【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及电子显微镜。更具体地，本专利技术涉一种电子显微镜的信号放大系统、产品及探测信号放大方法。
技术介绍
1、目前，电子显微镜领域的探测器主要是pin(pin光电二极管)、pmt(光电倍增管)和mcp(微通道板)三种，三种探测器的探测原理不同，但输出均为电流信号，且根据实际情况，它们各自有不同的前置放大方案。这些放大方案利用放大器将电流信号转换成电压信号，这些前置放大器统称为前级放大器。
2、由于电子显微镜总体设计、束流大小以及探测器安装位置不同，其相应的输出信号幅值不相同，其总体在几百伏到几百毫伏甚至几伏的范围。此外，科研型电子显微镜中还会遇到调节束流以适应不同样品的情况。在这种情况下，需要全量程能够适合的信号放大器，以将前级放大器的信号调理成统一信号。现有技术的解决方案是根据不同型号、不同位置的探测器来计算并测量其输出信号强度，从而单独设计放大器，但是该种放大器缺乏通用性。另外，电子显微镜通常搭配能谱仪等进行应用，在实际应用中，能谱图像和电子显微镜的图像通常各需要一个成像采集接口，然而现有技术的放大器一般只提供单一接口，导致只能呈现一路图像，从而使得无法满足多类图像输出的需求。在一些场景中，需要增加转换器才能同时看到能谱仪和电子显微镜的图像，这造成了成本的增加。
3、有鉴于此，亟需提供一种电子显微镜的信号放大系统方案，以便提高信号放大系统的放大倍数的范围以及对成像系统的适用性。
技术实现思路
1、为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本
2、在第一方面中，本专利技术提供一种电子显微镜的信号放大系统，包括：多级放大电路，其包括级联的多个放大电路，用于对输入信号进行逐级可控的信号放大，其中所述输入信号来自于所述电子显微镜的探测器；信号处理电路，其与所述多级放大电路的输出端电连接并且用于对放大后的信号进行跟随或叠加处理；以及输出电路，其与所述信号处理电路电连接并且用于对从所述信号处理电路接收到的信号进行多路输出，其中所述多路输出用于向所述电子显微镜的不同成像系统分别进行输出。
3、在一些实施例中，所述多级放大电路至少包括串行连接的一级放大电路和二级放大电路，其中：所述一级放大电路包括连接的第一运算放大器和第一开关电路，其中所述第一开关电路的预定开启和闭合使得所述第一运算放大器对所述输入信号进行第一预定倍数的一级放大，以得到一级放大信号；和/或所述二级放大电路包括连接的第二运算放大器和第二开关电路，其中所述第二运算放大器用于根据从所述第二开关电路所获得的第二预定倍数对从所述一级放大电路接收到的一级放大信号进行二级放大，以得到二级放大信号。
4、在一些实施例中，信号放大系统还包括交流耦合电路，其串行连接于所述一级放大电路和二级放大电路之间，并且包括依次连接的隔直电路和偏置电压电路，以用于分别对所述一级放大信号执行隔离直流分量和提供偏置电压的操作。
5、在一些实施例中，信号放大系统还包括直流恢复电路，其输入端电连接于所述二级放大电路的输出端，以用于对所述二级放大信号进行直流恢复，其中所述信号处理电路用于对从所述二级放大电路直接接收到的所述二级放大信号和从所述直流恢复电路接收到的输出信号进行叠加操作，以便向所述输出电路输出叠加信号。
6、在一些实施例中，信号放大系统还包括直流恢复控制电路，其电连接于所述直流恢复电路并且包括第三开关电路，所述直流恢复控制电路用于接收直流恢复控制信号并且利用所述直流恢复控制信号来开启或闭合所述第三开关电路，以用于对直流恢复操作的控制。
7、在一些实施例中，所述直流恢复控制电路还包括低电压差分信号转晶体管-晶体管逻辑电路，其用于将作为所述直流恢复控制信号的低电压差分信号控制信号转换为晶体管-晶体管逻辑电平，以用于所述第三开关电路的开启或闭合。
8、在一些实施例中，所述低电压差分信号转晶体管-晶体管逻辑电路的输入端与所述电子显微镜的图像采集单元连接，以便从所述图像采集单元接收低电压差分信号控制信号。
9、在一些实施例中，所述输出电路包括差分输出电路和单端输出电路，其中所述差分输出电路包括差分运算放大器，其用于将放大后的信号转换成差分信号以便输出，所述单端输出电路包括第三运算放大器，其用于将放大后的信号叠加偏置电压以便输出。
10、在一些实施例中，信号放大系统还包括偏置控制电压电路，其分别电连接于所述差分输出电路和单端输出电路，以用于分别向所述差分输出电路和单端输出电路输出对应的偏置电压。
11、在一些实施例中，所述偏置控制电压电路包括数模转换电路和第四运算放大电路，其中所述数模转换电路连接到所述第四运算放大电路的同相输入端，而所述第四运算放大电路的输出端连接至其反相输入端以及所述差分运算放大器和第三运算放大器的反相输入端，以用于分别向所述差分输出电路和单端输出电路输出对应的偏置电压。
12、在第二方面中，本专利技术还提供一种电子显微镜，包括根据前述第一方面的任意一实施例所述的信号放大系统，还包括微控制单元，其用于对所述信号放大系统的第一开关电路、第二开关电路、和/或偏置控制电压电路分别进行相应的控制。
13、在第三方面中，本专利技术该提供一种电子显微镜探测信号放大方法，采用前述第二方面实施例中所述的电子显微镜。方法包括：所述多级放大电路接收来自于所述电子显微镜的探测器的输入信号,并对所述输入信号进行逐级可控的信号放大；所述信号处理电路根据放大后的信号进行跟随或叠加处理；所述输出电路根据所述信号处理电路接收到的信号进行多路输出，并输出至所述电子显微镜的不同成像系统。
14、通过如上所提供的电子显微镜的信号放大系统的方案，由于采用多级放大、信号处理电路和输出电路的电路设计，使得可以在保证信号放大系统的带宽不至于过大的情况下提高信号放大倍数的范围，从而可以满足较大量程的需求。另外，本方案还可以满足多类成像系统的需求，进而大大提高了本实施例的信号放大系统对成像系统的适用性。
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1.电子显微镜的信号放大系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的信号放大系统，其特征在于，其中所述多级放大电路至少包括串行连接的一级放大电路和二级放大电路，其中：
3.根据权利要求2所述的信号放大系统，其特征在于，还包括交流耦合电路，其串行连接于所述一级放大电路和二级放大电路之间，并且包括依次连接的隔直电路和偏置电压电路，以用于分别对所述一级放大信号执行隔离直流分量和提供偏置电压的操作。
4.根据权利要求2或3所述的信号放大系统，其特征在于，还包括直流恢复电路，其输入端电连接于所述二级放大电路的输出端，以用于对所述二级放大信号进行直流恢复，其中所述信号处理电路用于对从所述二级放大电路直接接收到的所述二级放大信号和从所述直流恢复电路接收到的输出信号进行叠加操作，以便向所述输出电路输出叠加信号。
5.根据权利要求4所述的信号放大系统，其特征在于，还包括直流恢复控制电路，其电连接于所述直流恢复电路并且包括第三开关电路，所述直流恢复控制电路用于接收直流恢复控制信号并且利用所述直流恢复控制信号来开启或闭合所述第三开关电路，以用于对直
6.根据权利要求5所述的信号放大系统，其特征在于，所述直流恢复控制电路还包括低电压差分信号转晶体管-晶体管逻辑电路，其用于将作为所述直流恢复控制信号的低电压差分信号控制信号转换为晶体管-晶体管逻辑电平，以用于所述第三开关电路的开启或闭合。
7.根据权利要求6所述的信号放大系统，其特征在于，所述低电压差分信号转晶体管-晶体管逻辑电路的输入端与所述电子显微镜的图像采集单元连接，以便从所述图像采集单元接收低电压差分信号控制信号。
8.根据权利要求1所述的信号放大系统，其特征在于，所述输出电路包括差分输出电路和单端输出电路，其中所述差分输出电路包括差分运算放大器，其用于将放大后的信号转换成差分信号以便输出，所述单端输出电路包括第三运算放大器，其用于将放大后的信号叠加偏置电压以便输出。
9.根据权利要求8所述的信号放大系统，其特征在于，还包括偏置控制电压电路，其分别电连接于所述差分输出电路和单端输出电路，以用于分别向所述差分输出电路和单端输出电路输出对应的偏置电压。
10.根据权利要求9所述的信号放大系统，其特征在于，所述偏置控制电压电路包括数模转换电路和第四运算放大电路，其中所述数模转换电路连接到所述第四运算放大电路的同相输入端，而所述第四运算放大电路的输出端连接至其反相输入端以及所述差分运算放大器和第三运算放大器的反相输入端，以用于分别向所述差分输出电路和单端输出电路输出对应的偏置电压。
11.电子显微镜，其特征在于，包括根据权利要求1-10的任意一项所述的信号放大系统，还包括微控制单元，其用于对所述信号放大系统的第一开关电路、第二开关电路、和/或偏置控制电压电路分别进行相应的控制。
12.电子显微镜探测信号放大方法，采用权利要求11所述的电子显微镜，其特征在于，方法包括：
...【技术特征摘要】
1.电子显微镜的信号放大系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的信号放大系统，其特征在于，其中所述多级放大电路至少包括串行连接的一级放大电路和二级放大电路，其中：
3.根据权利要求2所述的信号放大系统，其特征在于，还包括交流耦合电路，其串行连接于所述一级放大电路和二级放大电路之间，并且包括依次连接的隔直电路和偏置电压电路，以用于分别对所述一级放大信号执行隔离直流分量和提供偏置电压的操作。
4.根据权利要求2或3所述的信号放大系统，其特征在于，还包括直流恢复电路，其输入端电连接于所述二级放大电路的输出端，以用于对所述二级放大信号进行直流恢复，其中所述信号处理电路用于对从所述二级放大电路直接接收到的所述二级放大信号和从所述直流恢复电路接收到的输出信号进行叠加操作，以便向所述输出电路输出叠加信号。
5.根据权利要求4所述的信号放大系统，其特征在于，还包括直流恢复控制电路，其电连接于所述直流恢复电路并且包括第三开关电路，所述直流恢复控制电路用于接收直流恢复控制信号并且利用所述直流恢复控制信号来开启或闭合所述第三开关电路，以用于对直流恢复操作的控制。
6.根据权利要求5所述的信号放大系统，其特征在于，所述直流恢复控制电路还包括低电压差分信号转晶体管-晶体管逻辑电路，其用于将作为所述直流恢复控制信号的低电压差分信号控制信号转换为晶体管-晶体管逻辑电平，以用于所述第三开关电路的开启或闭合。
7.根据权利要求6...
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