利用静电力来操纵样品切片的切片系统和工艺的制作方法_3

文档序号:9372787阅读:来源:国知局
Xl ^ 200nm,更优选地40nm ^ Xl ^ 10nm0准备状态的切片接收器16的表面可以简化为Z坐标为-TA的XY平面内的任何形状(如长方形或正方形),其中Z4为正值,通常(但不是必须)大于(Z2-Z3)。切片接收器16的表面区域足够大,以便接收和容纳至少一个大小为2Y2X (Z2-Z3)的切片。
[0053]图6、图7和图8示意性示出切片操作的执行。切割刃51和样品块14之间的空间关系可以变化以使得切片18从样品块14切离。在这一过程中,刚从样品块14切离的切片18可能有时在空中自由摆动。但有时它可能触碰并且贴附或粘附到附近的任何表面,诸如刀片12的表面或刀片座52的表面(例如图2和图3中的表面45)。如图6、图7和图8所示,当切割刃51沿-Z方向从(0,0,Zl)移动,经(0,0,Z2)切割到样品块14中时,就逐渐产生了新切片18。在这一过程中,如果切片18没在空中自由摆动,那么它触碰并且粘附到附近的刀片座52的表面,如图6和图7所示。抗粘附气体传输组件48可经由气体入口8通过孔11将气体输送到所述表面上。抗粘附气体可以主动吹向接近中的切片18。或者,它可以吹向已经粘附到或覆盖住表面的切片18,如图6和图7所示。无论如何,抗粘附气体传输组件48用于防止切片18触碰和贴附(或粘附)到邻近的表面,或用于将切片18从其已经粘附到的表面分离。
[0054]当切割刃51继续沿-Z方向移动并且经过点(0,0,Z3)时,新切片18完全制成,并且与样品块14分离。如图8所示,切片18的最后切离的部分,或换言之,切片18的后部或尾部边缘(即,原点(0,0,Z3)附近的端部)仍附连或粘附到切割刃51上。为了清楚起见,切片18的该粘连端定义为相对于切割刃51而言切片18的近端,另一端定义为远端。此时,在抗粘附气体传输组件48的吹气辅助下,或没有该辅助,切片18就像垂直悬挂到水平杆(即,切割刃51)的旗帜。如将在下面的描述中理解的那样,近端的该“粘附”行为在现有技术中是成问题的,现在已成为本发明中的技术方案的一部分。
[0055]返回参照图2,电压生成器80电连接到切割刃51和切片接收器70,并且能在两者之间建立静电场。图9示出实现切片取向操作的一示范性实施例。当电压生成器80产生的电压施加在切片接收器16和切割刃51之间时,切片18由于静电力而从切割刃51朝向切片接收器16伸长。在施加电压之前、期间或之后,切割刃51可沿-Z方向移动并且停在原点(0,0,0)处,为下一步操作做准备。切片18完全展开,并且与建立静电场之前相比,相对更“坚挺地”指向切片接收器16。尽管所示的切片18是在YZ平面(即,X = 0),但是应理解的是,取决于切片接收器16的大小和位置(例如,边缘效应),切片18可能或多或少偏离YZ平面,形成位置偏移。在优选自动化工艺的情况下,可以在控制切片操作的算法中考虑该偏移。或者,可以补充附加静电场来消除该偏移。
[0056]图10示出切片锚定操作的实施方式。在切片接收器16和切割刃51之间施加电压之前和/或期间,二者间的空间关系可以改变,使得切片接收器16移动到接收位置,在接收位置处伸长的切片18的远端锚定到切片接收器16上的预定位置处。例如,在施加电压期间,当切割刃51保持在原点(0,0,0)时,切片18的远端位于点(0,0,-(Z2-Z3))处,没有任何位置偏移。如果用于锚定切片18的预定位置表示为切片接收器16上的L,则切片接收器16将从其准备状态移到接收位置,期间L的位置从准备位置例如(0,0,-Z5)变到锚定位置例如(0,0,-Z6),其中Z5 > Z6,且Z6等于或稍小于(Z2-Z3)。于是,伸长的切片18的远端接触并且锚定到L。或者,在施加电压之前,L的位置可以从准备位置(0,0,-Z5)变到锚定位置(0,0,-Z6)。一旦施加电压,伸长的切片18的远端将立即延伸到L,触碰到L上并且锚定到L。应理解的是,L的准备位置也可以是(X5,Y5,-Z5),其中X5 # O且Y5 # O。无论如何,L可以从(X5,Y5,-Z5)移到锚定位置例如(0,0,-Ζ6)。例如,L可以按照从(Χ5,Υ5,-Ζ5)到(0,Υ5,-Ζ5)到(0,0,-Ζ5)到(0,0,-Ζ6)、或从(Χ5,Υ5,-Ζ5)到(Χ5,0,_Ζ5)到(0,0,-25)到(0,0,-Z6)、或从(X5,Y5,-Z5)到(Χ5,Υ5,_Ζ6)到(Χ5,0,_Ζ6)到(0,0,-26)的顺序,以及其他任何可能的顺序进行移动。
[0057]—旦伸长的切片18的远端锚定并且固定到预定位置L,电压就可以被去除或减小到安全值。电压去除或减小的定时可以为图10所示的锚定操作完成时,或图11所示的切片平铺操作的初期。不优选的是,切割刃51和切片接收器16之间的距离太短和/或它们之间的电压未充分减小,因为会在它们之间产生电火花。
[0058]图11示出了切片平铺操作是如何进行的。如果切片18的远端保持锚定到预定位置L处,并且切片18的近端保持附连到切割刃51处,切片接收器16和切割刃51之间的空间关系可以改变,使得整个切片18以完全展开的形式平铺在切片接收器16的表面上。换言之,L和切割刃51之间的距离应保持为不大于(Z2-Z3),优选地基本等于(Z2-Z3),以防止切片18折起来。例如,L能以半径(Z2-Z3)绕切割刃51向左或向右转动。替代地,L也可沿X方向和-Z方向(或+Z方向)以充分小的步幅移动。最终,L移到((Z2-Z3),0,0)或(_(Z2-Z3),0,0),或者更严格地,((Z2-Z3),0,-XI)或(_(Z2_Z3),0,-XI),其中如前所述,Xl为切片18的厚度,(Z2-Z3)为切片18的长度。优选地,L移到((Z2-Z3),0,O)或(-(Z2-Z3),0,-X1),如图11所示,因为当需要时该位置可以受益于抗粘附气体传输组件48 ο
[0059]为了运行切片释放操作,当完全展开形式的整个切片18仍平铺在切片接收器16上时,切片18的近端可从切割刃15脱离。参照图12,当L位于(-(Ζ2-Ζ3),0,0)时,切片接收器16可沿-X方向稍微移动以打断切割刃51和切片18的近端之间的接合点。同样地,当L位于((Z2-Z3),0,0)时,切片接收器可沿+X方向稍微移动。如前所述,实施例的切片系统可以选择性地包括分离气体传输组件49。当L位于(-(Z2-Z3),0,0)时,分离气体传输组件49可将气流输送到切割刃51和切片18的近端之间的接合点处,以打断接合点。另夕卜,气流可将近端压到位,切片18可以与切片接收器16 —起移走,因此与切割刃51分离。利用该气流,切片18可沿任何合适的方向移走,优选地,沿+Χ、-Χ、_Υ、或它们之间的任何方向。
[0060]所述工艺还可包括复位或恢复操作,如图13所示,从而切片系统将返回到新的准备位置,如图5所示。例如,切片接收器16可以移到离原点(0,0,0)足够远的点,优选地,产生位于准备位置(0,0,-Ζ5)的新的L,如前所述。切割刃51可从(0,0,0)移回到准备点(O, O, Zl) ο在切割刃51移动之前,优选地样品块14的前表面可沿+X方向小幅度撤退或收回,从(0,0,Ζ2)-(0,0,Ζ3)移到(乂2,0,22)-(乂2,0,23),其中乂2为正值。因为该撤退动作,样品块14的前表面将给路过的切割刃51让路,并且避免与路过的切割刃51接触和摩擦。当切割刃51从(0,0,0)移回到准备点(0,0,Ζ1)时,它有必要经过(0,0,Ζ3)和(0,0,Ζ2)。在切割刃51通过(0,0,Ζ2)之后,样品块14的前表面于是可从(Χ2,0,Ζ2)-(Χ2,0,Ζ3)前移到(_Χ1,0,Ζ2)-(-Χ1,0,Ζ3)0应理解的是,该撤退或回收动作可省略,即样品块14的前表面可直接沿-X方向从(0,0,Ζ2)-(0,0,Ζ3)移到(-Χ1,0,Ζ2)-(-Χ1,0,Ζ3)。无论如何,与切片18尺寸相同或相似的新切片已经就位以用于另一轮切片工艺。如上所述从准备状态到复位步骤,可重复切片工艺以从同一样品块制备多个切片。完全展开形式的切片可平铺在不同的切片接收器上,或者它们可以平铺在同一切片接收器上,所述切片接收器具有用于锚定多个切片的远端的多个预定位置,诸如L1、L2和L3等。
[0061]如图5-13所示的工艺可手动执行,或者可在图2所示的控制电路100的控制下自动进行。控制电路100可通过致动单元54、64、74、84、42和43控制刀片座52、样本座62、接收器座72、电压生成器80、抗粘附气体传输组件48和分离气体传输组件49。例如,控制电路100可配置为控制刀片座52、样本座62和接收器座72,将它们设为准备状态,在准备状态下,刀片座52和样本座62操作上定位,使得切割刃51切入样品块60中,制成新切片,并且接收器座72操作上定位,用于移动切片接收器70到接收位置从而接收新切片。
[0062]根据本发明,所述切片机构也可自动化。为此,控制电路100可配置为控制刀片座52和样本座62以改变切割刃51和样品块60之间的空间关系,使得切片从样品块60切离,其中切片的最后切离部分附连到切割刃51,且构成相对于切割刃51的切片近端。本发明可利用滑动装置来移动刀片座52和样本座62 ;也可利用其他合适的装置,诸如枢转装置。
[0063]为了执行
【发明内容】
部分阐述的其他步骤,控制电路100可配置为控制电压生成器80来产生电压并且将电压施加在切片接收器70与切割刃51之间,以使得切
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