【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及扫描电镜，具体涉及一种扫描电镜样品室及其快速放气方法。
技术介绍
1、扫描电镜需要在真空环境下进行操作，主要原因是为了保证电子光学系统能正常、稳定地工作，电子枪和镜筒内部都需要有很高的真空度。真空度越高，越能减少对入射电子的散射，并能延长电子枪阴极的寿命，还会降低高压电极间的放电、打火等对电子束通道的污染。此外，样品表面容易受到氧气、水分和其他气体分子的影响，这些分子会在样品表面形成气体层，导致电子束被散射，从而影响扫描电镜的分辨率和图像质量。真空环境也能够减少电子束和样品之间的相互作用，这有助于保护样品和扫描电镜。在真空环境下，电子束不会被空气分子散射，从而能够更准确地扫描样品表面并获取更高质量的图像。所以在扫描电镜操作前，需要将电镜室内部的气体抽出，以建立所需的真空环境，这个过程称为抽真空。抽真空需要由真空泵来完成，通常扫描电镜会配置机械泵与分子泵的组合来抽样品室真空。机械泵作为预抽泵和分子泵的前级，抽真空时先打开机械泵抽样品室粗真空，等样品室真空度达到分子泵的启动阈值后，再启动分子泵，用分子泵抽样品室到所需的高真空度。
2、扫描电镜在进行更换样品操作或设备维护时，经常要打开样品室，这就需要先对样品室真空系统放气(破空)。而分子泵工作时，叶片处于高速旋转，转速可达1000r/s，在高真空时，由于阻力很小，分子泵在电源关闭后，仍然会持续转动很长时间，在分子泵的转速降至足够低之前，如果样品室腔体突然破空或快速放气，高速旋转的叶片会遭遇气体冲击或共振，可能造成分子泵严重的损伤或损坏。所以，扫描电镜在进行样
3、由于分子泵中高速旋转的叶片在高真空中环境中需要持续转动很长时间(十分钟至半小时)，速度才能降至低速。为了缩短换样时间，扫描电镜通常配置两个真空放气阀，一个是小孔径放气阀(放气孔直径约0.5mm)，可以进行慢速放气，用来给分子泵高速时做减速。另一个是大孔径放气阀(放气孔直径大于1.5mm)，待分子泵转速降低至一定速度(约为满速的20％)以下，用来给扫描电镜样品室做快速放气。
4、扫描电镜做样品室真空放气(破空)时，分为两个阶段，第一个阶段，先打开小孔真空放气阀，给分子泵叶片减速，一段时间后，待分子泵转速降低至限值以下，进入第二个阶段，再打开大孔径放气阀进行快速放气破空，直至扫描电镜样品室内部气压升至大气压强，打开样品室门。
5、但是这种扫描电镜需要配置两路放气装置，每一路放气装置都包括放气法兰、真空阀、真空管路及电气控制线路，存在占用空间大、物料成本较高、不利于设备小型化的问题。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的在于提供一种扫描电镜样品室及其快速放气方法，以解决现有技术中扫描电镜样品室存在占用空间大、成本高、不利于小型化设计的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种扫描电镜样品室，包括：
4、样品室，其上仅设有一个供外部气体进入所述样品室内的放气孔；
5、放气阀，与所述放气孔密封连接，用于控制所述放气孔与外部气体连通或断开；
6、控制器，与所述放气阀电连接，用于通过周期性脉冲信号控制所述放气阀周期性的开启或关闭所述放气孔。
7、进一步地，所述放气孔的孔径大于1.5mm。
8、进一步地，所述放气阀为真空放气阀。
9、进一步地，所述放气阀还包括用于控制所述阀板开启或关闭的继电器，所述控制器与所述继电器电连接，所述继电器受控于所述控制器发出的周期性脉冲信号控制所述阀板的开启或关闭。
10、进一步地，当所述周期性脉冲信号的脉冲值为0时，所述继电器断开，所述阀板处于关闭所述放气孔的关闭状态；当所述周期性脉冲信号的脉冲值为1时，所述继电器接通，所述阀板处于打开所述放气孔的开启状态。
11、进一步地，所述周期性脉冲信号的脉冲占空比不大于2％。
12、进一步地，所述周期性脉冲信号的脉冲周期为1～3s，所述周期性脉冲信号中的脉冲宽度为4～20ms。
13、一种扫描电镜样品室的快速放气方法，包括：
14、实时获取扫描电镜上分子泵的转速；
15、当分子泵的转速高于预设转速阈值时，通过周期性脉冲信号控制放气阀周期性的开启或关闭以对样品室进行慢速放气；
16、当分子泵的转速不高于预设转速阈值时，通过控制信号控制放气阀保持开启状态以对样品室进行快速放气。
17、进一步地，所述预设转速阈值为分子泵额定工作转速的15％～25％。
18、进一步地，当所述周期性脉冲信号的脉冲值为0时，所述放气阀处于关闭所述放气孔的关闭状态；当所述周期性脉冲信号的脉冲值为1时，所述放气阀处于打开所述放气孔的开启状态；所述周期性脉冲信号中脉冲值为1的部分的脉冲占空比不大于2％。
19、本专利技术技术方案，具有如下优点：
20、1.本专利技术提供的扫描电镜样品室，仅在样品室上设置一个放气孔及放气阀进行样品室的破空放气，在样品室前期放气阶段，由控制器发出的周期性脉冲信号控制放气阀周期性的开启或关闭放气孔，使大孔径的放气孔可以均匀慢速地给样品室进行放气，达到与小孔径的放气孔相同的放气效果，其放气流量可以保证分子泵在尽量短的时间内安全停机。与传统扫描电镜样品室配置两个真空放气阀两个孔径大小不同放气孔的方式相比，在以同样短的时间完成样品室放气破空并保证分子泵安全停机的前提下，可以节省一路真空放气阀(包括放气法兰、真空阀、真空管路及电控线路等)，有利于减少扫描电镜的体积，节省空间，节省物料和成本，实现扫描电镜的小型化设计。
21、2.本专利技术提供的扫描电镜样品室，放气孔的孔径大于1.5mm，在样品室前期慢速放气阶段，1.5mm孔径的放气孔周期性的开启和闭合可以满足样品室均匀慢速放气的要求；在样品室后期快速放气阶段，1.5mm孔径的放气孔保持开启状态可以满足样品室快速放气的要求。
22、3.本专利技术提供的扫描电镜样品室，周期性脉冲信号的脉冲占空比不大于2％时，放气阀处于开启状态的时间占比也不大于2％，有利于保持均匀缓慢放气的效果，避免样品室前期放气过快对分子泵安全的影响。
23、4.本专利技术提供的扫描电镜样品室快速放气方法，当分子泵的转速高于预设转速阈值时，通过周期性脉冲信号控制放气阀周期性的开启或关闭以对样品室进行慢速放气，可以在样品室前期放气阶段实现均匀慢速放气，保证分子泵的安全性；当分子泵的转速不高于预设转速阈值时，通过控制信号控制放气阀保持开启状态以对样品室进行快速放气，可以在样品室后期放气阶段实现快速放气，缩短放气时间。
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1.一种扫描电镜样品室，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述放气孔的孔径大于1.5mm。
3.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述放气阀(3)为真空放气阀。
4.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述放气阀(3)包括阀板和用于控制所述阀板开启或关闭的继电器，所述控制器与所述继电器电连接，所述继电器受控于所述控制器发出的周期性脉冲信号控制所述阀板的开启或关闭。
5.根据权利要求4所述的扫描电镜样品室，其特征在于，当所述周期性脉冲信号的脉冲值为0时，所述继电器断开，所述放气阀(3)处于关闭所述放气孔的关闭状态；当所述周期性脉冲信号的脉冲值为1时，所述继电器接通，所述放气阀(3)处于打开所述放气孔的开启状态。
6.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述周期性脉冲信号的脉冲占空比不大于2％。
7.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述周期性脉冲信号的脉冲周期为1～3s，所述周期性脉冲信号中的脉冲宽度为4～20ms。>
8.一种基于根据权利要求1－7中任意一项所述的扫描电镜样品室的快速放气方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的扫描电镜样品室的快速放气方法，其特征在于，所述预设转速阈值为分子泵(2)额定工作转速的15％～25％。
10.根据权利要求8所述的扫描电镜样品室的快速放气方法，其特征在于，当所述周期性脉冲信号的脉冲值为0时，所述放气阀(3)处于关闭所述放气孔的关闭状态；当所述周期性脉冲信号的脉冲值为1时，所述放气阀(3)处于打开所述放气孔的开启状态；所述周期性脉冲信号中脉冲值为1的部分的脉冲占空比不大于2％。
...【技术特征摘要】
1.一种扫描电镜样品室，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述放气孔的孔径大于1.5mm。
3.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述放气阀(3)为真空放气阀。
4.根据权利要求1所述的扫描电镜样品室，其特征在于，所述放气阀(3)包括阀板和用于控制所述阀板开启或关闭的继电器，所述控制器与所述继电器电连接，所述继电器受控于所述控制器发出的周期性脉冲信号控制所述阀板的开启或关闭。
5.根据权利要求4所述的扫描电镜样品室，其特征在于，当所述周期性脉冲信号的脉冲值为0时，所述继电器断开，所述放气阀(3)处于关闭所述放气孔的关闭状态；当所述周期性脉冲信号的脉冲值为1时，所述继电器接通，所述放气阀(3)处于打开所述放气孔的开启状态。
6.根据权利要求1所述的扫描电...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨聚星，
申请(专利权)人：北京中科科仪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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