包括离子阱的封装及其制造方法与流程

关于联邦资助研究的声明

本发明是在美国政府支持下在由陆军研究办公室授予的第w911nf-10-1-0231号联邦资助下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张于2017年7月18日申请的标题为“用于俘获离子系统的紧凑型uhv封装及其制造及使用方法(compactuhvpackagefortrappedionsystemsandmethodsofmakingandusingsame)”的序列号为62/533,927的美国临时申请案(代理人案号：du5308prov)的权益，所述申请案以引用的方式并入本文中。如果在本申请案与已以引用的方式并入本文中的案例中的一或多者之间存在可能影响本案例中的权利要求书的解释的语言上的任何矛盾或不一致之处，那么本案例中的权利要求书应被解释为与本案例中的语言相一致。

本发明大体上涉及量子计算系统，并且更特定来说涉及用于在量子计算系统中容纳离子阱的超高真空封装。

背景技术：

量子计算是一种新兴技术，其利用经典系统中不存在的量子力学现象(例如，叠加及纠缠等)来处理信息。在常规计算系统中，信息的基本单位是位，其为可处于“一”或“零”状态的双态元素。相比之下，量子计算系统中信息的基本单位(称为量子位)可同时处于两种状态的任何叠加(称为“叠加状态”)中。此外，许多量子位可能处于相关状态的叠加中，使得无法将系统描述为个别量子位状态的乘积(称为“纠缠状态”)。这些形式的表示信息的量子位状态在常规(经典)计算机中不可用。因此，从理论上讲，大型量子计算机可解决使用常规计算方法实际无法解决的一些问题。不幸的是，量子计算机已被证明难以大规模实现。

用于实现实用量子计算的一种有吸引力的途径是“俘获离子处理”，其依赖于电磁场将原子离子限制在自由空间中，并经由一或多个激光束光学寻址及读出量子位。俘获离子处理被认为是大规模量子计算及稳健量子信息处理(qip)的潜在使能技术。已经提出并成功演示能够实现可扩展量子计算及远距离量子通信的新型俘获离子协议；然而，事实证明，常规离子阱的大小及复杂性是实现实用、大规模、可部署的俘获离子qip系统的限制因素。

近来，微制造(表面)阱的进展已经证明高性能量子位测量及量子门优于常规手动组装的宏观阱。实际上，已经证实能够潜在地支撑一百个以上离子的微制造表面阱，其中单量子位性质与宏观阱中展现的那些量子位性质相当。因此，据信此类阱表示克服量子计算所面临的扩展挑战的重要一步。

不幸的是，基于芯片的离子阱的使用导致若干其它挑战，其中一些挑战是芯片技术所固有的，而其它挑战根本上源于此方法的可扩展性质。

一个显著挑战源于离子阱受到异常加热的事实，其中当离子更靠近俘获电极的表面被俘获时，离子会经历高于预期的运动加热。这将对由离子的运动自由度介导的多量子位门的质量产生重大影响。幸运的是，最近的研究表明，原位清洁阱电极可将加热速率大大降低到基本热噪声极限的数量级内。

基于芯片的离子阱的另一挑战是需要将俘获离子与背景残留气体分子隔离。因此，离子阱必须在极高的真空水平下操作-通常为10^-9托或更高。从历史上看，复杂而繁琐的基础设施对于实现此真空水平是必不可少的。因此，采用微制造的表面阱的常规量子计算系统的可扩展性仍然是一个挑战。

另外，微制造表面阱需要离子源来加载阱。通常，离子是从由源(例如热炉)产生的原子羽流捕获。不幸的是，由常规源产生的热量可能会干扰离子阱操作。通过按比例缩小离子阱系统，源与离子阱之间的距离会缩小，从而进一步加剧它们之间的热耦合。

对可支持高真空条件，产生高压射频(rf)信号，大量dc信号，实现一或多个激光束的光学进入以寻址/读出阱状态以及对原子通量的源的操作的实用离子阱外壳的需要尚未在现有技术中得到满足。

技术实现要素：

本发明实现实用的大型量子计算机，而没有现有技术的某些成本及缺点。本发明的实施例采用集成封装技术以显著减小量子计算机的操作所需的离子阱外壳的尺寸及复杂性，同时通过减少离子阱与用以加载阱的源之间的热串扰来改进其操作。

像现有技术的外壳一样，本发明在高真空腔室中容纳离子阱，所述高真空腔室通过接合与芯片载体的表面接合的壳体而形成。在现有技术中，高真空室还容纳用于提供用以加载阱的原子通量的源。因此，由源产生的热量容易与离子阱耦合，这可能会干扰阱操作。

与现有技术形成鲜明对比的是，本发明的实施例将离子阱及源分离到位于芯片载体的相对侧上的不同高真空腔室中。由源产生的原子通量传播通过两个腔室之间的导管，以实现用离子加载阱；然而，将源及离子阱分离到芯片载体的相对侧上的单独腔室中减少其之间的热耦合。因此，本发明的实施例能够比现有技术更好地在低温下操作。

本发明的说明性实施例是一种离子阱外壳，其包括位于芯片载体的第一侧上的第一腔室及位于芯片载体的相对侧上的第二腔室，其中第一腔室容纳离子阱且第二腔室容纳用于提供原子通量的源。形成在芯片载体、离子阱及任选中介层中的贯穿端口经对准以共同界定两个腔室之间的导管，所述导管使得离子阱能够接收来自源的原子通量。低温吸附泵包含在外壳中以促进在两个腔室内实现高真空条件。

在一些实施例中，第一腔室经配置以将不可蒸发的吸气剂定位成紧邻离子阱以改进阱寿命。

在一些实施例中，源是热炉，其经由源材料的升华来产生原子通量。

在一些实施例中，源是烧蚀炉，其包括烧蚀激光器及用于保持源材料的坩埚。烧蚀激光器及坩埚经布置使得激光器的输出可烧蚀源材料以产生原子通量。

在一些实施例中，低温吸附泵由离子泵代替。

本发明的实施例是一种离子阱外壳，其包括：芯片载体，其具有第一主表面及在所述第一主表面远端的第二主表面；离子阱，其中所述离子阱安置在衬底上，所述衬底安置在所述第一主表面上；源，其可操作以用于将原子通量提供到所述离子阱，所述原子通量包括第一材料的原子；第一壳体，所述第一壳体及所述第一表面在第一密封件处接合，使得所述第一壳体及所述第一主表面共同界定容纳所述离子阱的第一腔室；及第二壳体，所述第二壳体及所述第二主表面在第二密封件处接合，使得所述第二壳体及所述第二主表面共同界定容纳所述源的第二腔室；其中所述第一腔室及第二腔室进行流体耦合。

本发明的另一实施例是一种离子阱外壳，其包括：第一腔室，其容纳离子阱，其中所述离子阱安置在衬底的第一表面上，且其中所述第一腔室包含第一壳体，所述第一壳体实现所述离子阱与第一光信号之间的光学耦合；第二腔室，其容纳源，所述源可操作以用于提供包含第一材料的原子的原子通量；其中所述第一腔室及第二腔室进行流体耦合，使得所述原子通量在所述离子阱处被接收；其中所述第一腔室与第二腔室之间的热流受到限制；其中所述衬底位于所述离子阱与所述源之间；且其中所述离子阱外壳实现所述第一腔室内的小于或等于10^-9托的压力水平。

本发明的又一实施例是一种方法，其包括通过包含以下各者的操作来形成离子阱外壳：提供离子阱，使得其安置在衬底上，所述衬底安置在芯片载体上，所述芯片载体具有第一主表面及在所述第一主表面远端的第二主表面；接合第一壳体及所述第二主表面以界定第一腔室，所述第一腔室容纳可操作以用于提供包含第一材料的原子的原子通量的源；及接合第二壳体及所述第一主表面以界定第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室进行流体耦合，使得所述离子阱可接收来自所述源的所述原子通量的至少一部分；其中所述第一壳体、第二壳体及芯片载体经接合使得所述离子阱外壳实现所述第一腔室内的小于或等于10^-9托的压力水平。

附图说明

图1a描绘根据现有技术的离子阱外壳的横截面视图的示意图。

图1b展示根据现有技术的新生离子阱外壳的透视图的照片。

图1c展示根据现有技术的离子阱外壳的透视图的照片。

图2描绘根据本发明的说明性实施例的离子阱外壳的横截面视图的示意图。

图3描绘根据本发明的说明性实施例的适合于形成外壳200的方法的操作。

图4a到d描绘外壳200在其制造的不同点处的显著特征。

图5描绘适于配合方法300一起使用的示范性uhv处理系统的示意图。

图6描绘根据本发明的第一替代实施例的用于促进在低温下操作的多腔室外壳的一部分的示意图。

图7描绘根据本发明的第二替代实施例的外壳的显著特征的横截面的示意图。

图8描绘根据本发明的第三替代实施例的外壳的显著特征的截面视图的示意图。

具体实施方式

图1a描绘根据现有技术的离子阱外壳的横截面视图的示意图。外壳100包含芯片载体102、离子阱104、壳体106、密封件108、低温吸附泵110及源112，所有这些都容纳在单个腔室内。外壳100类似于现有技术中已知的离子阱外壳，例如由布朗(brown)等人在“与俘获原子离子共同设计可扩展量子计算机(co-designingascalablequantumcomputerwithtrappedatomicions)”(arxiv:1602.02840v1[quant-ph]，(2016))中描述的离子阱外壳，所述文献以引用的方式并入本文中。

离子阱104裸片附接到芯片载体102的表面114上，所述芯片载体是常规陶瓷芯片封装-例如陶瓷引脚栅格阵列(cpga)。

离子阱104是常规微制造表面阱，其包含多个高压及/或rf电极130，其以精确布置形成在衬底132(例如，硅晶片、玻璃衬底等)的顶表面上。离子阱104经配置使得高功率激光束可进入电极表面附近的区域以实现库仑栅极及/或光子耦合，而不会引发明显的光散射。斯蒂克(stick)等人在“半导体芯片中的离子阱(iontrapinasemiconductorchip)”(《自然物理》(naturephysics)，第2卷，第36到39页)(2006)中揭示微制造离子阱的实例，所述文献以引用的方式并入本文中。

一旦离子阱104经裸片附接在芯片载体上，则电极130经由线接合122电连接到芯片载体102的电引线120。在某些情况下，芯片载体102包含适用于常规焊料凸块接合的焊料凸块，所述焊料凸块安置在芯片载体的底表面上，而不是电引线120上。

图1b展示根据现有技术的新生离子阱外壳的透视图的照片。图1b描绘在离子阱104已经安装在位于芯片载体102上的任选中介层上之后的外壳100。

为形成腔室116，壳体106经由密封件108接合到芯片载体102的表面114。壳体通常是包括中央空腔的机械刚性结构，其中所述结构经配置以在其内部承受至少10^-10托的真空水平。壳体106包含窗口118-1到118-3，其实现离子阱操作所需的一或多个光信号的光学进入。使用适合于制作真空紧密密封件的密封技术将窗口粘附在壳体106中的贯穿端口上方。

密封件108通常是环绕离子阱芯片的铟环。在将壳体放置在芯片载体上并且通常同时将其定位在高真空环境中以在腔室116中建立初始真空状态的情况下，铟熔化以在其之间形成真空紧密密封件，以支持在腔室116内维持真空环境。

图1c展示根据现有技术的离子阱外壳的透视图的照片。

在将壳体106附接到芯片载体之前，将低温吸附泵110及源112安装在壳体内，使得在外壳100完成时将其正确地定位在密封腔室116中。

源112是可操作以用于使材料124升华以产生包含原子通量128的原子羽流126的热炉。在操作中，源112通过加热材料124加载离子阱104以产生原子羽流126，原子羽流126的一部分为原子通量128，其以视线方式朝向离子阱104传播。通常，材料124包含镱；然而，在一些现有技术的应用中也使用其它材料，例如铍、镁、锶、钙及类似物。

低温吸附泵110通常是木炭吸附泵，其可操作以用于在低温操作期间从外壳内的环境中去除惰性分子，例如氦。

尽管外壳100是用于离子阱的小体积、高真空环境的实例，但是离子阱104及源112在单个腔室内的共置在实践中是不利的。具体来说，当使材料124升华时，源112产生大量的热量(高达摄氏几百度)，这可能会干扰离子俘获操作。这对于需要低温操作的外壳是特别有害的，例如所描绘的实例，其中利用低温吸附泵来减少腔室116中的氦含量。

然而，本发明的方面是，通过将源112及离子阱104定位在单独腔室中-优选地定位在芯片载体的相对侧上的腔室，可实现改进离子阱操作。此布置在源与离子阱之间提供一定级别的热隔离，从而减轻在源112的操作期间产生的热量的影响。

图2描绘根据本发明的说明性实施例的离子阱外壳的横截面视图的示意图。外壳200包含腔室202-1及202-2、导管204、离子阱206、芯片载体208、吸气剂218及低温吸附泵110。

腔室202-1及202-2是位于芯片载体208的相对侧上的单独腔室。

腔室202-1类似于腔室116。腔室202-1容纳离子阱206及吸气剂218，但不包含源112。腔室202-1由芯片载体208及壳体210-1界定，壳体210-1在密封件216-1处接合到芯片载体的表面212。

腔室202-2也类似于腔室116。腔室202-2容纳源112及低温吸附泵110，但不包含离子阱206。腔室202-2由芯片载体208及壳体210-2界定，壳体210-2在密封件216-2处接合到芯片载体208的表面214。

腔室202-1及202-2位于芯片载体208的相对侧，以减轻源与离子阱之间的热耦合。为使原子通量128能够从源112流动到离子阱206，腔室202-1及202-2经由导管204进行流体耦合。如下文论述，导管204包含形成在芯片载体208、中介层220及离子阱206的衬底132中的每一者中的贯穿端口。

图3描绘根据本发明的说明性实施例的适用于形成外壳200的方法的操作。方法300从操作301开始，其中离子阱206位于芯片载体208上。继续参考图2a到b以及参考图4a到c描述方法300。

图4a到d描绘外壳200在其制造中的不同点处的显著特征的视图。

图4a描绘新生外壳200的横截面视图的示意图，其展示安置在载体208上的离子阱206。

芯片载体208类似于上文描述的芯片载体102；然而，芯片载体208包含端口402以及密封件216-1及216-2。

密封件216-1及216-2是分别在表面212及214上形成的金属迹线。在所描绘的实例中，密封件216-1及216-2是环形迹线，其包含适用于形成金-锡共晶键以将芯片载体与壳体210-1及210-2中的每一者接合的金及锡的层。在一些替代实施例中，密封件中的至少一者包含适用于接合芯片载体及壳体的不同材料。

端口402是孔隙，其延伸通过经配置用于接纳离子阱206的裸片附接区域内的芯片载体208的厚度。

离子阱206安置在芯片载体上，使得衬底132驻留在任选中介层220上，中介层220驻留在芯片载体208的表面212上。出于本说明书(包含所附权利要求书)的目的，术语“安置在...上”经定义为“存在于”下伏层或结构上。必要时，中间层或结构(例如过渡层、中介层等)可能会存在于元件与所述元件安置在其上的结构之间的中介空间中，以确保合适的表面/布置。举例来说，如果将元件描述为“安置在衬底上”，那么这可能意味着(1)元件的材料与衬底紧密接触；或(2)元件的材料与驻留在衬底上的一或多个过渡层/结构接触。

图4b描绘离子阱206的俯视图的示意图。离子阱206包含衬底132、电极130、端口404及线接合垫410。

电极130包含电极阵列130a及130b，其端面跨越间隙g彼此相对。

端口404是在间隙g的区内延伸通过衬底132的厚度的贯穿孔。如下文论述，一旦将离子阱206安置在芯片载体208上，端口404便形成导管204的部分。

线接合垫410是沿衬底132的外边缘布置的常规线接合垫。线接合垫410电连接到电极130。

中介层220是常规集成电路中介层，其包含端口406，端口406延伸通过中介层的厚度。包含中介层220以将离子阱的高度设置为高于芯片载体，使得电极130靠近在窗口118-2与118-3之间延伸的轴线a1。

离子阱206、中介层220及芯片载体208经布置使得端口402、404及406的至少部分重叠以共同界定导管204。因此，两个腔室都可用同一泵送系统泵送并且源112的输出可传播通过离子阱/中介层/芯片载体组合件。

一旦离子阱206安置在芯片载体208上，就在线接合垫410(而且线接合垫与外壳200内包含的任何额外电子器件连接)与线接合垫408之间进行线接合，线接合垫408电连接到电引线120。

在一些实施例中，离子阱206直接驻留在芯片载体的表面212上而不包含中介层。

在操作302，通过经由密封件216-2将壳体210-2连接到芯片载体208的表面214来形成腔室202-2。

图4c描绘在壳体210-2及芯片载体208经接合以形成腔室202-2之后的外壳200的横截面图的示意图。

壳体210-2是包括中央空腔的机械刚性结构。壳体210-2经配置以在其内部承受10^-9托或更低的真空水平。在所描绘的实例中，壳体210-2包括钛；壳体210-2包括钛；然而，在壳体210-2中可使用具有足够强度及尺寸稳定性的任何材料。

源112位于壳体210-2的内部底表面上，使得其沿位于离子阱206中心的轴线a1对齐。优选地，源112经定位使得其沿轴线a1与离子阱206同心；然而，在不脱离本发明范围的情况下，可使用源及离子阱的其它布置。

源112及离子阱206的布置导致原子通量128通过导管204从离子阱的背(即衬底)侧指向离子阱。

应注意，壳体210-2经配置使得其驻留在电引线120之间的开放区域内，电引线120提供到外壳200的元件的所有电连接性。此配置通过避免可能引起泄漏的电馈通件来简化获得并维持外壳内的高真空水平。另外，通过芯片载体将电信号带入及带出外壳避免需要在外壳内部进行额外布线，并使常规印刷电路板及集成电路可用于操作离子阱所需的高密度电子器件(未展示)。

在操作303，将新生外壳200放入超高真空(uhv)处理系统中，所述系统使得能够在新生外壳处于真空时进行额外处理操作。

图5描绘适于配合方法300一起使用的示范性uhv处理系统的示意图。

处理系统500包含常规加载锁502、样品停放台504、表面处置及分析子系统506、封装子系统508、沉积子系统510及台车子系统512。

表面处置及分析子系统506是子系统，其用于以10^-9托或更低的基本压对壳体及/或离子阱/芯片载体组合件的一或多个表面进行改性，以及在完全密封完成的外壳之前特性化经改性表面。在所描绘实例中，表面处置及分析子系统506包含氩离子溅射枪及x射线光电子能谱(xps)工具。在一些实施例中，在表面处置及分析子系统506中包含不同的表面处置工具及/或表面分析工具(例如，俄歇光谱法、开尔文探针工具等)。

封装子系统508是用于在大约10^-9托或更低的基本压力下在外壳200的腔室之间形成真空紧密密封件的子系统。在所描绘实例中，封装子系统508包含石墨加热器，其经配置以在适用于形成密封件216-1及216-2的温度下处置壳体及/或离子阱/芯片载体组合件，在一些实施例中，形成所述密封件可能需要高达1200℃的温度。其也可操作以用于在通过机械引导结构实现的自对准过程中将壳体及芯片载体对准并堆叠在一起。封装子系统508还使得能够对阱表面进行退火并且能够原位密封任选地包含在壳体中的一或多个窗口。

沉积子系统510是常规溅射系统，其经配置以在将壳体200保持在10^-9托或更低的基本压力下时溅射壳体200的一或多个表面。在一些实施例中，沉积子系统510包含不同的材料沉积系统，例如蒸发系统(例如，热蒸发系统、电子束蒸发系统等)、化学沉积系统(例如，等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、低压化学气相沉积(lpcvd)等)、原子层沉积(ald)系统及类似者。

台车子系统512使得能够在将新生外壳保持在10^-9托或更低的基本压力时传送新生外壳通过整个处理系统。

在操作304，离子阱206的表面经处置以减轻在其操作期间由阱中的离子经历的异常加热。离子阱表面的处置包含在新生外壳200保持在高真空中的同时，经由表面处置及分析子系统506中的氩离子溅射系统进行溅射。在一些实施方案中，用适用于实现期望的表面条件的不同处置来处置离子阱表面。

在操作305，加热新生外壳以激活低温吸附泵110。

在操作306，通过经由密封件216-1将壳体210-1接合到芯片载体208的表面212来形成腔室202-1。通过在将新生外壳保持在系统500内的高真空中的同时形成腔室202-1，为腔室202-1提供与系统500相同的初始真空状态-通常大约为10^-9托或更低。

图4d描绘在壳体210-1及芯片载体208经接合以形成腔室202-1之后的外壳200的横截面视图的示意图。

壳体210-1类似于壳体106；然而，壳体210-1还包括屏蔽件222。与壳体106一样，壳体210-1包含窗口118-1到118-3，其为用于在离子阱206的操作期间光学控制量子位的光信号提供到离子阱的光学进入。在一些实施例中，在放置及密封壳体210-1的窗口中的一或多者之前，将壳体210-1接合到芯片载体208。在此类情况下，当新生外壳200处于系统500内的高真空下时窗口也被安装并密封。

如上文论述，建立(经由中介层220)芯片载体208之上的离子阱206的高度以将离子阱放置于邻近成轴线a2，其从平行于离子阱206的表面的窗口118-2及118-3延伸。因此，当沿轴线a2提供光信号224以使原子通量128中的原子光电离时，其传播方向正交于这些原子沿轴线a1的流动，这减轻了与原子通量的速度相关联的多普勒频移/增宽。

吸气剂218是不可蒸发的吸气剂(neg)，其安置在屏蔽件222的表面226上。屏蔽件222经配置以在将壳体210-1与芯片载体接合之后，将吸气剂218定位在离子阱206的表面附近。通过提供吸气剂218使其位于离子阱206的表面附近，可改进阱的寿命。

在一些实施例中，吸气剂218安置在单独支撑件上，所述支撑件在添加壳体210-1之前接合到芯片载体208。此实施例提供的优点在于，可独立于壳体210-1的配置及其窗口的放置来控制吸气剂泵的分离。

应注意，在不脱离本发明范围的情况下，低温吸附泵110及吸气剂218中的任一者或两者都可位于腔室202-1中。

此外，方法300的操作可按任何顺序执行-举例来说，可在腔室202-2之前形成腔室202-1等。

尽管将离子阱206及源112放置在不同的腔室中减少在材料124升华期间产生的热量的有害影响，但是在一些实施例中(例如，当需要低温操作时)，需要额外的热稳定性。因此，在本发明的一些实施例中，通过激光烧蚀材料124而不是通过其热升华来提供原子羽流126。

图6描绘根据本发明的第一替代实施例的用于促进在低温下操作的多腔室外壳的一部分的示意图。外壳600类似于外壳200；然而，外壳600包含用于产生原子通量的烧蚀炉。因此，在原子羽流的产生期间产生的热量明显较少。

源602是包括坩埚604及激光器606的烧蚀炉。源602通过用烧蚀束608照射材料124来产生包含原子通量610的原子羽流，烧蚀束608通过窗口118-1被引导到外壳600中，使得束沿轴线a1传播。因此，烧蚀束608在到达材料124的途中行进通过导管206。

坩埚604是用于固持材料124的常规坩埚。在一些实施例中，坩埚604被并入壳体210-1中。

源602经配置以产生原子通量610，使得其主要包含中性原子。因此，为加载离子阱206，必须使这些中性原子电离。在所描绘的实例中，外壳600包含激光器612，其为共振源，所述共振源沿轴线a2提供激光束614以使原子通量610中的中性原子光电离以产生适于俘获的离子。如上文论述，优选地，轴线a1及a2是正交的以减轻与原子通量的速度相关联的多普勒频移/增宽。

在阅读本说明书之后，所属领域的技术人员将认识到，间隙g的宽度通常非常窄。因此，离子阱206中的端口404的宽度也非常窄。因此，当烧蚀束608行进通过端口404时，可能会发生对离子阱的烧蚀/损坏。因此，在一些实施例中，烧蚀束经路由使得其不行进通过离子阱以减轻对离子阱造成损坏的风险。

图7描绘根据本发明的第二替代实施例的外壳的显著特征的横截面的示意图。外壳700类似于外壳600；然而，外壳700包含具有在不行进通过离子阱206的情况下被引导到材料124的烧蚀束的烧蚀炉。外壳700包含腔室202-1及702、导管204、离子阱206、芯片载体208、吸气剂218(未展示)、低温吸附泵110及源704。

腔室702由壳体706及芯片载体208的表面214界定，壳体706及芯片载体208的表面214在密封件216-2处接合，如上文描述。

源704包含激光器606、坩埚708及转向镜710。如在外壳600中一样，激光器606位于壳体706的外部。

壳体706类似于上文并且关于图1描述的壳体106。壳体706包含窗口118，其经配置以实现到用于激光器606的材料124的光学进入。

坩埚708类似于坩埚604；然而，坩埚708经配置以安装转向镜710，以及容置从转向镜接收的烧蚀束608的光学路径。响应于烧蚀束608的接收，坩埚708产生包含原子通量610的原子羽流，其沿轴线a1定向，如上文描述。

转向镜710是常规第一表面反射器，其经布置以将来自激光器606的烧蚀束608朝向材料124反射。

源704及壳体706经配置以在不使烧蚀束608行进通过离子阱206的情况下实现从激光器606到材料124的光学路径712。

在一些实施例中，低温操作不是关键的。在此类实施例中，低温吸附泵110可用微型离子泵代替。

图8描绘根据本发明的第三替代实施例的外壳的显著特征的截面图的示意图。外壳800类似于外壳200；然而，在外壳800中，低温吸附泵被离子泵代替。

外壳800包含腔室202-1及802、导管204、离子阱206、芯片载体208、吸气剂218(未展示)、源112及离子泵804。

腔室802类似于腔室202-2；然而，腔室802包含进行流体耦合的子腔室808-1及808-2。源112容纳在子腔室808-1内，而离子泵804容纳在子腔室808-2内。腔室802由在密封件216-2处接合的壳体806及表面214界定，如上文描述。

应注意，尽管外壳800包含包括热炉的源，但是在不脱离本发明的范围的情况下，在源112中可使用其它炉(例如，烧蚀炉)。

应理解，本发明仅教示根据本发明的实施例的一些实例，并且所属领域的技术人员在阅读本发明之后可容易地设计出本发明的许多变型，并且本发明的范围由所附权利要求书确定。