备用可伸缩气体源装置。

背景技术：

随着技术的发展，越来越多的高精密物质表征设备被开发了出来。为了提高精度和排除干扰，这些高精密物质表征设备大多工作在高真空环境中，例如透射电子显微镜，低能电子显微镜，电子能谱仪等。这就极大地限制了这些高精密物质表征设备的适用范围，导致这些设备无法对很多的反应，生长过程进行原位观测。

东京工业大学于2009年(Naoki Shirai,Japanese Journal of Applied Physics，48(2009)036002)曾经开发了一种小孔射流装置来实现常压直流微小等离子体的产生，如图1所示，在该装置中，小孔装置(垂直的厚壁不锈钢管，内径190微米，外径350微米)被连接在气体源上，在气体源和微孔装置中间接入流量控制器来实现对气体流量的调控。微孔装置连接在直流电源的正极上，负极被接到微孔装置正对的液体内的不锈钢电极板上。该装置利用了微孔装置内径较细的特点，通入气体后在出气端产生微小气流，加上偏压后可将微小气流激发为等离子体，进而加以应用。该装置的缺点是并未考虑出气端出气量，出气压力等的精确控制，仅仅实现了产生非可控的微小气流的功能，因而与本实用新型有较大的差距。

波兰弗罗茨瓦夫工业大学Jamroz等人(Spectrochimica Acta Part B，73(2012)26–34)开发了一种常压气体源用于进行等离子体的产生，如图2所示，该装置利用两个相对的细管，其中一个作为正极，通入氩气，另一个作为负极，通入液体，两端连接高压电源，进而产生等离子体。该技术的缺点是该装置仅适用于正常大气环境下，且未对气流进行控制，因而与本实用新型也有较大的差距。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型设计了一种结构简单、使用方便可靠的可伸缩脉冲气体源装置。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型一种真空设备用可伸缩气体源装置，包括：固定座，与所述真空设备的高真空腔室通过真空密封法兰固接；毛细气管，与固定座通过伸缩机构相连，用于向所述的高真空腔室喷射外部气体源；伸缩机构，由至少两节伸缩管、弹簧、拉伸丝、绕线辊、旋转装置组成，多节所述伸缩管的一端通过圆环与毛细气管密封连接，另一端通过卡套与固定座密封连接，所述弹簧设于伸缩管内，所述拉伸丝设于伸缩管外，一端与圆环相连，另一端自多节伸缩管的远端向近端依次穿过多个卡套后接入绕线辊上，所述绕线辊可转动的设于固定座上，由所述的旋转装置控制其转动；微型电动阀，固定在圆环上，用于毛细气管连通与之相接的伸缩管；外部气体连接管，与伸缩管相对于固定座异侧布置，且与伸缩管连通，用于接驳所述的外部气体源；电极导入装置，与伸缩管相对于固定座异侧布置，用于接驳外部电源。

进一步，相邻的两节伸缩管的连接处设置有所述的卡套。

进一步，所述伸缩管的外表面上设置有电磁屏蔽膜。

进一步，所述拉伸丝采用金属或炭纤维材质制成，所述金属为钼、铁或钢。

进一步，所述旋转装置为电机。

进一步，所述真空密封法兰为带角度可调短管的真空密封法兰，与伸缩管相对于固定座同侧布置。

进一步，所述绕线辊设于真空密封法兰的短管内，所述旋转装置与绕线辊相对于固定座异侧布置。

进一步，所述电极导入装置和旋转装置均设置在真空罩内。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型装置用以在高真空环境中进行反应，生长过程的原位观测，同时本实用新型提出一种利用脉冲局域的气体供应，可以在脉冲停止的时间窗口获得较好的真空度，从而可以利用该窗口来获得样品信息。并且该装置还可以避免在安装时破坏设备的真空环境。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为一现有技术的原理图；

图2为另一现有技术的原理图；

图3为本实用新型装置的结构透视示意图；

图4为本实用新型装置在安装后的伸展正视图；

图5为图4的A-A剖视图；

附图标记：1-毛细气管，2-圆环，3-微型电动阀，4-伸缩管，5-弹簧，6-卡套，7-拉伸丝，8-绕线辊，9-旋转装置，10-固定座，11-外部气体连接管，12-电极导入装置，13-真空密封法兰，14-高真空腔室。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图下图3-5所示，本实施例一种真空设备用可伸缩气体源装置，由毛细气管1，圆环2，微型电动阀3，伸缩管4，弹簧5，卡套6，拉伸丝7，绕线辊8，旋转装置9，固定座10，外部气体连接管11，电极导入装置12，真空密封法兰13组成，其中，整个装置安装在固定座10上，而该固定座10与真空设备的高真空腔室14通过真空密封法兰13连接；该装置以固定座10为界，分为内外两部分：

内部结构有：毛细气管1，与固定座10通过伸缩机构相连，用于向所述的高真空腔室14喷射外部气体源；该伸缩机构，由至少两节伸缩管4、弹簧5、拉伸丝7、绕线辊8、旋转装置9组成，多节伸缩管4的一端通过圆环2与毛细气管1密封连接，另一端通过卡套6与固定座10密封连接，本实例中采用三节伸缩管组成，该伸缩管用于承担内部构件的支撑及保护作用；所述弹簧5设于伸缩管4内，用于协助控制拉伸丝7放线可以将装置伸展；所述拉伸丝7设于伸缩管4外，其一端与圆环2相连，另一端自多节伸缩管4的远端向近端依次穿过多个卡套6后接入绕线辊8上，所述绕线辊8可转动的设于固定座10上，由旋转装置9控制其转动，实现拉伸丝7收线可以将整个装置回缩；微型电动阀3，固定在圆环2上，用于毛细气管1连通与之相接的伸缩管4，并通过自身的开闭来控制毛细气管1的气体喷射时间及频率；相邻的两节伸缩管4的连接处设置有所述的卡套6，用于该两节伸缩管的支撑及保护作用；

外部结构包括：外部气体连接管11，与伸缩管4相对于固定座10异侧布置，且与伸缩管4连通，用于接驳所述的外部气体源，以给整个装置供应气体；电极导入装置12，与伸缩管4相对于固定座10异侧布置，用于接驳外部电源，以给整个装置供应电力；旋转装置9，与绕线辊8相对于固定座10异侧布置，用于控制绕线辊8转动来缠绕或释放拉伸丝7。

本实施例，所述伸缩管4的外表面上设置有电磁屏蔽膜。这样可阻止或减少电磁信号的干涉。

本实施例，所述拉伸丝7采用金属或炭纤维材质制成，所述金属为钼、铁或钢，如钼丝。这样，拉伸丝具有抗拉强度高，耐磨性好，使用寿命长的优点。

本实施例，所述旋转装置9为电机。这样，可便于操控绕线辊缠绕或释放拉伸丝。

本实施例，所述真空密封法兰13为带角度可调短管的真空密封法兰，与伸缩管4相对于固定座同侧布置。这样，通过调节真空密封法兰13相对于真空设备的高真空腔室14法兰接口的倾斜角度，可以方便的调节毛细气管1相对于反应区域的角度。

本实施例，所述绕线辊8设于真空密封法兰13的短管内。这样，可以对绕线辊起到保护作用，以增加其使用寿命。

本实施例，所述电极导入装置12和旋转装置9均设置在真空罩内。这样，该结构可以避免整个装置的真空环境。

通过采用上述方案，本实用新型从外部气体连接管11引入气体，通过微型电动阀3的控制，可以精确定量的向毛细气管1输运微量气体。特别的，本装置设计了伸缩功能，可以根据距离所装设备的要求，方便的调节本装置毛细气管1距离反应区域的距离，即通过调节旋转装置9，可以控制绕线辊8的绕线转轴旋转来缠绕或释放拉伸丝7，并在弹簧5的协助下，可以方便的实现本装置的伸展和回缩状态，从而调节毛细气管1和反应区域之间的距离，以及通过真空密封法兰13可以方便的调节毛细气管1相对于反应区域的角度。

综上所述，本专利实现了可用以在高真空环境中进行反应，生长过程的原位观测的气体源设备开发，同时本专利提出一种利用脉冲局域的气体供应，可以在脉冲停止的时间窗口获得较好的真空度，从而可以利用该窗口来获得样品信息。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。