一种电子显微及能谱原理实验教学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电子显微及能谱原理实验教学装置，属于实验教学领域，包括电子光路演示模块、可变真空操作演示模块、电子束通道开关操作演示模块、电子束聚焦过程演示模块、电子束扫描成像过程演示模块；通过演示电子显微镜镜筒内电子信号的产生及汇聚过程，使学生了解电子光源的产生机理、电子束汇聚方法及汇聚过程电子束斑直径的变化，可进行电镜操作步骤的演示，方便进行物镜的种类及应用特点、能谱、电子束内容的教学理、物镜的种类、电子与样品相互关系及能谱内容进行教学，利用本发明专利技术的装置可以对扫描电子显微过程的原理进行直观、简单且全面地讲解与演示，经长期使用验证，该装置是一种高效的教学装置。置是一种高效的教学装置。置是一种高效的教学装置。

【技术实现步骤摘要】
一种电子显微及能谱原理实验教学装置


[0001]本专利技术涉及实验教学领域，具体涉及一种电子显微及能谱原理实验教学装置。

技术介绍

[0002]随着对物质微纳米结构科学研究的深入，通过电子光学显微分析已成为重要研究方法。同时，伴随能谱技术的日益进步与成熟，配合电子显微仪器使用，使其由单一的显微功能丰富为集微区观察和成分分析一体，极大地扩展了应用范围，已经成为冶金、材料、机械、采矿、化学等学科最常用的表征手段之一，在相关科学研究领域发挥重要作用。所以，培养各相关学科领域学生尤为重要。因此，电子显微原理及能谱原理实验教学必不可少。
[0003]目前，电子显微及能谱原理实验教学主要依托电子显微镜进行，并未提供一种高效的实验教学装置，且存在以下缺点：
[0004]1.仪器机时紧张。电子显微及能谱实验耗时长，且仪器利用率高，机时预约多都处于饱和状态，无法提供足够的教学演示时间。
[0005]2.场地空间有限。电子显微镜安放要求较高，对振动、噪声、卫生、环境电磁场都有很高的要求，无法提供大规模的教学演示空间。
[0006]3.教学效果不佳。电子显微镜作为精密仪器，不允许非授权人员随意使用，学生很难通过动手使用获得直观的理解。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种电子显微及能谱原理实验教学装置，包括电子光路演示模块、可变真空操作演示模块、电子束通道开关操作演示模块、电子束聚焦过程演示模块、电子束扫描成像过程演示模块；
[0008]电子光路演示模块用于通过不同直径的LED灯演示电子显微镜中电子束汇聚过程中电子束斑尺寸变化规律；
[0009]可变真空操作演示模块用于通过开关控制不同指示灯的点亮、熄灭及指示灯颜色变化演示电子显微镜样品仓抽真空、卸真空操作过程真空状态变化；
[0010]电子束通道开关操作演示模块用于通过开关控制LED灯带和光纤的点亮、熄灭演示电子显微镜中电子束通道开关控制方式；
[0011]电子束聚焦过程演示模块用于通过控制不同位置的LED点亮演示电子显微镜聚焦过程电子束斑位置变化；
[0012]电子束扫描成像过程演示模块用于通过控制点阵点亮方式演示电子显微镜成像原理和过程。
[0013]所述电子光路演示模块包括3个不同直径的LED指示灯；使用直径26mm的LED指示灯模拟直径30微米的出射光源，使用直径16mm的LED指示灯模拟经第一聚光镜汇聚后形成直径3微米的汇聚束斑，使用直径11mm的LED指示灯模拟经第二聚光镜汇聚后形成直径0.3微米的汇聚束斑，使用直径5mm的LED指示灯模拟经末级物镜汇聚后形成直径1纳米的入射
电子束斑。
[0014]所述可变真空操作演示模块包括1个双色指示灯和一个单色指示灯，所述双色指示灯代表电子显微镜样品仓抽真空过程的状态变化，当样品仓为高真空状态时打开电子束通道。
[0015]所述电子束通道开关操作演示模块包括LED灯带、光纤，LED灯带分别安装于镜筒部分、样品仓部分，光纤安装于通道控制部分，装置供电后，镜筒部分的LED灯带点亮、通道控制部分的光纤点亮、样品仓部分的LED灯带不亮，代表电子束产生后，通道未被打开，电子束无法经过通道进入样品仓；当打开电子束通道，镜筒部分LED灯带亮，通道控制部分的光纤熄灭，样品仓部分的LED灯带点亮，代表电子束经由通道照亮样品仓。
[0016]所述电子束聚焦过程演示模块包括ON
‑
ON
‑
ON型自复位扭子开关和三个LED指示灯，其中仅有一个LED指示灯安装于样品位置，通过点亮不同位置的LED指示灯演示电子束在合焦、过焦、欠焦状态下的图像清晰度变化。
[0017]所述电子束扫描成像过程演示模块通过单片机控制16X16 LED点阵模拟电子显微镜电子扫描成像过程。
[0018]所述通道控制部分的光纤额定电压为12V，光纤嵌套在石英管中，石英管的长度为750mm、内径为6mm、外径为10mm，光纤的长度为750mm、直径为5mm。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术提出了一种电子显微及能谱原理实验教学装置，通过演示电子显微镜镜筒内电子信号的产生及汇聚过程，使学生了解电子光源的产生机理、电子束汇聚方法及汇聚过程电子束斑直径的变化，同时可进行电镜操作步骤的演示，方便进行物镜的种类及应用特点、能谱、电子束内容的教学，此外，利用本专利技术的装置可以对扫描电子显微过程的原理进行直观、简单且全面地讲解与演示，经长期使用验证，该装置是一种高效的教学装置。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中电子显微及能谱原理实验教学装置的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术中所述装置的外观示意图；
[0023]图3为本专利技术中所述装置的显示面板示意图；
[0024]图4为本专利技术中电子光路演示模块效果图；
[0025]图5为本专利技术中电磁透镜原理图，其中(a)为电磁透镜原理，(b)为物镜分类；
[0026]图6为本专利技术中电镜操作步骤演示模块效果图；
[0027]图7为本专利技术中电子束聚焦过程演示模块效果图，其中，(a)为合焦状态，(b)为过焦状态，(c)为欠焦状态；
[0028]图8为本专利技术中电子束扫描成像过程演示模块效果图；
[0029]图9为本专利技术中利用所述装置实现的电子显微镜成像原理的效果图；
[0030]图10为本专利技术中能谱原理图，其中(a)为特征X射线信号产生原理，(b)为铁元素的特征X射线能量值；
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施实例对专利技术做进一步说明。本专利技术将电子显微镜及能谱
配件工作原理、使用过程模块化，使用可见光模拟复杂的电子显微过程，通过“演示+讲解”的方式来完成各模块功能及原理的教学。
[0032]如图1所示，一种电子显微及能谱原理实验教学装置，包括电子光路演示模块、可变真空操作演示模块、电子束通道开关操作演示模块、电子束聚焦过程演示模块、电子束扫描成像过程演示模块；
[0033]电子光路演示模块用于通过不同直径的LED灯演示电子显微镜中电子束汇聚过程中电子束斑尺寸变化规律；
[0034]可变真空操作演示模块用于通过开关控制不同指示灯的点亮、熄灭及指示灯颜色变化演示电子显微镜样品仓抽真空、卸真空操作过程真空状态变化；
[0035]电子束通道开关操作演示模块用于通过开关控制LED灯带和光纤的点亮、熄灭演示电子显微镜中电子束通道开关控制方式；
[0036]电子束聚焦过程演示模块用于通过控制不同位置的LED点亮演示电子显微镜聚焦过程电子束斑位置变化；
[0037]电子束扫描成像过程演示模块用于通过控制点阵点亮方式演示电子显微镜成像原理和过程。
[0038]所述电子光路演示模块包括3个不同直径的LED指示灯；使用直径26mm的LED指示灯模拟直径30微米的出射光源，使用直径16mm的LED指示灯模拟经第一聚光镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子显微及能谱原理实验教学装置，其特征在于，包括电子光路演示模块、可变真空操作演示模块、电子束通道开关操作演示模块、电子束聚焦过程演示模块、电子束扫描成像过程演示模块；电子光路演示模块用于通过不同直径的LED灯演示电子显微镜中电子束汇聚过程中电子束斑尺寸变化规律；可变真空操作演示模块用于通过开关控制不同指示灯的点亮、熄灭及指示灯颜色变化演示电子显微镜样品仓抽真空、卸真空操作过程真空状态变化；电子束通道开关操作演示模块用于通过开关控制LED灯带和光纤的点亮、熄灭演示电子显微镜中电子束通道开关控制方式；电子束聚焦过程演示模块用于通过控制不同位置的LED点亮演示电子显微镜聚焦过程电子束斑位置变化；电子束扫描成像过程演示模块用于通过控制点阵点亮方式演示电子显微镜成像原理和过程。2.根据权利要求1所述的一种电子显微及能谱原理实验教学装置，其特征在于，所述电子光路演示模块包括3个不同直径的LED指示灯；使用直径d1的LED指示灯模拟直径30微米的出射光源，使用直径d2的LED指示灯模拟经第一聚光镜汇聚后形成直径3微米的汇聚束斑，使用直径d3的LED指示灯模拟经第二聚光镜汇聚后形成直径0.3微米的汇聚束斑，使用直径d4的LED指示灯模拟经末级物镜汇聚后形成直径1纳米的入射电子束斑。3.根据权利要求1所述的一种电子显微及能谱原理实验教学装置，其特征在于，所述可变真空操作演示模块包括1个双色指示灯和一个单色指示灯，所述双色指示灯代表电子显微镜样品仓抽真...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾峥嵘，于凯，杨波，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：