一种电镜像散及消像散的演示装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电镜像散及消像散的演示装置及方法。电镜像散及消像散的演示装置的第一弧矢面杆的两个端点与第二弧矢面杆的两个端点均位于第一平面，第一子午面杆的两个端点与第二子午面杆的两个端点均位于第二平面，第一平面和第二平面相互垂直；顶部弹性圈、中间弹性圈和底部弹性圈分别设置在四个杆的顶部、中部和底部；底板上设置有相互垂直交叉的第一刻度凹槽和第二刻度凹槽；第一弧矢面杆和第二弧矢面杆可滑动的设置在第一刻度凹槽上，第一子午面杆和第二子午面杆可滑动的设置在第二刻度凹槽上。采用本发明专利技术的电镜像散及消像散的演示装置及方法，能够直观方便的模拟像散和消像散原理。

A Demonstration Device and Method for Electron Microscopic Astigmatism and Astigmatism Dispersion

【技术实现步骤摘要】
一种电镜像散及消像散的演示装置及方法
本专利技术涉及电镜像散
，特别是涉及一种电镜像散及消像散的演示装置及方法。
技术介绍
像散和消像散都是光学上的概念，其中像散是光学像差的一种，它会带来图像的模糊。电子显微镜(简称电镜)使用电子束成像，电子束遵循电子光学的规律，不是使用玻璃透镜成像，而是使用电磁透镜成像。在电镜中，理想中的物镜磁场是轴对称分布的，如果没有其他像差影响，理论上电子束在光轴上会被汇聚成一个圆形的焦斑，得到的图像是没有畸变的。如果从几何光学解释，聚焦光束相互垂直的子午面(子午面指物点的主光线与光轴所构成的平面)和弧矢面(弧矢面为过光轴且与子午面相垂直的面)上光束都聚焦到同一焦点上。但是由于电镜镜筒中存在许多缺陷，比如各部件的机械加工偏差、极靴瑕疵和光阑孔脏污等导致透镜磁场不能呈轴对称分布，导致轴向像散存在，即电子束在子午面和弧矢面上分别聚焦在光轴上不同的点导致焦斑的弥散，像散的存在会导致图片明显的畸变。电镜中配置有消像散器，是一种电磁线圈，电磁线圈产生的磁场可以矫正透镜磁场，使之呈圆柱对称性。虽然如今电镜软件已有自动消像散的算法和设置，但是在高倍率情况下，还是手动消像散最为有效。所以了解像散及消像散的原理，在电镜学习和操作中非常重要。如果想用演示装置演示电镜中的像散及消像散，最自然的方法是借用光学的像散和消像散的原理进行演示，需要几组透镜、光具座和光源。透镜和光源置于光具座上，通过加入柱状透镜来实现有像散的效果，然后再加入反方向柱状透镜来演示消像散的效果。但是这个方法有很多缺点的，首先整套装置需要搭建，且对场地和光线都有要求，如若使用强光需要使用防护眼镜，如若使用普通光源，观察效果不好。其次演示消像散只能演示效果，不能演示原理。最主要的是看不到光路行进，聚焦点变化不明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电镜像散及消像散的演示装置及方法，使用机械装置模拟光学装置，更为直观、方便的模拟像散和消像散原理。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种电镜像散及消像散的演示装置，包括：第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆、第二子午面杆、顶部弹性圈、中间弹性圈、底部弹性圈和底板；所述第一弧矢面杆与所述第二弧矢面杆交叉形成第一交点；所述第一子午面杆与所述第二子午面杆交叉形成第二交点；所述第一弧矢面杆的两个端点与所述第二弧矢面杆的两个端点均位于第一平面上；所述第一子午面杆的两个端点与所述第二子午面杆的两个端点均位于第二平面上；所述第一平面与所述第二平面相互垂直；所述顶部弹性圈均与第一弧矢面杆顶部、第二弧矢面杆顶部、第一子午面杆顶部和第二子午面杆顶部固定连接；所述中间弹性圈均与第一弧矢面杆中部、第二弧矢面杆中部、第一子午面杆中部和第二子午面杆中部固定连接；所述底部弹性圈均与第一弧矢面杆底部、第二弧矢面杆底部、第一子午面杆底部和第二子午面杆底部固定连接；所述底板上设置有第一刻度凹槽和第二刻度凹槽；所述第一刻度凹槽和第二刻度凹槽相互垂直交叉；所述第一弧矢面杆的底端和所述第二弧矢面杆的底端可滑动的设置在所述第一刻度凹槽的两侧；所述第一子午面杆的底端和第二子午面杆的底端可滑动的设置在所述第二刻度凹槽的两侧；所述第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点、所述顶部弹性圈的中心点、所述中间弹性圈的中心点和所述底部弹性圈的中心点均位于同一条直线上。可选的，所述镜像散及消像散的演示装置，还包括：第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块；所述第一弧矢面杆的底端通过所述第一滑块可滑动的设置在所述第一刻度凹槽上；所述第二弧矢面杆的底端通过所述第二滑块可滑动的设置在所述第一刻度凹槽上；所述第一子午面杆的底端通过所述第三滑块可滑动的设置在所述第二刻度凹槽上；所述第二子午面杆的底端可滑动的设置在所述第二刻度凹槽上。可选的，所述顶部弹性圈、所述中间弹性圈和所述底部弹性圈的材质均为弹性体。可选的，所述底板的材质为钢、铜、铝中的一种。可选的，所述第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块和所述第四滑块的材质为钢或铜。本专利技术还提供一种电镜像散的演示方法，应用于上述电镜像散及消像散的演示装置，所述电镜像散的演示方法，包括：将所述演示装置调至无像散状态；所述无像散状态为第一弧矢面杆的底端、第二弧矢面杆的底端、第一子午面杆的底端和第二子午面杆的底端距离第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点的长度均相等，并且第一交点与第二交点接触；移动第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆和第二子午面杆，使中间弹性圈保持在圆形，顶部弹性圈和底部弹性圈的形状变为椭圆形，并且第一交点与第二交点分开，像散现象产生。可选的，所述移动第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆和第二子午面杆，使顶部弹性圈和底部弹性圈的形状变为椭圆形，具体包括：将所述第一弧矢面杆的底端和所述第二弧矢面杆的底端反向移动相同距离；将所述第一子午面杆的底端和所述第二子午面杆的底端同向移动相同距离；所述第一子午面杆的底端和所述第二子午面杆的底端的移动距离与所述第一弧矢面杆的底端和所述第二弧矢面杆的底端的移动距离相等。本专利技术还提供一种电镜消像散的演示方法，应用于上述电镜像散及消像散的演示装置，所述电镜消像散的演示方法，包括：将所述演示装置调至像散状态；所述像散状态为第一弧矢面杆的底端和第二弧矢面杆的底端距离第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点的长度相等，第一子午面杆的底端和第二子午面杆的底端距离第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点的长度相等，所述第一弧矢面杆的底端和所述第二弧矢面杆的底端距离所述交叉点的长度不等于第一子午面杆的底端和第二子午面杆的底端距离所述交叉点的长度，并且第一交点与第二交点分开；移动第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆和第二子午面杆，使中间弹性圈保持在圆形，顶部弹性圈和底部弹性圈的形状变为圆形，并且第一交点与第二交点接触，像散现象消除。可选的，所述移动第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆和第二子午面杆，使顶部弹性圈和底部弹性圈的形状变为圆形，具体包括：移动所述第一弧矢面杆的底端、所述第二弧矢面杆的底端、所述第一子午面杆的底端和所述第二子午面杆的底端，使所述第一弧矢面杆的底端、所述第二弧矢面杆的底端、所述第一子午面杆的底端和所述第二子午面杆的底端距离第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点的长度均相等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种电镜像散及消像散的演示装置，通过将第一弧矢面杆和第二弧矢面杆形成的平面作为第一平面，将第一子午面杆和第二子午面杆形成的平面作为第二平面，两平面相互垂直，第一平面模拟光学中的弧矢面，第二平面模拟光学中的子午面；顶部弹性圈和底部弹性圈分别模拟光学中的束斑形状，如果第一交点和第二交点重合表示子午面和弧矢面的焦距一致，能够聚焦到同一点上，无像散产生；如果第一交点和第二交点分开表示子午面和弧矢面的焦距不一致，不能够聚焦到同一点上，出现了像散；并且通过在底板设置两条相互垂直交叉的刻度凹槽，能够模拟光学或者电子光学中的像散情况：如果顶部弹性圈和底部弹性圈的形状均为圆形，则无像散产生，如果顶部弹性圈和底部弹性圈的形状均为椭圆形，则出现了像散。通过本专利技术的电镜像散及消像散的演示装置，使用机械装置模拟光学装置，更为直观、方便的模拟像散和消像散原理。本专利技术还提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电镜像散及消像散的演示装置，其特征在于，包括：第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆、第二子午面杆、顶部弹性圈、中间弹性圈、底部弹性圈和底板；所述第一弧矢面杆与所述第二弧矢面杆交叉形成第一交点；所述第一子午面杆与所述第二子午面杆交叉形成第二交点；所述第一弧矢面杆的两个端点与所述第二弧矢面杆的两个端点均位于第一平面上；所述第一子午面杆的两个端点与所述第二子午面杆的两个端点均位于第二平面上；所述第一平面与所述第二平面相互垂直；所述顶部弹性圈均与第一弧矢面杆顶部、第二弧矢面杆顶部、第一子午面杆顶部和第二子午面杆顶部固定连接；所述中间弹性圈均与第一弧矢面杆中部、第二弧矢面杆中部、第一子午面杆中部和第二子午面杆中部固定连接；所述底部弹性圈均与第一弧矢面杆底部、第二弧矢面杆底部、第一子午面杆底部和第二子午面杆底部固定连接；所述底板上设置有第一刻度凹槽和第二刻度凹槽；所述第一刻度凹槽和第二刻度凹槽相互垂直交叉；所述第一弧矢面杆的底端和所述第二弧矢面杆的底端可滑动的设置在所述第一刻度凹槽的两侧；所述第一子午面杆的底端和第二子午面杆的底端可滑动的设置在所述第二刻度凹槽的两侧；所述第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点、所述顶部弹性圈的中心点、所述中间弹性圈的中心点和所述底部弹性圈的中心点均位于同一条直线上。...

【技术特征摘要】
1.一种电镜像散及消像散的演示装置，其特征在于，包括：第一弧矢面杆、第二弧矢面杆、第一子午面杆、第二子午面杆、顶部弹性圈、中间弹性圈、底部弹性圈和底板；所述第一弧矢面杆与所述第二弧矢面杆交叉形成第一交点；所述第一子午面杆与所述第二子午面杆交叉形成第二交点；所述第一弧矢面杆的两个端点与所述第二弧矢面杆的两个端点均位于第一平面上；所述第一子午面杆的两个端点与所述第二子午面杆的两个端点均位于第二平面上；所述第一平面与所述第二平面相互垂直；所述顶部弹性圈均与第一弧矢面杆顶部、第二弧矢面杆顶部、第一子午面杆顶部和第二子午面杆顶部固定连接；所述中间弹性圈均与第一弧矢面杆中部、第二弧矢面杆中部、第一子午面杆中部和第二子午面杆中部固定连接；所述底部弹性圈均与第一弧矢面杆底部、第二弧矢面杆底部、第一子午面杆底部和第二子午面杆底部固定连接；所述底板上设置有第一刻度凹槽和第二刻度凹槽；所述第一刻度凹槽和第二刻度凹槽相互垂直交叉；所述第一弧矢面杆的底端和所述第二弧矢面杆的底端可滑动的设置在所述第一刻度凹槽的两侧；所述第一子午面杆的底端和第二子午面杆的底端可滑动的设置在所述第二刻度凹槽的两侧；所述第一刻度凹槽和第二刻度凹槽的交叉点、所述顶部弹性圈的中心点、所述中间弹性圈的中心点和所述底部弹性圈的中心点均位于同一条直线上。2.根据权利要求1所述的电镜像散及消像散的演示装置，其特征在于，所述镜像散及消像散的演示装置，还包括：第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块；所述第一弧矢面杆的底端通过所述第一滑块可滑动的设置在所述第一刻度凹槽上；所述第二弧矢面杆的底端通过所述第二滑块可滑动的设置在所述第一刻度凹槽上；所述第一子午面杆的底端通过所述第三滑块可滑动的设置在所述第二刻度凹槽上；所述第二子午面杆的底端可滑动的设置在所述第二刻度凹槽上。3.根据权利要求1所述的电镜像散及消像散的演示装置，其特征在于，所述顶部弹性圈、所述中间弹性圈和所述底部弹性圈的材质均为弹性体。4.根据权利要求1所述的电镜像散及消像散的演示装置，其特征在于，所述底板的材质为钢、铜、铝中的一种。5.根据权利要求2所述的电镜像散及消像散的演示装置，其特征在于，所述第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块和所述第四滑块的材质为钢或铜。6.一种电镜像散的演示方法，其特征在于，所述演示方法基于权利要求1-5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尚，马清，王颖，黄梦诗，刘海涛，周彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44