专利名称:电子显微镜下微纳样本的操作机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种操作机构，具体涉及一种在电子显微镜下操控微纳样 本执行各类操作的操作机构。
背景技术：
电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透 镜，使物质的细微结构在非常髙的放大倍数下成像的仪器，其分辨能力以它 所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。现代电子显微镜最大放大倍率超过 300万倍，而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍(这是受到该显微镜执 行工作所依据的光线波长的限制)，所以通过电子显微镜就能直接观察到某些 重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。
现代电子显微镜一般包括(l)一电子枪，其用于产生加速电子束；(2)—图 像生成系统，该系统包括静电透镜和金属光阑，其中的金属光阑用于界限并 聚焦电子束，使电子束穿过样本的表面或扫描到表面上，并形成放大的图像； (3)—图像观察及纪录系统，其通常包括照相底板或荧光屏；(4)一真空泵，其 用于保持显微镜的髙真空度，以避免空气分子使电子偏离其运动路线。
按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、发射式电子 显微镜等。透射式电子显微镜(TEM)常用于观察那些用普通显微镜所不能 分辨的细微物质结构，电子穿过样本的薄切片，且在一荧光屏或照相底板上 形成一个图像；扫描式电子显微镜(SEM)主要用于观察固体表面的形貌， 也能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合，构成电子微探针，用于物质成分 分析，例如用于研究各种物体表面的三维构造，从金属、陶瓷到血细胞、昆 虫体等发射式电子显微镜用于自发射电子表面的研究。
不同种类的电子显微镜通常均设置一操作机构，与显微镜配合使用，用于 对被成像的样本进行操作，然而，操作机构通常都是专为某种特定的显微镜 而研制的，如SEM的操作机构就不适用于TEM,甚至同一种显微镜但型号不 同，操作机构也无法相互通用，缺乏与不同类型显微镜的接口互换使用的灵活性。
为此，中国发明专利公开的用于对由显微镜进行研究的试样执行操作的操 作系统(CN1662838A)以及用于对由显微镜进行研究的试样执行操作的模块 操作系统(CN1662839A)，通过设置适用于各类显微镜的接口及适应各类操 作的多个操作模块。基本包括一操作平台、 一接口和至少l个操作模块，接口 用于与一显微镜进行联接，以便于由显微镜对布置在试样室内的样本执行成 像，操作模块被设置于试样室内的一操作平台上，承放样本的试样载台位于 操作模块中间，以便对布置在试样载台上的试样执行操作。为实现对操作机 构的控制，需设置一与平台联接起来的控制系统，以便于各操作模块按照所 需的方式对样本执行操作。控制系统可包括任何基于处理器的合适的系统一 一例如个人算机(PC),其可执行合适的软件，以对与平台相联接的操作模块 执行控制，如图1所示。
目前，控制系统的输入、输出指令均经导线穿过试样室而与操作平台上的控 制电路连接，试样室侧壁上预留孔道以备配接，由此产生的问题是①试样 室内需保持真空状态(l0-7torr)，在导线穿插的孔道需设置一能保证试样室 真空度的密封装置，而当操作模块越多，对应每一模块的输入、输出导钱也 就越多，这对密封装置的制作造成相当大的困难，而试样室内的真空度是影 响显微镜成像质量的关键因素之一；②不同种类的电子显微镜上试样室侧壁 上预留的孔道位置、数量不一致，当操作机构与显微镜组装时，需改装试样 室，重新配接各控制电路，且需保持试样室内测试环境的一致性，因而增加 了反复测试及个性化改装的麻烦；③试样室内的空间有限，尺寸如15cmX 15cmX6cm，在如此有限的空间内，需设置操作机构(包括各操作模块、试 样载台等)，供控制电路与输入、输出指令线接入的空间受限，故而样本执 行各类复杂操作需要的指令线接入及设置操作模块数量均受限，自动化操作 能力下降，给研究、测量工作带来不便。
发明内容
本实用新型目的是提供一种电子显微镜下微纳样本的操作机构，采用该 操作机构对样本执行操作，无需改装或测试，便能适用于各类电子显微镜， 且操控简单、方便。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是 一种电子显微镜下微纳 样本的操作机构，包括一操作平台，设置于该平台上的至少一个操作模块， 承载样本的试样载台，以及与每一操作模块内控制电路连接的控制装置，所 述控制装置包括一信号发射装置和一信号接收装置，所述信号接收装置设置 于操作平台上，其信号输出端与每一所述控制电路连接，所述信号发射装置 与一人机交换控制器连接，并通过无线传输媒介将控制信号发送至所述信号 接收装置内，由所述控制电路驱动各操作模块执行相应操作。
上述技术方案中，电子显微镜通常包括电子枪、图像生成系统、图像观察 及纪录系统和真空泵，以及与显微镜配合使用的操作机构，用于对被成像的 样本进行操作。操作机构包括操作平台、承载样本的试样载台、与显微镜配 接的接口及对样本执行操作的操作模块。所述操作模块一般由致动机构和末 端操作器(如探针等)构成。所述控制电路与操作模块相连接，输出控制信 号，驱动致动机构及执行器完成操作，控制电路的信号输入端与安装于操作 平台上的所述信号接收装置连接，该接收装置通过现有的无线传输媒介接收 来自位于试样室外的信号发射装置的控制信号，而操作人员又通过与发射装 置连接的人机交换控制器向发射装置输入操作指令。由于通过无线传输作为 指令传送的媒介，因而避免导线的连接，也就避免破坏试样室的密封结构， 保持试样室内的真空环境不变。
又由于所述信号接收装置及操作模块工作在真空环境的试样室内，普通电 池(由壳体包裹电解液)在真空环境内，壳体将会受到比在空气中多一个大 气压的压力，极易造成漏液，因而信号接收装置及操作模块的电源为适用于 真空环境下的电池
上述技术方案中，所述信号接收装置包括一接受器和一固体电池组件，该 接受器及所述控制电路的电源端与所述固体电池连接。固体电池内无电解液， 在真空环境下不会发生电解液泄漏的问题；
另一种技术方案是，所述信号接收装置包括一接受器和一电池组件，所述 电池组件由电解液电池及包裹于电池外的密封壳组成，所述电解液电池与密 封壳间充有空气，电池的电极端经导线引出至密封壳外，与所述接受器及所 述控制电路的电源端连接。通过密封壳的包裹，且密封壳与电池间充有空气， 为密封壳提供一定的支撑，这样电池受到的压力仍为在空气中的压力，未增
加，可正常使用。
上述技术方案中，所述控制信号为射频信号或微波信号。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是
1、 由于本实用新型将信号接收装置安装于位于试样室内的操作平台上， 通过无线传输媒介(如射频信号)与位于试样室外的信号发射装置的连接， 以与真空环境兼容的电池组件作为操作模块及接收装置的电源，完成控制信 号(输入、输出指令)的传递，并驱动操作模块执行操作，与以往采用导线 传输，避免导线的穿插而影响试样室的密封结构，保持试样室内的真空环境 不变，利于电子显微镜的观测；
2. 由于采用无线实现信号传输，使操作机构在不同种类的电子显微镜下 均可以直接使用，无需对试样室进行改装及反复测试，避免影响真空度与测 试精度；
3.由于采用无线实现信号传输，使控制信号的传输不受试样室大小的 局限，直接对微纳米级别的操作模块进行控制，易于操作，可完成较为复杂 的操作，达到自动化的操作。
图1是本实用新型背景技术的结构框图；
图2是本实用新型实施例一的结构框图；
图3是本实用新型实施例一中操作模块的结构示意图；
图4是本发明实施例二的结构框图。
其中1、操作平台；2、接受器；3、电池组件；4、试样载台；5、操作 模块；6、操作器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述 实施例一参见图1至图3所示，一种电子显微镜下微纳样本的操作机构， 包括一操作平台1,设置于该平台上的4个操作模块5，承载样本的试样载台 4,以及与每一操作模块5内控制电路连接的控制装置，所述控制装置包括一信号发射装置和一信号接收装置，所述信号接收装置设置于操作平台1上， 所述信号接收装置包括一接受器2和一固体电池，该接受器2及所述控制电路 的电源端与所述固体电池组件3连接，接受器2的信号输出端与每一所述控制 电路连接，所述信号发射装置与一人机交换控制器(如个人计算机)连接， 并以射频(RF)作为无线传输媒介，将控制信号发送至所述接受器内，由所 述控制电路驱动各操作模块5执行相应操作。
如图3所示，安装于试样室内的操作机构包括了一操作平台1，操作平台 l上设有4个操作模块5，分别由致动机构控制末端的操作器6 (探针)，操作 模块的中间设有试样载台4，用于承载样本。每一操作模块5内控制电路的输 入端与接受器2连接，接受器2接收来自试样室外发射装置发射的射频控制信 号，而发射装置又由计算机(中央处理器)控制，构成无线控制。
实施例二参见图4所示， 一种电子显微镜下微纳样本的操作机构，包 括一操作平台1，设置于该平台上的1个操作模块，承载样本的试样载台， 以及与操作模块内控制电路连接的控制装置，所述控制装置包括一信号发射 装置和一信号接收装置，所述信号接收装置设置于操作平台上，所述信号接 收装置包括一接受器和一电池组件，所述电池组件由液体电池及包裹于电池 外的密封壳组成，所述液体电池与密封壳间充有空气，电池的电极端经导线 引出至密封壳外，与所述接受器及所述控制电路的电源端连接，接受器的信 号输出端与所述控制电路连接，所述信号发射装置与一人机交换控制器(如 个人计算机)连接，并以微波作为无线传输媒介，将控制信号发送至所述信 号接收装置内，由所述控制电路驱动各操作模块执行相应操作。
权利要求
1.一种电子显微镜下微纳样本的操作机构，包括一操作平台(1)，设置于该平台上的至少一个操作模块(5)，承载样本的试样载台(4)，以及与每一操作模块(5)内控制电路连接的控制装置，其特征在于所述控制装置包括一信号发射装置和一信号接收装置，所述信号接收装置设置于操作平台(1)上，其信号输出端与每一所述控制电路连接，所述信号发射装置与一人机交换控制连接，并通过无线传输媒介将控制信号发送至所述信号接收装置内，由所述控制电路驱动各操作模块(5)执行相应操作。
2. 根据权利要求
1所述的操作机构，其特征在于所述信号接收装置包 括一接受器(2)和一固体电池组件(3)，该接受器(2)及所述控制电路的电源端与 所述固体电池(3)连接。
3. 根据权利要求
1所述的操作机构，其特征在于所述信号接收装置包 括一接受器(2)和一电池组件(3)，所述电池组件由电解液电池及包裹于电池外 的密封壳组成，所述电解液电池与密封壳间充有空气，电池的电极端经导线 引出至密封壳外，与所述接受器(2)及所述控制电路的电源端连接。
4.根据权利要求
1所述的操作机构，其特征在于所述控制信号为射 频信号或微波信号。
专利摘要
本实用新型公开了一种电子显微镜下微纳样本的控制系统，包括一操作平台、试本载台、操作模块及控制装置，其特征在于所述控制装置包括一信号发射装置和一信号接收装置，所述信号接收装置设置于操作平台上，其信号输出端与每一所述控制电路连接，所述信号发射装置与一人机交换控制连接，并通过无线传输媒介将控制信号发送至所述信号接收装置内，由所述控制电路驱动各操作模块执行相应操作。本实用新型中信号发射装置与接收装置的配合，以无线传输媒介作为通信方式，实现对试样室内操作模块的无线控制，避免导线穿插及试样室的改装影响试样室的真空度，适用于各类电子显微镜，且操作更为直接、方便。
文档编号G01Q30/04GKCN201181273SQ200820033337
公开日2009年1月14日 申请日期2008年3月19日
发明者侯蓉晖, 卫 张, 杨毅华 申请人:苏州特尔纳米技术有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan