原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆的制作方法

本发明涉及透射电子显微镜配件，属于纳米材料测量领域,具体涉及一种原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆。

背景技术：

透射电子显微镜（以下简称透射电镜，电镜）是一种在纳米及原子尺度研究材料微观形貌、显微结构和物质组成等的电子光学设备，衡量透射电镜性能的一个最重要指标是电镜的分辨本领。透射电镜的电子光学系统由电子枪、聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等组成，其中，物镜的功能是形成样品的一次放大像及衍射谱。物镜的性能直接决定电镜分辨本领的高低，是一个强磁透镜，由透镜线圈、磁电路和极靴组成，其中，极靴的性能直接影响物镜性能，极靴机械不对称、极靴内部被污染、极靴材料内部结构和成分不均匀等都会导致物镜非均匀磁场的改变。为此，在物镜极靴附近安装消像散器，通过在透镜磁场中引入一个强度和方向可调的矫正场，以平衡引起像散的不均匀磁场分布，达到消除像散的目的。如果待测样品中含有磁性粉末，这些磁性粉末极有可能吸附在极靴内部，且随着消像散器矫正场强度和方位的变化在极靴内部移动，使像散很难消除，从而影响消像散器功能的正常发挥，导致图像质量降低，最终导致电镜分辨本领的下降。特别是对于永磁材料粉末，当透镜磁场关闭后仍然有较强的磁化强度，如果这些粉末不从极靴上清除，会对极靴造成永久性伤害，导致电镜分辨本领降低。

现有清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的做法为：电镜停机，电镜公司维修人员先卸下电子枪，再将物镜从镜筒上拆卸下来，清理好极靴后再将物镜重新装上镜筒、安装好电子枪后，烘烤电镜，使电镜真空恢复正常，然后对电镜的电子光学系统进行机械合轴等工作。整个过程需耗时十天半个月，耗时长、成本高，清除期间电镜无法正常工作，且电镜的性能与电镜出厂时比较会有不同程度的下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆，该样品杆能在不影响电镜正常工作的情况下对吸附在物镜极靴上的磁性粉末进行低成本、高效率的清理。

本发明所采用的技术方案是：

一种原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆，其包括依次连接的样品杆头、杆身和手握柄；所述样品杆头包括电磁线圈，该电磁线圈通过导线与可变电阻连接，可变电阻与直流电源连接。

按上述方案，所述样品杆头还包括载物台和上层盖板，所述上层盖板和载物台上设有螺丝孔，螺丝穿过上层盖板和载物台上的螺丝孔，将上层盖板和载物台固定在一起；所述载物台上设有第一透射孔，载物台设有放置电磁线圈的凹槽，凹槽内设有软磁材料套管，电磁线圈缠绕在软磁材料套管上；所述上层盖板上设有与第一透射孔相适配的第二透射孔，软磁材料套管与第一透射孔、第二透射孔相适配。该结构简单，安装拆卸方便，便于对物镜极靴的磁性粉末进行低成本、高效率的清理。

按上述方案，所述凹槽为马鞍型凹槽，以便于电磁线圈的更换。

按上述方案，所述杆身包括依次连接的前端细杆和后端粗杆，前端细杆与样品杆头连接，后端粗杆与手握柄连接。

按上述方案，样品杆头与前端细杆之间、前端细杆与后端粗杆之间通过密封圈密封，确保样品杆插入电镜后电镜的真空度不会变差。

按上述方案，所述导线依次穿过样品杆头、杆身和手握柄后与可变电阻连接，将可变电阻置于样品杆头、杆身和手握柄外，以便减小样品杆头、杆身和手握柄的体积，方便使用和携带，也便于根据实际使用更换可变电阻，提高其适用范围。

按上述方案，导线有两根，在样品杆头、杆身和手握柄内平行设置且互相绝缘，两根导线的一端与手握柄的导线接头连接后再与样品杆外部的可变电阻连接；两根导线的另一端分别与电磁线圈的两端相连。第一透射孔、第二透射孔的内径为5mm。

按上述方案，样品杆头、前端细杆、后端粗杆、手握柄的中轴线在同一条直线上，所述杆身和手握柄上均设有导向销，且两个导向销垂直设置，以确保样品杆能够顺利地插入电镜并定位正确。

工作原理是：将透射电镜的透镜电流关闭，使物镜不再具有磁场，吸附在物镜极靴内的磁性粉末仅靠自身的磁性吸附在极靴的软磁材料上。将原位清除透射电镜物镜极靴磁性粉末的样品杆插入电镜，样品杆内的导线通电后，通过调节可变电阻，改变电磁线圈的通电电流大小，在软磁材料套管内部形成一个一定磁感应强度的磁场，将原本吸附在物镜极靴内的磁性粉末吸附在软磁材料套管内壁，达到清除物镜极靴磁性粉末污染的目的。

本发明的有益效果在于：

本发明能在电镜不断电、不影响电镜镜筒真空度、不影响电镜日常工作的情况下对吸附在物镜极靴上的磁性粉末进行有效地清除、成本低，既能提高电镜拍摄的图片质量，也极大地降低了电镜的维护保养成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆的侧视结构示意图；

图2是原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆水平放置时的俯视结构示意图；

图3是样品杆头的侧视结构示意图；

图4是样品杆头的俯视结构示意图；

图5是样品杆头的分解结构示意图。

其中，1-样品杆头；2-前端细杆；3-后端粗杆；4-手握柄；5-密封圈；6-导线；7-导向销；8-导线接头；9-上层盖板；10-载物台；11-第二透射孔；12-电磁线圈；13-软磁材料套管；14-马鞍型凹槽；15-螺丝孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参看图1-图5，一种原位清除透射电子显微镜物镜极靴磁性粉末的样品杆，其包括依次连接的样品杆头1、杆身和手握柄4。样品杆头包括电磁线圈12、载物台10和上层盖板9；上层盖板9和载物台10上设有螺丝孔15，螺丝穿过上层盖板9和载物台10上的螺丝孔15，将上层盖板9和载物台10固定在一起；上层盖板9上设有内径为5mm的第二透射孔11，载物台10设有放置电磁线圈12的马鞍型凹槽14，马鞍型凹槽14底部有一内径5mm的第一透射孔，该第一透射孔与第二透射孔11相对应；马鞍型凹槽14内设有与第一透射孔、第二透射孔11相适配的软磁材料套管13，软磁材料套管13的内径为5mm，电磁线圈12缠绕在软磁材料套管13上；电磁线圈12的两端分别与导线6连接；两根导线6依次穿过样品杆头1、杆身和手握柄4后与手握柄4上的导线接头8连接，再与样品杆头1、杆身和手握柄4外的可变电阻连接，该可变电阻与直流电源连接。

本实施例中，杆身包括同轴设置且依次连接的前端细杆2和后端粗杆3，前端细杆2与样品杆头1的载物台10连接，后端粗杆3与手握柄4连接，前端细杆2的直径比样品杆头1的直径大，后端粗杆3的直径比前端细杆2的直径大。为了确保样品杆插入电镜后电镜的真空度不会变差，在样品杆头1与前端细杆2之间、前端细杆2与后端粗杆3之间设有密封圈5。

本实施例中，样品杆头1、前端细杆12、后端粗杆3、手握柄4的中轴线在同一条直线上，以确保样品杆能够顺利地插入电镜并定位正确。后端粗杆3和手握柄4上均设有导向销7，且两个导向销7垂直设置。

本实施例中，前端细杆2的长度比后端粗杆3的长度短，以便于整个杆身的稳定。

本发明可以在日常工作的间隙对吸附在物镜极靴上磁性粉末污染物进行有效清除，操作十分简便，也不会影响电镜的正常工作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。