一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透射电子显微镜配件，属于纳米材料测量领域。更具体地，涉及一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆。
【背景技术】
[0002]材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关，在电子显微镜下观察微观结构离不开样品杆或者样品台。透射电子显微镜中的原位技术是当前迅速发展的研宄领域，其优点为:可以在微观尺寸条件下实时观察研宄材料和器件的结构变化和物理性质，有利于准确了解材料和器件的实际使用效果。透射电子显微镜是利用电子的波动性来观察固体材料内部的显微结构的仪器。透射电镜类似光学显微镜的原理，可将放大倍数提高到上千万倍，远大于光学显微镜的放大倍数。
[0003]电磁学性质是材料和器件的重要性质，可以反映材料和器件的诸多物理性能，例如磁滞回线种类不同可以反映材料微观磁畴结构排布方式不同，磁阻效应可以反映材料的畴壁位移和磁畴反转的特点等。当需要原位研宄电磁信号对材料和器件性质影响时，需要将电流、电压和磁场分别或同时加到样品上，通过分别或同时改变外加电学或者磁学信号的强弱、方向来研宄其性能变化。目前，在透射电镜样品杆上加装电磁场是原位电镜技术发展的一个重要分支。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的:一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，包括样品杆头、样品杆身、手握柄，所述的样品杆身由同轴设置的前端细杆和后端粗杆组成，所述的样品杆头设有载物台，载物台上设置有微型电磁铁以及微加工方式制作电学测试芯片；所述的样品杆身中，前端细杆与后端粗杆通过密封圈连接，前端细杆与样品杆头连接，后端粗杆与手握柄连接。
[0006]进一步，从手握柄至样品杆头为同轴通孔导槽，导线设置在所述同轴通孔导槽内。
[0007]进一步，所述微型电磁铁由四个相互正交微型螺线管组成，微型螺线管内部放置铁芯构成微型电磁铁。
[0008]进一步，所述微型螺线管组缠绕漆包线，漆包线与导线在过渡台连接，导线通过过渡台后沿导槽直接进入样品杆身内部。
[0009]进一步，微型电磁铁组通过上盖片中的凹槽连接固定，样品通过载物台与上盖片中的固定脚连接。
[0010]进一步，手握柄侧面和样品杆身前端细杆均设有导向销。
[0011]进一步，前端细杆和后端粗杆通过锥形过渡段连接。
[0012]进一步，导线在后端粗杆的内部至分线接头，在分线接头另一端导线进入手握柄内部后经引出口向外伸出，最后连接至透射电子显微镜外部的控制装置中。
[0013]本发明中透射电子显微镜样品杆工作原理是:所述电、磁场通过导线从透射电子显微镜外部进入透射电子显微镜样品室，用于将透射电子显微镜外部的电信号施加给样品室中的样品以及将透射电子显微镜外部的电信号通过样品杆前端的微型电磁铁转换成磁场施加给样品室中的样品。
[0014]样品放置在样品杆头载物台处，四电极和微型电磁铁均连接导线产生电信号和平面磁场。导线在样品杆头过渡台处整合处理，再通过样品杆内部传输至样品杆尾部手握柄，通过分线接头对导线进行分类处理然后连接至电镜外部驱动及测试系统，采集信号，检测电学磁学或电磁学数据，对材料进行表征。
[0015]本发明从手握柄至样品杆头为同轴通孔导槽，导线设置在所述同轴通孔导槽内；将至少部分导线铺设在样品杆内部同轴通孔导槽内，通过分线接头将导线分开，尽量避免导线之间电学信号的影响。由于分线接头种类繁多，在保证直径规格相同的基础上，可以选择尽量多的接线头，因此可以大大增加导线的数量，有利于增加样品杆功能，例如:原位四电极测量，原位加热等。
[0016]本发明的有益效果是:本样品杆前端设置四个相对垂直微型电磁铁可以产生连续可调节平面磁场，无需调节样品角度即可在透射电子显微镜内部磁化样品，其次由于可加电场，可以在电、磁场下直接原位观察低维磁性材料或磁性结构的单体输运性质，并结合这些低维磁性材料或低维磁结构形貌、结构、成份、电子态、磁力线分布和磁畴结构的研宄，直观、动态化研宄单个低维磁性材料或磁性结构在电场、磁场或电磁场同时作用下的磁化反转和磁阻效应物理过程，快速、准确的了解低维磁性材料或磁性结构铁磁-非铁磁相互作用和磁阻效应的本质物理图像，实现在纳米甚至原子尺度上理解低维磁性材料或磁结构磁相互作用机制和磁性调控机理。这是当前很多功能单一的透射电镜原位研宄样品杆无法做到的。
[0017]微加工技术是现有很成熟的一项半导体加工技术，本发明中的电学测试芯片制作只需借助超净室环境、离子束刻蚀技术、磁控溅射技术即可实现，本领域技术人员都可以熟练操作实现这个过程。具体如下:
[0018]将硅片清洗干净后，在超净室内使用甩胶仪在表面悬涂一层均匀的光刻胶，然后使用离子束刻蚀仪在硅片表面刻蚀出实验所需的图形，结束后使用磁控溅射技术在表面溅射一层金属层作为导电层，最后使用超声清洗干净硅片即得到本样品杆所需电学测试芯片。最后样品放置在电极之间即可原位测试。
【附图说明】
[0019]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
[0020]图1是本发明的透射电子显微镜样品杆的结构示意图；
[0021]图2是本发明的透射电子显微镜样品杆沿中轴线切开的结构示意图；
[0022]图3是本发明的前端样品杆头的结构示意图；
[0023]图4是本发明微型电磁铁的结构示意图；
[0024]其中，1-样品杆头；2_前端细杆；3_后端粗杆；4_手握柄；5_载物台；6_微型电磁铁；7_上盖片；8_固定脚；9_凹槽；10_过渡台；11-导槽；12_导向销；13_维形过渡段；14-密封圈；15-分线接头；16_引出口 ；17_电学测试芯片；18-微型螺线管。
【具体实施方式】
[0025]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0026]本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0027]—种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆的结构如图1、图2、图3所不，一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，包括样品杆头1、样品杆身、手握柄4，所述的样品杆身由同轴设置的前端细杆2和后端粗杆3组成，所述的样品杆头I设有载物台5，载物台5上设置有微型电磁铁6及微加工方式制作电学测试芯片17 ;所述的样品杆身中，前端细杆2与后端粗杆3通过1?、封圈14连接，如端细杆2与样品杆头I连接，后端粗杆3与手握柄4连接。从手握柄4至样品杆头I为同轴通孔导槽11，导线设置在所述同轴通孔导槽11内。所述微型电磁铁6由四个相互正交微型螺线管18组成，微型螺线管18内部放置铁芯构成微型电磁铁6。所述微型螺线管18组缠绕漆包线，漆包线与导线在过渡台10连接，导线通过过渡台10后沿导槽11直接进入样品杆身内部。
[0028]一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆的结构如图3、图4所示，一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，微型电磁铁6组通过上盖片7中的凹槽9连接固定，电学测试芯片17通过载物台5与上盖片7中的固定脚8连接。手握柄4侧面和样品杆身前端细杆均设有导向销12。前端细杆2和后端粗杆3通过锥形过渡段13连接。导线在后端粗杆3的内部至分线接头15，在分线接头15另一端导线进入手握柄4内部后经引出口向外伸出，最后连接至透射电子显微镜外部的控制装置中。
[0029]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，包括样品杆头(I)、样品杆身、手握柄(4)，所述的样品杆身由同轴设置的前端细杆(2)和后端粗杆(3)组成，其特征在于: 所述的样品杆头(I)设有载物台(5)，载物台(5)上设置有微型电磁铁(6)及微加工方式制作电学测试芯片 所述的样品杆身中，前端细杆⑵与后端粗杆⑶通过密封圈(14)连接，前端细杆(2)与样品杆头(I)连接，后端粗杆(3)与手握柄(4)连接。2.根据权利要求1所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，从手握柄⑷至样品杆头⑴为同轴通孔导槽(11)，导线设置在所述同轴通孔导槽(11)内。3.根据权利要求2所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，所述微型电磁铁(6)由四个相互正交微型螺线管(18)组成，微型螺线管(18)内部放置铁芯构成微型电磁铁(6)。4.根据权利要求3所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，所述微型螺线管(18)组缠绕漆包线，漆包线与导线在过渡台(10)连接，导线通过过渡台(10)后沿导槽(11)直接进入样品杆身内部。5.根据权利要求4所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，微型电磁铁(6)组通过上盖片(7)中的凹槽(9)连接固定，样品(17)通过载物台(5)与上盖片⑵中的固定脚⑶连接。6.根据权利要求5所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，手握柄(4)侧面和样品杆身前端细杆均设有导向销(12)。7.根据权利要求6所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，前端细杆(2)和后端粗杆(3)通过锥形过渡段(13)连接。8.根据权利要求7所述的一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，其特征在于，导线在后端粗杆(3)的内部至分线接头(15)，在分线接头(15)另一端导线进入手握柄(4)内部后经引出口向外伸出，最后连接至透射电子显微镜外部的控制装置中。
【专利摘要】本发明公开了一种可加电、磁场的透射电子显微镜样品杆，包括样品杆头、样品杆身、手握柄，所述的样品杆身由同轴设置的前端细杆和后端粗杆组成，所述的样品杆头设有载物台，载物台上设置有微型电磁铁以及微加工方式制作电学测试芯片；所述的样品杆身中，前端细杆与后端粗杆通过密封圈连接，前端细杆与样品杆头连接，后端粗杆与手握柄连接。本发明可以在电、磁场下直接原位观察低维磁性结构的单体输运性质，最终实现在纳米甚至原子尺度上理解低维磁结构磁相互作用机制和动态磁性调控机理。
【IPC分类】H01J37/20, G01N23/04
【公开号】CN104916516
【申请号】CN201510275642
【发明人】彭勇, 郑修军, 朱士猛, 张军伟, 马鸿斌, 关超帅, 杨保林, 胡阳, 薛德胜
【申请人】兰州大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月26日