電子顯微鏡的第二聚光鏡的制作方法

專利名稱：電子顯微鏡的第二聚光鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子顯微鏡技術領域，尤其涉及一種電子顯微鏡的第二聚光鏡。
背景技術：
電子顯微鏡是一種可以觀察微小物質的重要儀器，可以觀察0. 25nm以下的物質。 電子顯微鏡以電子束作為照明光源，以磁透鏡或靜電透鏡作為偏轉電子的裝置，實現光學放大。電子顯微鏡在物理、化學、材料、科學研究、生命科學、地質、探礦、機械工業、電子工業等軍民領域具有非常廣泛的應用前景。電子顯微鏡通過電子束照射在樣品上，實現對樣品的觀察，電子槍和聚光鏡是電子顯微鏡的照明系統。電子顯微鏡要求聚光鏡能提供最大亮度的電子束，照射在樣品上的電子束孔徑角必須能在一定范圍內調節，照明斑點的大小可按需要選擇。聚光鏡是以電子槍的交叉點作為成像物體而成像到樣品上，一般認為電子槍交叉點的尺寸為幾十微米。為了保持一定高度并把電子束斑對樣品加熱的影響限制在最低，要求樣品處的束斑為幾個微米，對此，聚光鏡必須把電子束斑縮小。對于高性能的電鏡，對不同的樣品應提供不同的束斑大小，而早期的電子顯微鏡中，一般設置單聚光鏡，只能提供一個固定的束斑直徑，無法改變電子束斑大小，不能實現針對不同樣品提供不同的束斑大小。

發明內容
本發明實施方式的目的是提供一種電子顯微鏡的第二聚光鏡，可用在電子顯微鏡中，將第一聚光鏡縮小的電子槍交叉點的束斑進行適當放大，從而可改變束斑大小，實現針對不同樣品可提供不同的束斑大小，從而提高電子顯微鏡的性能。本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明實施方式提供一種電子顯微鏡的第二聚光鏡，包括外殼、下蓋板、磁環、磁路線圈、水套隔圈組件、墊圈、極靴組件、固定光闌組件和消象散組件；所述外殼為兩端開口的圓環柱形空腔，下蓋板設置在所述外殼的下端開口處，與所述外殼固定連接，蓋住所述外殼的下端開口，下蓋板中間部位設有通孔；所述磁環外面套裝磁路線圈，所述磁環和其外面套裝的磁路線圈均設置在所述外殼內，所述磁環的中間部位設有通孔；所述水套隔圈組件設置在所述外殼內，設置在所述磁路線圈的下面，水套隔圈組件的下面為所述下蓋板，與所述下蓋板固定連接，所述水套隔圈組件的中間部位也設有通孔；所述下蓋板、水套隔圈組件和磁環的通孔相連通，連通后的通孔內從上至下依次設置墊圈和極靴組件，所述墊圈和極靴組件內均設有通孔；所述墊圈和極靴組件的通孔均相互連通，連通后的通孔內依次設置固定光闌組件和消象散組件。
由上述本發明實施方式提供的技術方案可以看出，本發明實施方式中通過外殼、 下蓋板、磁環、磁路線圈、水套隔圈組件、墊圈、極靴組件、固定光闌組件和消象散組件有機配合形成了第二聚光鏡，環繞在磁路線圈周圍的外殼、下蓋板和磁環，能匯集磁力線，當線圈流過激磁電流后，由于磁感應使磁場增強，從而電子透鏡的作用變強，該第二聚光鏡具有結構簡單，安裝、操作方便，零部件較少，體積小，便于裝配和維修的優點。用于電子顯微鏡中能將第一聚光鏡縮小的電子槍交叉點的束斑進行適當放大，實現針對不同樣品可提供不同的束斑大小的功能，有效提高電子顯微鏡的性能。


為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發明實施例提供的第二聚光鏡的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的第二聚光鏡的正視結構示意圖；圖3為圖2的A-A向剖面結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的第二聚光鏡的磁環的結構示意圖；圖5為本發明實施例提供的第二聚光鏡的磁環的正視結構示意圖；圖6為圖5的B-B向剖面結構示意圖；圖7為本發明實施例提供的第二聚光鏡的磁路線圈的結構示意圖；圖8為本發明實施例提供的第二聚光鏡的磁路線圈的線圈框結構示意圖；圖9為本發明實施例提供的第二聚光鏡的水套隔圈組件的結構示意圖；圖10為本發明實施例提供的第二聚光鏡的墊圈的結構示意圖；圖11為本發明實施例提供的第二聚光鏡的極靴組件的結構示意圖；圖12為本發明實施例提供的第二聚光鏡的極靴組件的剖面結構示意圖；圖13為本發明實施例提供的第二聚光鏡的固定光闌組件的結構示意圖；圖14為本發明實施例提供的第二聚光鏡的固定光闌組件的剖面結構示意圖；圖15為本發明實施例提供的第二聚光鏡的消象散組件的結構示意圖；圖16為本發明實施例提供的第二聚光鏡的消象散組件的正向結構示意圖；圖17為圖16的C-C向剖面結構示意圖；圖18為本發明實施例提供的第二聚光鏡的消象散組件的消象散線圈結構示意圖；圖中各標號為1-外殼；2-磁環；21-蓋體；22-中空環形柱體；23-磁環的通孔； 24-密封圈環槽；241-密封圈；3-下蓋板；4-水套隔圈組件；41-水套本體；42-水套隔圈組件的通孔；43-進出水孔；44-可動光闌安裝孔；5-磁路線圈；51-線圈框；511-上擋板； 512-下擋板；513-環形立柱；514-線圈框的環槽；6-消象散組件；61-連接板；62-套管； 63-密封圈；64-套管的通孔；65-密封圈二 ；66-消象散線圈；67-密封圈三；661-管狀內芯；662-板式線圈框；663-線圈包；7-墊圈；71-墊圈的通孔；8-上極靴；81-上極靴的通孔；9-隔圈；10-下極靴；11-固定光闌組件；111-固定光闌座；112-壓緊螺帽；113-固定光
5闌片；114-固定光闌組件的通孔；115-墊圈二。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述。本實施例提供一種電子顯微鏡的第二聚光鏡，可用在電子顯微鏡中，設置在第一聚光鏡下方，如圖1 3所示，該第二聚光鏡包括外殼1、磁環2、磁路線圈5、水套隔圈組件4、下蓋板3、墊圈7、極靴組件、固定光闌組件11和消象散組件6 ；其中，外殼1為兩端開口的圓環柱形空腔，下蓋板3設置在外殼1的下端開口處， 與外殼1固定連接，蓋住外殼1的下端開口，下蓋板3的中間部位設有通孔；磁環2外面套裝磁路線圈5，磁環2和其外面套裝的磁路線圈5均設置在外殼1內，磁環2的中間部位設有通孔；水套隔圈組件4也設置在所述外殼1內，設置在磁路線圈5的下面，水套隔圈組件 4的下面為下蓋板3，與所述下蓋板3固定連接，水套隔圈組件4的中間部位也設有通孔；下蓋板3、磁環2與水套隔圈組件4三者的通孔相連通，連通后的通孔內從上至下依次設置墊圈7和由上極靴8、隔圈9和下極靴10依次連接構成的極靴組件；墊圈7和極靴組件內均設有通孔，墊圈7和極靴組件內的通孔相互連通，連通后的通孔內從上至下依次設置固定光闌組件11和消象散組件6，具體是墊圈7和極靴組件的上極靴8的連通后的通孔內設置固定光闌組件11，而極靴組件的下極靴10的通孔內設置消象散組件6。 上述第二聚光鏡中的磁路線圈周圍的外殼1、下蓋板3和磁環2均是采用軟磁材料制成，具有匯集磁力線的特性，當線圈流過激磁電流后，由于磁感應而使磁場增強，電子透鏡的作用變強；極靴組件中的上極靴8、下極靴10也是采用軟磁材料制成，并且由于極靴延伸到軸附近，當磁路線圈流過激磁電流后，可形成磁場更強、磁場范圍更集中的透鏡磁場， 提高該第二聚光鏡的性能。上述第二聚光鏡中的磁環2的結構如圖4 6所示，包括蓋體21和中空環形柱體22 ；其中，蓋體21為圓形，其中心部位設置中空環形柱體22，中空環形柱體22的中間部位為通孔23，中空環形柱體22的長度大于所述蓋體21的厚度，所述蓋體21設置在所述中空環形柱體22的中間部位，使中空環形柱體22的上、下端分別突出于蓋體21的上、下表面，中空環形柱體22下端端部設有密封圈環槽24，密封圈環槽24內設有密封圈241。上述第二聚光鏡中，套裝在磁環2外面的磁路線圈5的結構如圖7所示，為圓環柱形結構，是由漆包線纏繞在線圈框51上繞制而成的線圈，其中，線圈框51的結構如圖8所示，是由上、下擋板511、512和環形立柱513構成的帶有環槽514的結構體，所述的漆包線纏繞在線圈框51的上、下擋板511、512之間的環槽514內。如圖9所示，上述第二聚光鏡中的水套隔圈組件4包括水套本體41、水套隔板和水套隔圈；其中，水套本體41為環形槽結構，環形槽的中空部位設有連接磁環的環形凹臺， 水套本體41的環形槽側壁上分別設有進水孔和出水孔43，進水孔與出水孔之間的環槽內設置有水套隔板(水套隔板圖中未示出)，水套隔板能將進水孔與出水孔分隔開，避免進、 出水時相互影響，水套本體41的環形槽的開口通過環形的水套隔圈覆蓋密封。水套本體41 上可以設置一穿過環形槽結構的通孔，該通孔作為可動光闌安裝孔44，以方便安裝第二聚光鏡的可動光闌，使用中方便選擇第二聚光鏡的可動光闌的光闌孔，來獲得不同的照明孔徑角，從而滿足不同樣品的需求。如圖10所示，上述第二聚光鏡中的墊圈7的結構為環形帽狀結構，其中間部位設有通孔71，通孔71周圍的環壁上設有多個與上極靴連接的螺釘孔，方便固定扣裝在極靴組件的上極靴8上。如圖11、12所示，上述第二聚光鏡中的極靴組件由上極靴8、隔圈9和下極靴10依次連接構成，其中，上、下極靴8、10和隔圈9均為環形中空柱，上極靴8兩端、下極靴10上端的端部均設有環形凸臺，這樣上極靴、隔圈和下極靴連接時上極靴下端部的環形凸臺和下極靴上端部的環形凸臺分別嵌入到隔圈的中間部位的通孔內，上極靴8、隔圈9和下極靴 10三者連接后可呈緊密連接狀態，上極靴8、隔圈9和下極靴10的中空部分連通形成該極靴組件的通孔。如圖13、14所示，上述第二聚光鏡中的固定光闌組件11包括固定光闌座111、壓緊螺帽112、墊圈二 115和固定光闌片113 ；其中，固定光闌片113通過墊圈二 115和壓緊螺帽112設置在固定光闌座111的底部，固定光闌片113、墊圈二 115、壓緊螺帽112和固定光闌座111的中間部位均設有通孔， 四者的通孔連通形成供電子束通過的通孔。如圖15 17所示，上述第二聚光鏡中的消象散組件6包括套管62、密封圈63、 消象散線圈66和連接板61 ；其中，連接板61設置在下蓋板3下面，與下蓋板3固定連接，連接板61的中間部位設有通孔，所述套管62—端設置在連接板61的通孔內，套管62與連接板61的連接處設有密封圈三67，套管62的底端與連接板61底面相平；套管62上端內設置密封圈二 65，套管62內設置消象散線圈66 ；連接板61的頂面設有環形槽，環形槽內設置密封圈63。上述消象散組件6中的消象散線圈66的結構如圖18所示，包括多個板式線圈框 662、管狀內芯661和多個線圈包663 ；其中，多個板式線圈框662呈陣列分布設置在管狀內芯661外壁上，每個板式線圈框662均沿管狀內芯661軸向設置，每個板式線圈框661上均設置一個線圈包663。本發明實施例的第二聚光鏡具有結構簡單，安裝、操作方便，零部件較少，體積小， 便于裝配和維修的優點。并且由于該第二聚光鏡到樣品之間需要一段工作距離，所以這個透鏡將第一聚光鏡縮小的電子槍交叉點的束斑進行適當放大，從而可改變電子束斑的大小，實現針對不同樣品可提供不同的束斑大小，有效提高電子顯微鏡的性能。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，包括外殼、下蓋板、磁環、磁路線圈、水套隔圈組件、墊圈、極靴組件、固定光闌組件和消象散組件；所述外殼為兩端開口的圓環柱形空腔，下蓋板設置在所述外殼的下端開口處，與所述外殼固定連接，蓋住所述外殼的下端開口，下蓋板中間部位設有通孔；所述磁環外面套裝磁路線圈，所述磁環和其外面套裝的磁路線圈均設置在所述外殼內，所述磁環的中間部位設有通孔；所述水套隔圈組件設置在所述外殼內，設置在所述磁路線圈的下面，水套隔圈組件的下面為所述下蓋板，與所述下蓋板固定連接，所述水套隔圈組件的中間部位也設有通孔；所述下蓋板、水套隔圈組件和磁環的通孔相連通，連通后的通孔內從上至下依次設置墊圈和極靴組件，所述墊圈和極靴組件內均設有通孔；所述墊圈和極靴組件的通孔均相互連通，連通后的通孔內依次設置固定光闌組件和消象散組件。
2.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述磁環包括蓋體和中空環形柱體；蓋體為圓形，其中心部位設置中空環形柱體，中空環形柱體的長度大于所述蓋體的厚度，所述蓋體設置在所述中空環形柱體的中間部位，中空環形柱體下端設有密封圈環槽，密封圈環槽內設有密封圈。
3.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述外殼、下蓋板和磁環均采用軟磁材料制成。
4.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述磁路線圈為圓環柱形，是由漆包線纏繞在線圈框上繞制而成的線圈；所述線圈框為由上、下擋板和環形立柱構成的帶有環槽的結構體，所述漆包線繞制在線圈框的上、下擋板之間的環槽內。
5.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述水套隔圈組件包括水套本體、水套隔圈和水套隔板；所述水套本體為環形槽結構，環形槽的中空部位設有連接磁環的環形凹臺，水套本體的環形槽側壁上分別設有進水孔和出水孔，在進水孔與出水孔之間的環槽內設置有水套隔板，水套隔板能將進水孔與出水孔分隔開，水套本體的環形槽的開口通過環形的水套隔圈覆蓋密封。
6.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述墊圈為環形帽狀結構，其中間部位設有通孔，通孔周圍的環壁上設有多個與極靴組件中的上極靴連接的螺釘孔。
7.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述極靴組件由依次連接的上極靴、隔圈和下極靴構成；其中，上極靴和下極靴均采用軟磁材料制成，上極靴、 隔圈和下極靴均為環形中空柱，上極靴兩端、下極靴上端的端部均設有環形凸臺，上極靴、 隔圈和下極靴連接時上極靴下端部的環形凸臺和下極靴上端部的環形凸臺分別嵌入到隔圈的中間部位的通孔內，上極靴、隔圈和下極靴的中空部分連通形成該極靴組件的通孔。
8.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述固定光闌組件包括固定光闌座、壓緊螺帽、墊圈二和固定光闌片；固定光闌片通過墊圈二和壓緊螺帽設置在固定光闌座的底部，固定光闌片、墊圈二、壓緊螺帽和固定光闌座的中間部位均設有通孔，四者的通孔連通形成供電子束通過的通孔。
9.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述消象散組件包括套管、密封圈、消象散線圈和連接板；連接板設置在下蓋板下面，與下蓋板固定連接，連接板中間部位設置通孔，所述套管一端設置在連接板的通孔內，套管與連接板的連接處設有密封圈三，套管的底端與連接板底面相平；套管上端內設置密封圈二，套管內設置消象散線圈；連接板的頂面設有環形槽，環形槽內設置密封圈。
10.根據權利要求1所述的電子顯微鏡的第二聚光鏡，其特征在于，所述消象散線圈包括多個板式線圈框、管狀內芯和多個線圈包；多個板式線圈框呈陣列分布設置在管狀內芯外壁上，每個板式線圈框均沿管狀內芯軸向設置，每個板式線圈框均設置一個線圈包。
全文摘要
本發明公開一種電子顯微鏡的第二聚光鏡，屬電子顯微鏡領域。包括外殼為兩端開口的圓環柱形空腔，下蓋板蓋住外殼的下端開口，磁環外面套裝磁路線圈，兩者均設置在外殼內，磁路線圈下面設有水套隔圈組件，水套隔圈組件下面為下蓋板，下蓋板、磁環、水套隔圈組件的中間部位均設有通孔，三者通孔相連通，連通后的通孔內從上至下依次設置墊圈和極靴組件；墊圈、極靴組件內均設有通孔，兩者通孔相互連通，連通后的通孔內從上至下依次設置固定光闌組件和消象散組件。該第二聚光鏡可將第一聚光鏡縮小的電子槍交叉點的束斑進行適當放大，從而改變電子束斑的大小，實現針對不同樣品可提供不同的束斑大小，提高電子顯微鏡的性能。
文檔編號H01J37/21GK102184828SQ20111007755
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者于成交, 姚駿恩, 孟凡念, 崔永俊, 張春熹, 張秀艷, 楊彥杰, 董全林, 袁水平, 遲悅 申請人:北京航空航天大學