一种自动升降扫描电镜样品座系统的制作方法

本实用新型涉及一种自动升降扫描电镜样品座系统，属于精密仪器技术领域。

背景技术：

扫描电镜是一种新型的电子光学仪器，通过电子束与样品的相互作用，产生各种物理信号来调制成像，具有分辨率高，放大倍数宽，三维立体效果好，样品制备简单的特点。其中样品座是扫描电镜中的一个重要组件，用来承载样品台，并将样品运动到指定的观测位置。以蔡司某型扫描电镜为例，该样品座由步进电机驱动，可以实现样品台的升降与旋转，在应用过程中，这种结构过于复杂，且由于步距角不够合理，使得样品台随样品座运动时容易出现爬行现象，且由于人工操作失误会导致样品台在上升过程中发生倾斜乃至倾覆，不利于精确定位样品与探头的距离，导致探头与样品直接接触，从而使得探头出现损坏，修复探头需要大量人力和物力。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种自动升降扫描电镜样品座系统，采用丝杆升降机、减速伺服电机、激光发射器、激光接收器、单片机的配合实现扫描电镜样品的自动升降和限位，以解决现有机构运动不够精确，且无保护探头装置的问题。自动升降扫描电镜样品座系统代替了手动控制样品台上升，避免由于操作不当带来的样品台的倾斜甚至倾覆，节省了人力和时间；激光发射器和激光接受器配合工作，在样品上升到最佳观测位置，挡住激光束的接收，便会自动控制减速伺服电机停止工作，解决现有扫描电镜无保护探头装置的问题。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种自动升降扫描电镜样品座系统，包括升降装置、保护装置，升降装置包括样品台1、样品台轴承端盖2、升降丝杠3、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ、蜗轮蜗杆升降机5、转台7、电机支架9、减速伺服电机10、联轴器11、输入蜗杆13，样品台1设置在扫描电镜样品室的下部，样品台1下端固定设置有样品台轴承端盖2，升降丝杠3的顶端固定设置有丝杠轴承，丝杠轴承与样品台轴承端盖2固定连接，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4固定设置在蜗轮蜗杆升降机5顶端，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ固定设置在蜗轮蜗杆升降机5的底端，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4、蜗轮蜗杆升降机5的内部涡轮、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ同轴，升降丝杠3的下端依次穿过蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4、蜗轮蜗杆升降机5的内部涡轮中心、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ的底端固定设置在转台7上，蜗轮蜗杆升降机5的输入蜗杆13通过联轴器11与减速伺服电机10的输出轴连接，减速伺服电机10通过电机支架9设置在蜗轮蜗杆升降机5的一侧，

保护装置包括激光发射器16、激光接收器15，激光发射器16、激光接收器15分别设置在扫描电镜样品室的左右侧壁上，激光发射器16发射的激光束穿过扫描电镜样品室内部照射到激光接收器15上；

所述自动升降扫描电镜样品座系统还包括控制装置，控制装置包括单片机14、计算机17，减速伺服电机10、激光发射器16、激光接收器15分别通过数据线与单片机14连接，单片机14通过数据线与计算机17连接；

所述蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ的底端通过套筒连接法兰6固定设置在转台7上，电机支架9通过支架紧固螺栓8固定设置在蜗轮蜗杆升降机5的一侧，输入蜗杆13、减速伺服电机10的输出轴均通过紧定螺钉12与联轴器11固定连接。

本实用新型自动升降扫描电镜样品座系统的工作过程：

工作人员在操作扫描电镜时，接通电源，通过计算机向单片机发送指令，驱动激光发射器发射激光束，激光束穿过扫描电镜样品室被激光接受器接收，激光接受器将接收到的激光束信号进行处理并反馈给单片机，单片机将处理后信号传递给计算机，计算机控制减速伺服电机工作，减速伺服电机的输出端带动蜗轮蜗杆升降机的输入蜗杆转动，从而驱动蜗轮蜗杆升降机中的升降丝杠螺母发生转动，从而使得升降丝杠完成升降，当样品随着升降丝杠上升到最佳观测位置，此时激光发射器发出的激光束信号被观测试样遮挡，激光接收器不能接受到激光发生器发出的激光束，激光接收器进行处理并反馈给单片机，单片机将信号传递给计算机，计算机将停止升降的响应指令发送给减速伺服电机，减速伺服电机停止工作，样品台停止运动。这样既保证了试件处于最佳观测位置，又保证了探头的安全。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型采用滚珠丝杠升降原理，易于控制，运动精准，不易出现爬行现象，操控方便，实现样品座的自动升降；

（2）本实用新型采用激光收发装置监测样品的位置，响应快，取代了以往通过安装摄像头来观察样品与探头的位置的方法，减小了误差，在样品上升到最佳观测位置，挡住激光束的接收，便会自动控制减速伺服电机停止工作，解决现有扫描电镜无保护探头装置的问题；

（3）本实用新型替代了手动控制样品台上升，避免由于操作不当带来的样品台的倾斜甚至倾覆，节省了人力和时间；结构紧凑，易于拆装维护，成本低廉；

（4）本实用新型采用单片机和计算机实现自动控制，其编程简单，且程序的可视化效果好。

附图说明

图1为实施例自动升降扫描电镜样品座系统的示意图；

图2为实施例自动升降扫描电镜样品座系统的立体结构示意图（不含控制装置）；

其中：1-样品台、2-样品台轴承端盖、3-升降丝杠、4-蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ、5-蜗轮蜗杆升降机、6-套筒连接法兰、7-转台、8-支架紧固螺栓、9-电机支架、10-减速伺服电机、11-联轴器、12-紧定螺钉、13-输入蜗杆、14-单片机、15-激光接收器、16-激光发射器、17-计算机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1~2所示，一种自动升降扫描电镜样品座系统，包括升降装置、保护装置，升降装置包括样品台1、样品台轴承端盖2、升降丝杠3、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ、蜗轮蜗杆升降机5、转台7、电机支架9、减速伺服电机10、联轴器11、输入蜗杆13，样品台1设置在扫描电镜样品室的下部，样品台1下端固定设置有样品台轴承端盖2，升降丝杠3的顶端固定设置有丝杠轴承，丝杠轴承与样品台轴承端盖2固定连接，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4固定设置在蜗轮蜗杆升降机5顶端，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ固定设置在蜗轮蜗杆升降机5的底端，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4、蜗轮蜗杆升降机5的内部涡轮、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ同轴，升降丝杠3的下端依次穿过蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅰ4、蜗轮蜗杆升降机5的内部涡轮中心、蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ，蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ的底端固定设置在转台7上，蜗轮蜗杆升降机5的输入蜗杆13通过联轴器11与减速伺服电机10的输出轴连接，减速伺服电机10通过电机支架9设置在蜗轮蜗杆升降机5的一侧，

保护装置包括激光发射器16、激光接收器15，激光发射器16、激光接收器15分别设置在扫描电镜样品室的左右侧壁上，激光发射器16发射的激光束穿过扫描电镜样品室内部照射到激光接收器15上。

本实施例中自动升降扫描电镜样品座系统还包括控制装置，控制装置包括单片机14、计算机17，减速伺服电机10、激光发射器16、激光接收器15分别通过数据线与单片机14连接，单片机14通过数据线与计算机17连接。

本实施例中蜗轮蜗杆升降机延伸套筒Ⅱ的底端通过套筒连接法兰6固定设置在转台7上，电机支架9通过支架紧固螺栓8固定设置在蜗轮蜗杆升降机5的一侧，输入蜗杆13、减速伺服电机10的输出轴均通过紧定螺钉12与联轴器11固定连接。

本实施例自动升降扫描电镜样品座系统的工作过程：

工作人员在操作扫描电镜时，接通电源，通过计算机向单片机发送指令，驱动激光发射器发射激光束，激光束穿过扫描电镜样品室被激光接受器接收，激光接受器将接收到的激光束信号进行处理并反馈给单片机，单片机将处理后信号传递给计算机，计算机控制减速伺服电机工作，减速伺服电机的输出端带动蜗轮蜗杆升降机的输入蜗杆转动，从而驱动蜗轮蜗杆升降机中的升降丝杠螺母发生转动，从而使得升降丝杠完成升降，当样品随着升降丝杠上升到最佳观测位置，此时激光发射器发出的激光束信号被观测试样遮挡，激光接收器不能接受到激光发生器发出的激光束，激光接收器进行处理并反馈给单片机，单片机将信号传递给计算机，计算机将停止升降的响应指令发送给减速伺服电机，减速伺服电机停止工作，样品台停止运动。这样既保证了试件处于最佳观测位置，又保证了探头的安全。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。