專利名稱：一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，屬于微納測控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人們對(duì)微觀物質(zhì)的觀察是無限的，電子顯微鏡就是一種可以觀察微小物質(zhì)的重要儀器，他可以觀察0.25nm以下的物質(zhì)。電子顯微鏡以電子束作為照明光源，以磁透鏡或靜電透鏡作為偏轉(zhuǎn)電子的裝置，實(shí)現(xiàn)光學(xué)放大。電子顯微鏡在物理、化學(xué)、材料、科學(xué)研究、生命科學(xué)、地質(zhì)、探礦、機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)等軍民領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。電子顯微鏡通過電子束照射在樣品上，通過物鏡的聚焦作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的觀察， 物鏡磁路包括圍繞物鏡線圈的純鐵骨架和純鐵骨架的延伸部位，物鏡極靴。物鏡極靴是形成物鏡磁場的關(guān)鍵器件，一般由精密合金制作，制作需要非常精密，否則，會(huì)產(chǎn)生像散、圖像畸變等誤差，降低分辨率和清晰程度。同時(shí)還要考慮電鏡安裝附件的需要，所以在結(jié)構(gòu)上需要綜合考慮，才能實(shí)現(xiàn)多方面的需要。在各種物鏡極靴中，大都存在有機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜、使用不靈活；且不便裝配、不便維修。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴。一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，包括上極靴、下極靴和隔套；上極靴上端為圓柱形，下端為倒圓錐形，圓錐形的底端為平面F1,圓柱形上設(shè)有圓形螺紋孔A，用于與其他部件連接；圓形螺紋孔A下端設(shè)有錐形凹槽B，錐形凹槽B下端設(shè)有上極靴孔，上極靴孔的直徑為D1,上極靴孔與錐形凹槽B連接的部分設(shè)有倒角C ；圓形螺紋孔A的直徑大于錐形凹槽B上端直徑，錐形凹槽B下端直徑大于上極靴孔的直徑；底端為平面&的外緣直徑為上極靴孔的直徑的三倍以上；倒圓錐形外圍還設(shè)有凸臺(tái)A，用于與隔套中的環(huán)形凹槽A過盈配合，環(huán)形凹槽A的端面與凸臺(tái)A的端面重合；所述的上極靴孔的長度大于或者等于上極靴孔的直徑；下極靴為圓錐形，頂部為平面F2,頂端設(shè)有下極靴孔，下極靴孔的直徑為D2，D2 < D1,下極靴孔下端設(shè)有錐形孔D，錐形孔D下端設(shè)有圓孔E，圓孔E下端為圓孔F，錐形孔D 上端面的直徑與下極靴孔的直徑相同，下端面的直徑與圓孔E的直徑相同，圓孔F的直徑大于圓孔E的直徑；下極靴圓錐形的底端外圍設(shè)有凸臺(tái)B，用于與隔套中的環(huán)形凹槽B過盈配合，環(huán)形凹槽B的端面與凸臺(tái)B的端面重合；所述的下極靴孔與錐形孔D的長度大于或者等于下極靴孔的直徑；平面F1與平面F2之間的距離為S，S與D根據(jù)電子光學(xué)計(jì)算得到；隔套為圓筒形，上下端分別設(shè)有環(huán)形凹槽A和環(huán)形凹槽B，用于過盈配合上極靴和下極靴，內(nèi)部還設(shè)有下極靴隔板，下極靴隔板位于下極靴錐形的外圍，下極靴隔板上端的隔套外圓周設(shè)有通孔G ；下極靴隔板下端的隔套外圓周設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的通孔H，用于安裝物鏡極靴。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)物鏡的上極靴與下極靴通過隔套實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力連接，磁特性效果好(由于無應(yīng)力)；(2)上極靴與下極靴的小孔便于加工、工藝性好；(3)隔套外圓周上的通孔便于安裝能譜儀等附件，可擴(kuò)展性強(qiáng)；(4)極靴材料選用高性能軟磁材料1J22，可靠、效果好；(5)采用了三段式連接方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便的特點(diǎn)，提高了實(shí)用性能；(6)采用了優(yōu)異的熱傳導(dǎo)材料錫青銅，作為熱傳導(dǎo)材料和隔套，效果好、壽命長。


圖1是本發(fā)明物鏡極靴的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明物鏡極靴的縱向剖面圖3是本發(fā)明物鏡極靴的橫向剖面圖4是本發(fā)明上極靴的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明上極靴的剖面圖6是本發(fā)明下極靴的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明下極靴的剖面圖8是本發(fā)明隔套的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明隔套的縱向剖面圖10是本發(fā)明隔套的橫向剖面圖中
1-上極靴 2-下極靴 3-隔套
4-上極靴孔5-凸臺(tái)A 6-下極靴孔
7-凸臺(tái)B 8-下極靴隔板
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，如圖1、圖2、圖3所示，包括上極靴1、 下極靴2和隔套3。上極靴1如圖4、圖5所示，上極靴1上端為圓柱形，下端為倒圓錐形，圓錐形的底端為平面F1，圓柱形上設(shè)有圓形螺紋孔A，用于與其他部件連接；圓形螺紋孔A外圍設(shè)有兩個(gè)小錐孔，小錐孔位于同一直徑上，起到標(biāo)記作用；圓形螺紋孔A下端設(shè)有錐形凹槽B，錐形凹槽B下端設(shè)有上極靴孔4，上極靴孔4的直徑為D1，上極靴孔4與錐形凹槽B連接的部分設(shè)有倒角C ；圓形螺紋孔A的直徑大于錐形凹槽B上端直徑，錐形凹槽B下端直徑大于上極靴孔4的直徑。底端為平面F1的外緣直徑為上極靴孔4的直徑的三倍以上。倒圓錐形外圍還設(shè)有凸臺(tái)A5，用于與隔套3中的環(huán)形凹槽A過盈配合，過盈量0. 003-0. 005mm，環(huán)形凹槽A的端面與凸臺(tái)A5的端面重合。所述的上極靴孔4的長度大于或者等于上極靴孔4的直徑。
下極靴2如圖6、圖7所示，下極靴2為圓錐形，頂部為平面F2，頂端設(shè)有下極靴孔 6，下極靴孔6的直徑為D2，D2 < D1,下極靴孔6下端設(shè)有錐形孔D，錐形孔D下端設(shè)有圓孔 E，圓孔E下端為圓孔F，錐形孔D上端面的直徑與下極靴孔6的直徑相同，下端面的直徑與圓孔E的直徑相同，圓孔F的直徑大于圓孔E的直徑。下極靴2圓錐形的底端外圍設(shè)有凸臺(tái)B7，用于與隔套3中的環(huán)形凹槽B過盈配合，過盈量0. 003-0. 005mm,環(huán)形凹槽B的端面與凸臺(tái)B7的端面重合。所述的下極靴孔6與錐形孔D的長度大于或者等于下極靴孔6的直徑。平面F1與平面F2之間的距離為S，S與D根據(jù)電子光學(xué)計(jì)算得到。隔套3如圖8、圖9和圖10所示，隔套3為圓筒形，上下端分別設(shè)有環(huán)形凹槽A和環(huán)形凹槽B，用于過盈配合上極靴1和下極靴2，內(nèi)部還設(shè)有下極靴隔板8，下極靴隔板8位于下極靴2錐形的外圍，起到保護(hù)下極靴2的作用，下極靴隔板8上端的隔套3外圓周設(shè)有通孔G，數(shù)量根據(jù)物鏡上的附件數(shù)量決定，可動(dòng)光闌、冷指、能譜儀等的附件通過通孔進(jìn)入隔套3。下極靴隔板下端的隔套3外圓周設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的通孔H，用于安裝物鏡極靴。隔圈3 起到隔離磁路和支撐上極靴1、下極靴2的作用。所述的上極靴1、下極靴2均選用高性能軟磁材料1J22。隔套3選用熱傳導(dǎo)材料
錫青銅。裝配時(shí)，上極靴1、下極靴2和隔套3對(duì)配，需保證同軸度。下極靴孔6與上極靴孔4的孔徑不同，上極靴孔4大，下極靴孔6小，以避免物鏡磁場通過下極靴孔6過量漏到樣品上，影響二次電子的收集。物鏡極靴的軸上場強(qiáng)分布通過S、D2、Di決定，與磁路的形狀關(guān)系甚小。上極靴1下端面&外緣直徑過大時(shí)，會(huì)徒然增大總的磁通量，倒圓錐形的錐角取為60° -70° (半圓錐角)左右，這樣既減少了總磁通量又由于在錐面部分鐵芯截面積逐步增大，可避免發(fā)生飽和。物鏡極靴中極靴端面F” F2、D1, D2是磁路的關(guān)鍵，經(jīng)過電子光學(xué)磁路計(jì)算得出，其余尺寸主要便于與其他零件配合及便于加工。
權(quán)利要求
1.一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，包括上極靴、下極靴和隔套；上極靴上端為圓柱形，下端為倒圓錐形，圓錐形的底端為平面F1,圓柱形上設(shè)有圓形螺紋孔A，用于與其他部件連接；圓形螺紋孔A下端設(shè)有錐形凹槽B，錐形凹槽B下端設(shè)有上極靴孔，上極靴孔的直徑為D1,上極靴孔與錐形凹槽B連接的部分設(shè)有倒角C ；圓形螺紋孔 A的直徑大于錐形凹槽B上端直徑，錐形凹槽B下端直徑大于上極靴孔的直徑；底端為平面 F1的外緣直徑為上極靴孔的直徑的三倍以上；倒圓錐形外圍還設(shè)有凸臺(tái)A，用于與隔套中的環(huán)形凹槽A過盈配合，環(huán)形凹槽A的端面與凸臺(tái)A的端面重合；所述的上極靴孔的長度大于或者等于上極靴孔的直徑；下極靴為圓錐形，頂部為平面F2,頂端設(shè)有下極靴孔，下極靴孔的直徑為D2，D2 < D1，下極靴孔下端設(shè)有錐形孔D，錐形孔D下端設(shè)有圓孔E，圓孔E下端為圓孔F，錐形孔D上端面的直徑與下極靴孔的直徑相同，下端面的直徑與圓孔E的直徑相同，圓孔F的直徑大于圓孔 E的直徑；下極靴圓錐形的底端外圍設(shè)有凸臺(tái)B，用于與隔套中的環(huán)形凹槽B過盈配合，環(huán)形凹槽B的端面與凸臺(tái)B的端面重合；所述的下極靴孔與錐形孔D的長度大于或者等于下極靴孔的直徑；平面F1與平面F2之間的距離為S，S與D根據(jù)電子光學(xué)計(jì)算得到；隔套為圓筒形，上下端分別設(shè)有環(huán)形凹槽A和環(huán)形凹槽B，用于過盈配合上極靴和下極靴，內(nèi)部還設(shè)有下極靴隔板，下極靴隔板位于下極靴錐形的外圍，下極靴隔板上端的隔套外圓周設(shè)有通孔G ；下極靴隔板下端的隔套外圓周設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的通孔H，用于安裝物鏡極靴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的圓形螺紋孔A外圍設(shè)有兩個(gè)小錐孔，小錐孔位于同一直徑上，起到標(biāo)記作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的凸臺(tái)A 與隔套中的環(huán)形凹槽A過盈配合，過盈量0. 003-0. 005mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的凸臺(tái)B 與隔套中的環(huán)形凹槽B過盈配合，過盈量0. 003-0. 005mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的通孔G 的數(shù)量根據(jù)物鏡上的附件數(shù)量決定，附件通過通孔進(jìn)入隔套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的上極靴、下極靴均選用高性能軟磁材料1J22。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的隔套選用熱傳導(dǎo)材料錫青銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，其特征在于，所述的上極靴中倒圓錐形的錐角為60° -70° (半圓錐角)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透射電子顯微鏡的物鏡極靴，包括上極靴、下極靴和隔套，裝配時(shí)，上極靴、下極靴和隔套對(duì)配，需保證同軸度。本發(fā)明中物鏡的上極靴與下極靴通過隔套實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力連接，磁特性效果好(由于無應(yīng)力)；上極靴與下極靴的小孔便于加工、工藝性好；隔套外圓周上的通孔便于安裝能譜儀等附件，可擴(kuò)展性強(qiáng)；極靴材料選用高性能軟磁材料1J22，可靠、效果好；采用了三段式連接方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便的特點(diǎn)，提高了實(shí)用性能；采用了優(yōu)異的熱傳導(dǎo)材料錫青銅，作為熱傳導(dǎo)材料和隔套，效果好、壽命長。
文檔編號(hào)H01J37/141GK102376515SQ20111034994
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者劉雪萍, 南國, 吳國增, 姚駿恩, 張亞彬, 張春熹, 范運(yùn)強(qiáng), 莫西, 董全林, 陳川, 陳楠, 高陽 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)