设备基本信息

超高真空传样系统由直线互联系统和圆形传样系统互相搭配扩展而成。该系统将OMBE,STM,XPS,ARPES,PLD 等设备连接起来,可以实现样品在超高真空环境下(< 5 x 10-10)在不同系统之间的传递。

直线互联系统

  1. 直线互联系统由费勉标准的 1米 直线段拼接而成。下图为其基本的构成单元

直线段构成单元

图 4 直线段构成单元

LDC1000

腔体内径

150mm

观察窗法兰

CF63

泵组组合

分子泵组,复合荷离子泵组(Ion+NEG)

极限真空

<3E-10mbar

最高烘烤温度

150°C

  1. 在实验室方位从东往西数,第 1 节直线段为 Line Loadlock,第 2-3 节为Line1,第 4-6 节为 Line2,第 7-9 节为 Line3,第 10-12 节为 Line4,两两之间通过气动闸板阀隔开。UFO1 和 Line4 直接对接,UFO3 通过一个 Buffer 和 line3 对接。Cubic LL 和 Line2 连接。如图中所示。

  2. 小车:正面为样品停放台,图中左侧是 6 个能转动的样品停放台,通 wobble stick 可以将它在样品托平面内进行正负 90°的转动,使样品从两个方向都能取出。图中右侧是 8 个固定样品停放台。底面是磁铁块,小车通过磁性和真空外的磁性块耦合,随着真空外磁性块的运动而运动。

小车

图 5 小车

  1. 控制系统:该系统可以 PLC,软件和手柄控制。PLC 集成了真空读数,气动阀开关控制,小车运动控制,烘烤 interlock,以及 LoadLock 腔体的泵组控制。手柄提供了直线段之间 4 个闸板阀的开关,以及小车运动的控制。软件可以对小车运动进行简单的控制,正常情况下,该系统使用不需要经过软件。

小车控制

图 6 小车控制

圆形传样系统

  1. 圆形传样系统形如 UFO,我们之后依此称呼它。其腔体参数如下:

UFO示意图

图 7 UFO示意图

RDC820

腔体内径

700mm

机械臂安装法兰

CF200

观察窗法兰

CF150

对接法兰

CF100

机械臂伸缩距离 (伸出法兰口)

820mm

旋转重复精度

<0.1°

线性伸缩重复精度

<1mm

最高烘烤温度

120℃

  1. 机械臂:机械臂由三个电动马达控制,从上到下分别是 Linear,Rotation, Z,其中 Linear 和 Rotation 可以用手转动,但 Z 必须通过程序控制。

  2. 控制系统

真空系统

  1. 日常情况下直线段 Line1,line2,line3,line4 的真空各由两个安捷伦的VacIon Plus 300 离子泵和一个费勉 Neg400 共同维持。真空探测由安捷伦的离子规得到。烘烤,或者破真空恢复时,通过 CF63 的金属角阀连接爱德华的泵组 10i 的机械泵和 300 的分子,对其进行抽气。当烘烤结束时,拧紧金属角阀,可以移走泵组。

  2. LineLL 和 CubicLL 由普法的机械泵和普法的 300 分子泵维持。真空由安捷伦的 FRG-700 全量程规读取。

  3. UFO1 和 UFO3,都由一个费勉的 Neg400 和 Gamma 的 TiTan 离子泵维持。真空探测由安捷伦的离子规得到。

烘烤系统

  1. 直线段的烘烤通过缠绕加热带进行,加热带使用前通过测量其电阻判断是否正常(有无短路),电阻为 R=220V^2/(x)W。加热带电源为 TCPS-BP-K6P,放置在直选段下部。

  2. Neg 泵为吸附泵,日常使用无需通电,只需要在烘烤过程中通过电流源控制器将其激活。

  3. 离子泵烘烤有单独的电源,直接连接 220V。在帐篷里的离子泵,需要连接温控器,防止其烘烤温度过高,损坏仪器。

气路

  1. 压缩空气:通过集中供气提供的压缩空气连接气动电磁阀控制直线段的气动闸板门,闸板阀升起和落下都需要给气。

  2. 氮气:氮气来自实验室气瓶间,调节气压通过墙上的减压阀,当需要从Loadlock 进样时,将氮气通入Vent Valve,保持氮气压力小于一个大气压。

水路

  1. 两个直线段的 LoadLock 的分子泵水冷从 OxMBE 边上的 2#水排接过来。

  2. cubic腔体的分子泵水冷从UFO3西侧沟槽过来。

LoadLock

直线段上属于平台的快速进样腔一共四个,分别位于 UFO3,UFO1,直线段末尾以及直线段 Cubic。Cubic 上配有高温样品架,可以对样品进行最高 700℃的加热。