高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜的制作方法
【专利摘要】本发明高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜。显微镜由两套放大系统构成，方法1：第一套放大系统采用波的直线传播，将X射线、γ射线、电子射线对物体进行放大并成像在晶体感应板；方法2利用现有的透射式电子显微镜系统对物体进行放大并成像在晶体感应板；晶体感应板将X射线、γ射线、电子射线的像转换为可见光图像；第二套放大系统，对成像板上可见光图像进行放大；整个系统的放大倍数为第一套放大系统放大倍数×第二套放大系统放大倍数；利用两级放大系统：从而实现比现有的透射电子显微镜更高的分辨率。
【专利说明】
高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜
一、技术领域
[0001]本专利涉及一种利用X射线、γ射线、电子射线成像的显微镜，特别涉及一种利用二级成像的显微镜系统。
二、【背景技术】
[0002]现在已有光学透射显微镜、光学反射显微镜、电子透射显微镜；
[0003]由于光的衍射，可见光光学显微放大系统镜的分辨极限为0.2微米;电子透射显微镜的分辨极限为0.02纳米；
[0004]X射线、γ射线由于现在无法实现大角度的折射，不能形成显微放大系统。
三、
【发明内容】
[0005]要解决的问题:
[0006]解决现有显微镜的分辨极限。
[0007]技术方案:
[0008]X射线、γ射线、电子射线显微镜由X射线、γ射线、电子射线点光源(101);样品台
(102);Χ射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103);光学显微放大系统(104);像屏或CCD
(105)组成；
[0009]X射线、γ射线、电子射线点光源(101)，“点光源”透过样品台(102)上的样品，在X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)形成放大透射图像;X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)，晶体感应板(103)将X射线、γ射线、电子射线图像转换为可见光图像;可见光图像再经过光学显微放大系统(104)放大后图像在像屏或CCD(105)上显示；
[0010]本发明中有两套放大成像系统:(I)由X射线、γ射线、电子射线点光源(101)点光源经过样品台(102)上的样品，在X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)组成的三角透射放大系统；(2)Χ射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)上形成的可见光图像再经过光学显微放大系统(104)系统放大后图像在像屏或CCD(105)的放大系统；
[0011]系统的放大倍数:其整个系统的放大倍数(a)=几何透射放大系统的放大倍数(al) X光学显微放大系统放大倍数(a2)；
[0012]即:a= al*a2;
[0013]系统的放大倍数:其整个系统的放大倍数(a)=电子显微系统的放大倍数(al) X光学显微放大系统放大倍数(a2);
[0014]即:a= al*a2。
[0015]系统分辨率分析:
[0016]由于波的衍射特性，根据阿贝成像原理，波的成像分辨率:
[0017]δ = 0.61λ/ (n*sina)
[0018]λ为照明光波波长;η为折射率;a透镜数值孔径；
[0019]X射线的波长0.01A-100A，γ射线的波长为小于0.0lA波长的电磁波；[OO2O]由于波的衍射，会有衍射斑点;影响现有光学显微放大系统镜、电子显微镜的分辨率的进一步提尚;
[0021 ]方法I采用波长更短的X射线、γ射线，从而大大提高显微镜的分辨极限；
[0022]方法2采用能量更高、波长更短的电子射线，从而大大提高显微镜的分辨极限。
[0023]工作原理
[0024]分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜由两套放大系统构成;第一套放大系统采用X射线、γ射线、电子射线点光源对物体进行几何放大并在成像板上进行显示;第二套放大系统，对成像板上图像进行放大;整个系统的放大倍数为第一套放大系统放大倍数X第二套放大系统放大倍数；
[0025]第一套放大系统，方法I，采用点光源，利用光线的直线传播的特性，对样品进行放大;方法2:利用电子透镜放大系统对样品进行放大；
[0026]晶体感应板(103)将X射线图像转换为可见光图像；
[0027]晶体感应板(103)将γ射线图像转换为可见光图像；
[0028]晶体感应板(103)将电子射线图像转换为可见光图像；
[0029]第二套放大系统，利用光学显微放大系统镜系统，对X射线、γ射线、电子成像板上的图像进行放大。
[0030]X射线、γ射线、电子射线对物象的放大:
[0031]X射线、γ射线、电子射线光源为O点，物体ABC，放大后像为A’B’C’，其放大倍数=放大后像为A ’ B ’ C ’到X射线、γ射线、电子射线光源为O点距离/物体ABC到X射线、γ射线、电子射线光源为O点距离；
[0032]物体ABC放置在样品台(102)上;放大后像为A’B’C’成像于X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)上。
[0033]晶体感应板(103)将X射线、γ射线成像转换为可见光像；晶体感应板(103)将电子射线图像转换为可见光图像
[0034]无机晶体感应板:如，掺钛的碘化钠晶体感应板、掺钛的碘化铯晶体感应板、掺银的硫化锌晶体感应板;氧化镓钡晶体感应板、锗酸铋晶体感应板、碘化铯晶体感应板、氟化钡晶体感应板、掺铺锂玻璃晶体感应板;但不限于以上无机晶体感应板；
[0035]有机晶体感应板:如，蒽晶体感应板、有机液体感应板、塑料感应板;但不限于以上有机晶体感应板；
[0036]当X射线、γ射线打到晶体感应板(103)上时，晶体感应板(103)上的晶粒发光，在晶体感应板(103)形成一个样品可见光图像；
[0037]当电子射线打到晶体感应板(103)上时，晶体感应板(103)上的晶粒发光，在晶体感应板(103)形成一个样品可见光像。
[0038]可见光成像光学放大系统
[0039]可见光成像光学放大系统是将晶体感应板(103)上由X射线、γ射线、电子射线产生的可见光图像，通过光学系统由光学物镜和目镜组成的显微镜系统放大形成最终的图像；
[0040]通过光学系统形成的虚像可通过目镜进行观察；
[0041]通过光学系统形成的实像成像在CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上，供系统在计算机上进行图像存储、图像变换、图像三维重建。
[0042 ]透射电子显微镜与晶体感应板配合的放大系统
[0043]第一级放大系统采用与现有的电子显微镜相同的技术，包括透射电磁物镜、透射中间电磁镜、透射电磁目镜、球差校正系统；
[0044]形成样品物体放大的电子图像，放大的电子图像成像在晶体感应板(I03)上转换为可见光图像；
[0045]第二级光学放大系统，利用光学显微放大系统对晶体感应板(103)上转换为可见光图像进行放大，形成可见光实像投射在CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上;CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上的图像信号传送给计算机系统进行图像存储、图像显示、图像变换；
[0046]第二级光学放大系统，利用光学显微放大系统对晶体感应板(103)上转换为可见光图像进行放大，形成可见光虚像供用户直接通过光学系统观察。
[0047]有益效果:利用两级放大系统:第一级放大系统利用短波长的X射线、γ射线、电子射线的直线传播实现样品的图像放大，或利用现有的透射式电子显微系统对样品的图像进行放大;将X射线、Y射线、电子射线在晶体感应板上成的像转换为可见光图像;第二级放大系统采用显微光学系统对晶体感应板的像进行放大。从而实现比透射电子显微镜更高的分辨率。
四、【附图说明】
[0048]图1X射线、γ射线、电子射线显微镜原理框图
[0049]图2几何放大原理框图
五、【具体实施方式】
[0050]下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述:
[0051 ] 优选实例1:原理框图
[0052]如图1所示，X射线、γ射线、电子射线显微镜由X射线、γ射线、电子射线点光源
(101);样品台(102) ;Χ射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103);光学显微放大系统(104);像屏或CXD (105)组成；
[0053]X射线、γ射线、电子射线点光源(101)，“点光源”透过样品台(102)上的样品，在X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)形成放大透射图像;X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)，晶体感应板(103)将X射线、γ射线、电子射线图像转换为可见光图像;可见光图像再经过光学显微放大系统(104)放大后图像在像屏或CCD(105)上显示；
[0054]本发明中有两套放大成像系统:(I)由X射线、γ射线、电子射线点光源(101)点光源经过样品台(102)上的样品，在X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)组成的三角透射放大系统；(2)Χ射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)上形成的可见光图像再经过光学显微放大系统(104)系统放大后图像在像屏或CCD(105)的放大系统；
[0055]系统的放大倍数:其整个系统的放大倍数(a)=几何透射放大系统的放大倍数(al) X光学显微放大系统放大倍数(a2)；
[0056]即:a= al*a2;
[0057]系统的放大倍数:其整个系统的放大倍数(a)=电子显微系统的放大倍数(al) X光学显微放大系统放大倍数(a2);
[0058]即:a= al*a2。
[0059]优选实例2:系统分辨率分析:
[0060]由于波的衍射特性，根据阿贝成像原理，波的成像分辨率:
[0061]δ = 0.61λ/ (n*sina)
[0062 ] λ为照明光波波长;η为折射率;a透镜数值孔径；
[0063]X射线的波长0.01A-100A，γ射线的波长为小于0.0lA波长的电磁波；
[0064]由于波的衍射，会有衍射斑点;影响现有光学显微放大系统镜、电子显微镜的分辨率的进一步提尚;
[0065]方法I采用波长更短的X射线、γ射线，从而大大提高显微镜的分辨极限；
[0066]方法2采用能量更高、波长更短的电子射线，从而大大提高显微镜的分辨极限。
[0067]优选实例3:工作原理
[0068]分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜由两套放大系统构成;第一套放大系统采用X射线、γ射线、电子射线点光源对物体进行几何放大并在成像板上进行显示;第二套放大系统，对成像板上图像进行放大;整个系统的放大倍数为第一套放大系统放大倍数X第二套放大系统放大倍数；
[0069]第一套放大系统，方法I，采用点光源，利用光线的直线传播的特性，对样品进行放大;方法2:利用电子透镜放大系统对样品进行放大；
[0070 ]晶体感应板(103)将X射线图像转换为可见光图像；
[0071 ]晶体感应板(103)将γ射线图像转换为可见光图像；
[0072]晶体感应板(103)将电子射线图像转换为可见光图像；
[0073]第二套放大系统，利用光学显微放大系统镜系统，对X射线、γ射线、电子成像板上的图像进行放大。
[0074]优选实例4:Χ射线、γ射线、电子射线对物象的放大
[0075]如图2所示，X射线、γ射线、电子射线光源为O点，物体ABC，放大后像为A’B’C’，其放大倍数=放大后像为A’B’C’到X射线、γ射线、电子射线光源为O点距离/物体ABC到X射线、Y射线、电子射线光源为O点距离；
[0076]物体ABC放置在样品台(102)上;放大后像为A’B’C’成像于X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)上。
[0077]优选实例5:晶体感应板(103)将X射线、γ射线成像转换为可见光像；晶体感应板
(103)将电子射线图像转换为可见光图像
[0078]无机晶体感应板:如，掺钛的碘化钠晶体感应板、掺钛的碘化铯晶体感应板、掺银的硫化锌晶体感应板;氧化镓钡晶体感应板、锗酸铋晶体感应板、碘化铯晶体感应板、氟化钡晶体感应板、掺铺锂玻璃晶体感应板;但不限于以上无机晶体感应板；
[0079 ]有机晶体感应板:如，蒽晶体感应板、有机液体感应板、塑料感应板;但不限于以上有机晶体感应板；
[0080]当X射线、γ射线打到晶体感应板(103)上时，晶体感应板(103)上的晶粒发光，在晶体感应板(103)形成一个样品可见光图像；[0081 ]当电子射线打到晶体感应板(103)上时，晶体感应板(103)上的晶粒发光，在晶体感应板(103)形成一个样品可见光像。
[0082]优选实例6:可见光成像光学放大系统
[0083]可见光成像光学放大系统是将晶体感应板(103)上由X射线、γ射线、电子射线产生的可见光图像，通过光学系统由光学物镜和目镜组成的显微镜系统放大形成最终的图像；
[0084]通过光学系统形成的虚像可通过目镜进行观察；
[0085]通过光学系统形成的实像成像在CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上，供系统在计算机上进行图像存储、图像变换、图像三维重建。
[0086]优选实例7:透射电子显微镜与晶体感应板配合的放大系统
[0087]第一级放大系统采用与现有的电子显微镜相同的技术，包括透射电磁物镜、透射中间电磁镜、透射电磁目镜、球差校正系统；
[0088]形成样品物体放大的电子图像，放大的电子图像成像在晶体感应板(103)上转换为可见光图像；
[0089]第二级光学放大系统，利用光学显微放大系统对晶体感应板(103)上转换为可见光图像进行放大，形成可见光实像投射在CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上;CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上的图像信号传送给计算机系统进行图像存储、图像显示、图像变换；
[0090]第二级光学放大系统，利用光学显微放大系统对晶体感应板(103)上转换为可见光图像进行放大，形成可见光虚像供用户直接通过光学系统观察。
[0091]虽然结合附图对本发明的实施方式进行说明，但本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改，也可以本设计中的一部分。
【主权项】
1.高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，包括: X射线、γ射线、电子射线显微镜由X射线、γ射线、电子射线点光源(1I);样品台(102);Χ射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103);光学显微放大系统(104);像屏或CCD(105)组成； X射线、γ射线、电子射线点光源(101)，“点光源”透过样品台(102)上的样品，在X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)形成放大透射图像;X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)，晶体感应板(103)将X射线、γ射线、电子射线图像转换为可见光图像;可见光图像再经过光学显微放大系统(104)放大后图像在像屏或CXD(105)上显示。2.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 本发明中有两套放大成像系统:(1)由X射线、γ射线、电子射线点光源(101)点光源经过样品台(102)上的样品，在X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)组成的三角透射放大系统；(2)Χ射线、γ射线、电子射线晶体感应板(103)上形成的可见光图像再经过光学显微放大系统(104)系统放大后图像在像屏或CCD(105)的放大系统； 系统的放大倍数:其整个系统的放大倍数(a)=几何透射放大系统的放大倍数(al) X光学显微放大系统放大倍数(a2); 即:a = al*a2; 系统的放大倍数:其整个系统的放大倍数(a) =电子显微系统的放大倍数(al) X光学显微放大系统放大倍数(a2)； 即:a = al*a2。3.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 采用波长更短的X射线、γ射线，从而大大提高显微镜的分辨极限。4.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 采用能量更高、波长更短的电子射线，从而大大提高显微镜的分辨极限。5.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜由两套放大系统构成;第一套放大系统采用X射线、γ射线、电子射线点光源对物体进行几何放大并在成像板上进行显示；第二套放大系统，对成像板上图像进行放大;整个系统的放大倍数为第一套放大系统放大倍数X第二套放大系统放大倍数； 第一套放大系统，方法I，采用点光源，利用光线的直线传播的特性，对样品进行放大；方法2:利用电子透镜放大系统对样品进行放大； 晶体感应板(103)将X射线图像转换为可见光图像； 晶体感应板(103)将γ射线图像转换为可见光图像； 晶体感应板(103)将电子射线图像转换为可见光图像； 第二套放大系统，利用光学显微放大系统镜系统，对X射线、γ射线、电子成像板上的图像进行放大。6.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: X射线、γ射线、电子射线光源为O点，物体ABC，放大后像为A’B’C’，其放大倍数=放大后像为A’B’C’到X射线、γ射线、电子射线光源为O点距离/物体ABC到X射线、γ射线、电子射线光源为O点距离； 物体ABC放置在样品台(102)上;放大后像为A’B’C’成像于X射线、γ射线、电子射线晶体感应板(I 03)上。7.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 晶体感应板(103)将X射线、γ射线成像转换为可见光像;晶体感应板(103)将电子射线图像转换为可见光图像； 无机晶体感应板:如，掺钛的碘化钠晶体感应板、掺钛的碘化铯晶体感应板、掺银的硫化锌晶体感应板;氧化镓钡晶体感应板、锗酸铋晶体感应板、碘化铯晶体感应板、氟化钡晶体感应板、掺铺锂玻璃晶体感应板;但不限于以上无机晶体感应板； 有机晶体感应板:如，蒽晶体感应板、有机液体感应板、塑料感应板;但不限于以上有机晶体感应板； 当X射线、γ射线打到晶体感应板(103)上时，晶体感应板(103)上的晶粒发光，在晶体感应板(103)形成一个样品可见光图像； 当电子射线打到晶体感应板(103)上时，晶体感应板(103)上的晶粒发光，在晶体感应板(103)形成一个样品可见光像。8.根据权利要求1所述的高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 可见光成像光学放大系统是将晶体感应板(103)上由X射线、γ射线、电子射线产生的可见光图像，通过光学系统由光学物镜和目镜组成的显微镜系统放大形成最终的图像； 通过光学系统形成的虚像可通过目镜进行观察； 通过光学系统形成的实像成像在CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上，供系统在计算机上进行图像存储、图像变换、图像三维重建。9.高分辨率X射线、γ射线、电子射线显微镜，其特征是: 第一级放大系统采用与现有的电子显微镜相同的技术，包括透射电磁物镜、透射中间电磁镜、透射电磁目镜、球差校正系统； 形成样品物体放大的电子图像，放大的电子图像成像在晶体感应板(103)上转换为可见光图像； 第二级光学放大系统，利用光学显微放大系统对晶体感应板(103)上转换为可见光图像进行放大，形成可见光实像投射在CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上;CCD图像传感器上或CMOS图像传感器上的图像信号传送给计算机系统进行图像存储、图像显示、图像变换。
【文档编号】G01N23/04GK105911681SQ201610485953
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】顾士平, 顾海涛, 崔崇
【申请人】顾士平