专利名称：电子显微镜的第二聚光镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子显微镜技术领域，尤其涉及一种电子显微镜的第二聚光镜。
背景技术：
电子显微镜是一种可以观察微小物质的重要仪器，可以观察0. 25nm以下的物质。 电子显微镜以电子束作为照明光源，以磁透镜或静电透镜作为偏转电子的装置，实现光学放大。电子显微镜在物理、化学、材料、科学研究、生命科学、地质、探矿、机械工业、电子工业等军民领域具有非常广泛的应用前景。电子显微镜通过电子束照射在样品上，实现对样品的观察，电子枪和聚光镜是电子显微镜的照明系统。电子显微镜要求聚光镜能提供最大亮度的电子束，照射在样品上的电子束孔径角必须能在一定范围内调节，照明斑点的大小可按需要选择。聚光镜是以电子枪的交叉点作为成像物体而成像到样品上，一般认为电子枪交叉点的尺寸为几十微米。为了保持一定高度并把电子束斑对样品加热的影响限制在最低，要求样品处的束斑为几个微米，对此，聚光镜必须把电子束斑缩小。对于高性能的电镜，对不同的样品应提供不同的束斑大小，而早期的电子显微镜中，一般设置单聚光镜，只能提供一个固定的束斑直径，无法改变电子束斑大小，不能实现针对不同样品提供不同的束斑大小。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种电子显微镜的第二聚光镜，可用在电子显微镜中，将第一聚光镜缩小的电子枪交叉点的束斑进行适当放大，从而可改变束斑大小，实现针对不同样品可提供不同的束斑大小，从而提高电子显微镜的性能。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明实施方式提供一种电子显微镜的第二聚光镜，包括外壳、下盖板、磁环、磁路线圈、水套隔圈组件、垫圈、极靴组件、固定光阑组件和消象散组件；所述外壳为两端开口的圆环柱形空腔，下盖板设置在所述外壳的下端开口处，与所述外壳固定连接，盖住所述外壳的下端开口，下盖板中间部位设有通孔；所述磁环外面套装磁路线圈，所述磁环和其外面套装的磁路线圈均设置在所述外壳内，所述磁环的中间部位设有通孔；所述水套隔圈组件设置在所述外壳内，设置在所述磁路线圈的下面，水套隔圈组件的下面为所述下盖板，与所述下盖板固定连接，所述水套隔圈组件的中间部位也设有通孔；所述下盖板、水套隔圈组件和磁环的通孔相连通，连通后的通孔内从上至下依次设置垫圈和极靴组件，所述垫圈和极靴组件内均设有通孔；所述垫圈和极靴组件的通孔均相互连通，连通后的通孔内依次设置固定光阑组件和消象散组件。
由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中通过外壳、 下盖板、磁环、磁路线圈、水套隔圈组件、垫圈、极靴组件、固定光阑组件和消象散组件有机配合形成了第二聚光镜，环绕在磁路线圈周围的外壳、下盖板和磁环，能汇集磁力线，当线圈流过激磁电流后，由于磁感应使磁场增强，从而电子透镜的作用变强，该第二聚光镜具有结构简单，安装、操作方便，零部件较少，体积小，便于装配和维修的优点。用于电子显微镜中能将第一聚光镜缩小的电子枪交叉点的束斑进行适当放大，实现针对不同样品可提供不同的束斑大小的功能，有效提高电子显微镜的性能。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例提供的第二聚光镜的结构示意图；图2为本发明实施例提供的第二聚光镜的正视结构示意图；图3为图2的A-A向剖面结构示意图；图4为本发明实施例提供的第二聚光镜的磁环的结构示意图；图5为本发明实施例提供的第二聚光镜的磁环的正视结构示意图；图6为图5的B-B向剖面结构示意图；图7为本发明实施例提供的第二聚光镜的磁路线圈的结构示意图；图8为本发明实施例提供的第二聚光镜的磁路线圈的线圈框结构示意图；图9为本发明实施例提供的第二聚光镜的水套隔圈组件的结构示意图；图10为本发明实施例提供的第二聚光镜的垫圈的结构示意图；图11为本发明实施例提供的第二聚光镜的极靴组件的结构示意图；图12为本发明实施例提供的第二聚光镜的极靴组件的剖面结构示意图；图13为本发明实施例提供的第二聚光镜的固定光阑组件的结构示意图；图14为本发明实施例提供的第二聚光镜的固定光阑组件的剖面结构示意图；图15为本发明实施例提供的第二聚光镜的消象散组件的结构示意图；图16为本发明实施例提供的第二聚光镜的消象散组件的正向结构示意图；图17为图16的C-C向剖面结构示意图；图18为本发明实施例提供的第二聚光镜的消象散组件的消象散线圈结构示意图；图中各标号为1-外壳；2-磁环；21-盖体；22-中空环形柱体；23-磁环的通孔； 24-密封圈环槽；241-密封圈；3-下盖板；4-水套隔圈组件；41-水套本体；42-水套隔圈组件的通孔；43-进出水孔；44-可动光阑安装孔；5-磁路线圈；51-线圈框；511-上挡板； 512-下挡板；513-环形立柱；514-线圈框的环槽；6-消象散组件；61-连接板；62-套管； 63-密封圈；64-套管的通孔；65-密封圈二 ；66-消象散线圈；67-密封圈三；661-管状内芯；662-板式线圈框；663-线圈包；7-垫圈；71-垫圈的通孔；8-上极靴；81-上极靴的通孔；9-隔圈；10-下极靴；11-固定光阑组件；111-固定光阑座；112-压紧螺帽；113-固定光
5阑片；114-固定光阑组件的通孔；115-垫圈二。
具体实施例方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。本实施例提供一种电子显微镜的第二聚光镜，可用在电子显微镜中，设置在第一聚光镜下方，如图1 3所示，该第二聚光镜包括外壳1、磁环2、磁路线圈5、水套隔圈组件4、下盖板3、垫圈7、极靴组件、固定光阑组件11和消象散组件6 ；其中，外壳1为两端开口的圆环柱形空腔，下盖板3设置在外壳1的下端开口处， 与外壳1固定连接，盖住外壳1的下端开口，下盖板3的中间部位设有通孔；磁环2外面套装磁路线圈5，磁环2和其外面套装的磁路线圈5均设置在外壳1内，磁环2的中间部位设有通孔；水套隔圈组件4也设置在所述外壳1内，设置在磁路线圈5的下面，水套隔圈组件 4的下面为下盖板3，与所述下盖板3固定连接，水套隔圈组件4的中间部位也设有通孔；下盖板3、磁环2与水套隔圈组件4三者的通孔相连通，连通后的通孔内从上至下依次设置垫圈7和由上极靴8、隔圈9和下极靴10依次连接构成的极靴组件；垫圈7和极靴组件内均设有通孔，垫圈7和极靴组件内的通孔相互连通，连通后的通孔内从上至下依次设置固定光阑组件11和消象散组件6，具体是垫圈7和极靴组件的上极靴8的连通后的通孔内设置固定光阑组件11，而极靴组件的下极靴10的通孔内设置消象散组件6。 上述第二聚光镜中的磁路线圈周围的外壳1、下盖板3和磁环2均是采用软磁材料制成，具有汇集磁力线的特性，当线圈流过激磁电流后，由于磁感应而使磁场增强，电子透镜的作用变强；极靴组件中的上极靴8、下极靴10也是采用软磁材料制成，并且由于极靴延伸到轴附近，当磁路线圈流过激磁电流后，可形成磁场更强、磁场范围更集中的透镜磁场， 提高该第二聚光镜的性能。上述第二聚光镜中的磁环2的结构如图4 6所示，包括盖体21和中空环形柱体22 ；其中，盖体21为圆形，其中心部位设置中空环形柱体22，中空环形柱体22的中间部位为通孔23，中空环形柱体22的长度大于所述盖体21的厚度，所述盖体21设置在所述中空环形柱体22的中间部位，使中空环形柱体22的上、下端分别突出于盖体21的上、下表面，中空环形柱体22下端端部设有密封圈环槽24，密封圈环槽24内设有密封圈241。上述第二聚光镜中，套装在磁环2外面的磁路线圈5的结构如图7所示，为圆环柱形结构，是由漆包线缠绕在线圈框51上绕制而成的线圈，其中，线圈框51的结构如图8所示，是由上、下挡板511、512和环形立柱513构成的带有环槽514的结构体，所述的漆包线缠绕在线圈框51的上、下挡板511、512之间的环槽514内。如图9所示，上述第二聚光镜中的水套隔圈组件4包括水套本体41、水套隔板和水套隔圈；其中，水套本体41为环形槽结构，环形槽的中空部位设有连接磁环的环形凹台， 水套本体41的环形槽侧壁上分别设有进水孔和出水孔43，进水孔与出水孔之间的环槽内设置有水套隔板(水套隔板图中未示出)，水套隔板能将进水孔与出水孔分隔开，避免进、 出水时相互影响，水套本体41的环形槽的开口通过环形的水套隔圈覆盖密封。水套本体41 上可以设置一穿过环形槽结构的通孔，该通孔作为可动光阑安装孔44，以方便安装第二聚光镜的可动光阑，使用中方便选择第二聚光镜的可动光阑的光阑孔，来获得不同的照明孔径角，从而满足不同样品的需求。如图10所示，上述第二聚光镜中的垫圈7的结构为环形帽状结构，其中间部位设有通孔71，通孔71周围的环壁上设有多个与上极靴连接的螺钉孔，方便固定扣装在极靴组件的上极靴8上。如图11、12所示，上述第二聚光镜中的极靴组件由上极靴8、隔圈9和下极靴10依次连接构成，其中，上、下极靴8、10和隔圈9均为环形中空柱，上极靴8两端、下极靴10上端的端部均设有环形凸台，这样上极靴、隔圈和下极靴连接时上极靴下端部的环形凸台和下极靴上端部的环形凸台分别嵌入到隔圈的中间部位的通孔内，上极靴8、隔圈9和下极靴 10三者连接后可呈紧密连接状态，上极靴8、隔圈9和下极靴10的中空部分连通形成该极靴组件的通孔。如图13、14所示，上述第二聚光镜中的固定光阑组件11包括固定光阑座111、压紧螺帽112、垫圈二 115和固定光阑片113 ；其中，固定光阑片113通过垫圈二 115和压紧螺帽112设置在固定光阑座111的底部，固定光阑片113、垫圈二 115、压紧螺帽112和固定光阑座111的中间部位均设有通孔， 四者的通孔连通形成供电子束通过的通孔。如图15 17所示，上述第二聚光镜中的消象散组件6包括套管62、密封圈63、 消象散线圈66和连接板61 ；其中，连接板61设置在下盖板3下面，与下盖板3固定连接，连接板61的中间部位设有通孔，所述套管62—端设置在连接板61的通孔内，套管62与连接板61的连接处设有密封圈三67，套管62的底端与连接板61底面相平；套管62上端内设置密封圈二 65，套管62内设置消象散线圈66 ；连接板61的顶面设有环形槽，环形槽内设置密封圈63。上述消象散组件6中的消象散线圈66的结构如图18所示，包括多个板式线圈框 662、管状内芯661和多个线圈包663 ；其中，多个板式线圈框662呈阵列分布设置在管状内芯661外壁上，每个板式线圈框662均沿管状内芯661轴向设置，每个板式线圈框661上均设置一个线圈包663。本发明实施例的第二聚光镜具有结构简单，安装、操作方便，零部件较少，体积小， 便于装配和维修的优点。并且由于该第二聚光镜到样品之间需要一段工作距离，所以这个透镜将第一聚光镜缩小的电子枪交叉点的束斑进行适当放大，从而可改变电子束斑的大小，实现针对不同样品可提供不同的束斑大小，有效提高电子显微镜的性能。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，包括外壳、下盖板、磁环、磁路线圈、水套隔圈组件、垫圈、极靴组件、固定光阑组件和消象散组件；所述外壳为两端开口的圆环柱形空腔，下盖板设置在所述外壳的下端开口处，与所述外壳固定连接，盖住所述外壳的下端开口，下盖板中间部位设有通孔；所述磁环外面套装磁路线圈，所述磁环和其外面套装的磁路线圈均设置在所述外壳内，所述磁环的中间部位设有通孔；所述水套隔圈组件设置在所述外壳内，设置在所述磁路线圈的下面，水套隔圈组件的下面为所述下盖板，与所述下盖板固定连接，所述水套隔圈组件的中间部位也设有通孔；所述下盖板、水套隔圈组件和磁环的通孔相连通，连通后的通孔内从上至下依次设置垫圈和极靴组件，所述垫圈和极靴组件内均设有通孔；所述垫圈和极靴组件的通孔均相互连通，连通后的通孔内依次设置固定光阑组件和消象散组件。
2.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述磁环包括盖体和中空环形柱体；盖体为圆形，其中心部位设置中空环形柱体，中空环形柱体的长度大于所述盖体的厚度，所述盖体设置在所述中空环形柱体的中间部位，中空环形柱体下端设有密封圈环槽，密封圈环槽内设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述外壳、下盖板和磁环均采用软磁材料制成。
4.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述磁路线圈为圆环柱形，是由漆包线缠绕在线圈框上绕制而成的线圈；所述线圈框为由上、下挡板和环形立柱构成的带有环槽的结构体，所述漆包线绕制在线圈框的上、下挡板之间的环槽内。
5.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述水套隔圈组件包括水套本体、水套隔圈和水套隔板；所述水套本体为环形槽结构，环形槽的中空部位设有连接磁环的环形凹台，水套本体的环形槽侧壁上分别设有进水孔和出水孔，在进水孔与出水孔之间的环槽内设置有水套隔板，水套隔板能将进水孔与出水孔分隔开，水套本体的环形槽的开口通过环形的水套隔圈覆盖密封。
6.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述垫圈为环形帽状结构，其中间部位设有通孔，通孔周围的环壁上设有多个与极靴组件中的上极靴连接的螺钉孔。
7.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述极靴组件由依次连接的上极靴、隔圈和下极靴构成；其中，上极靴和下极靴均采用软磁材料制成，上极靴、 隔圈和下极靴均为环形中空柱，上极靴两端、下极靴上端的端部均设有环形凸台，上极靴、 隔圈和下极靴连接时上极靴下端部的环形凸台和下极靴上端部的环形凸台分别嵌入到隔圈的中间部位的通孔内，上极靴、隔圈和下极靴的中空部分连通形成该极靴组件的通孔。
8.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述固定光阑组件包括固定光阑座、压紧螺帽、垫圈二和固定光阑片；固定光阑片通过垫圈二和压紧螺帽设置在固定光阑座的底部，固定光阑片、垫圈二、压紧螺帽和固定光阑座的中间部位均设有通孔，四者的通孔连通形成供电子束通过的通孔。
9.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述消象散组件包括套管、密封圈、消象散线圈和连接板；连接板设置在下盖板下面，与下盖板固定连接，连接板中间部位设置通孔，所述套管一端设置在连接板的通孔内，套管与连接板的连接处设有密封圈三，套管的底端与连接板底面相平；套管上端内设置密封圈二，套管内设置消象散线圈；连接板的顶面设有环形槽，环形槽内设置密封圈。
10.根据权利要求1所述的电子显微镜的第二聚光镜，其特征在于，所述消象散线圈包括多个板式线圈框、管状内芯和多个线圈包；多个板式线圈框呈阵列分布设置在管状内芯外壁上，每个板式线圈框均沿管状内芯轴向设置，每个板式线圈框均设置一个线圈包。
全文摘要
本发明公开一种电子显微镜的第二聚光镜，属电子显微镜领域。包括外壳为两端开口的圆环柱形空腔，下盖板盖住外壳的下端开口，磁环外面套装磁路线圈，两者均设置在外壳内，磁路线圈下面设有水套隔圈组件，水套隔圈组件下面为下盖板，下盖板、磁环、水套隔圈组件的中间部位均设有通孔，三者通孔相连通，连通后的通孔内从上至下依次设置垫圈和极靴组件；垫圈、极靴组件内均设有通孔，两者通孔相互连通，连通后的通孔内从上至下依次设置固定光阑组件和消象散组件。该第二聚光镜可将第一聚光镜缩小的电子枪交叉点的束斑进行适当放大，从而改变电子束斑的大小，实现针对不同样品可提供不同的束斑大小，提高电子显微镜的性能。
文档编号H01J37/21GK102184828SQ20111007755
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者于成交, 姚骏恩, 孟凡念, 崔永俊, 张春熹, 张秀艳, 杨彦杰, 董全林, 袁水平, 迟悦 申请人:北京航空航天大学