一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109884097 A(43)申请公布日 2019.06.14

(21)申请号 201910143821.3(22)申请日 2019.02.27

(71)申请人 内蒙古科技大学

地址 014010 内蒙古自治区包头市昆都仑

区阿尔丁大街7号内蒙古科技大学(72)发明人 曹亚楠　段宝玉　谭心　赵瑞超　

张邦文　王海燕　诸葛晨昱　李一鸣　霍文霞　段宝龙　(74)专利代理机构 北京挺立专利事务所(普通

合伙) 11265

代理人 贾楠楠(51)Int.Cl.

G01N 23/20016(2018.01)G01N 23/20(2018.01)G01N 23/203(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

G01N 23/2251(2018.01)

CN 109884097 A()发明名称

一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置

(57)摘要

本发明公开了一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，包括固定在扫描电镜观察台面的机座，所述机座上开设有开槽，开槽的后侧机座上设有固定板，所述固定板上固定有伺服电机，在伺服电机的转子上固定有主动同步带轮；所述开槽的两侧设有托臂；在托臂上设有轴孔，在托臂上通过转轴安装有活动臂；所述活动臂上开设有U型槽，在转轴上且位于活动臂U型槽内固定有从动同步带轮；在转轴的一侧通过联轴器连接有转角检测传感器；所述活动臂的前端面固定有楔形探头，在探头的上表面固定有样品台，在样品台的两侧固定有样品夹等结构；该装置降低探头和样品台碰撞事故率、节约实验时间成本，使扫描电镜设备更容易升级到透射电镜技术级别。

CN 109884097 A

权　利　要　求　书

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1.一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于，包括固定在扫描电镜观察台面的机座，所述机座上开设有开槽，开槽的后侧机座上设有固定板，所述固定板上固定有伺服电机，在伺服电机的转子上固定有主动同步带轮；所述开槽的两侧设有托臂；在托臂上设有轴孔，在托臂上通过转轴安装有活动臂；所述活动臂上开设有U型槽，在转轴上且位于活动臂U型槽内固定有从动同步带轮；在转轴的一侧通过联轴器连接有转角检测传感器；所述活动臂的前端面固定有楔形探头，在探头的上表面固定有样品台，在样品台的两侧固定有样品夹；所述主动同步带轮与从动同步带轮通过同步带连接。

2.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：所述转轴为阶梯转轴。

3.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：所述探头通过销轴可拆卸的与活动臂固定连接，探头与活动臂对接面设为凸面，在凸起上设有销孔，所述活动臂与探头对接上设为凹面，在探头上设有销孔，且两者销孔的位置一致，探头安插在活动臂的凹面内，并由销轴固定。

4.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：以SEM电子束相垂直平面为0°面，可以使任意SEM的电子束与探头平面夹角在-30°至150°或-15°至165°或-5°至175°或0°至180°中任意一夹角范围内。

5.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：所述转轴通过轴承与拖臂固定，且轴承为滚珠轴承。

6.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：所述活动臂与转轴通过键槽配合的形式安装。

7.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：所述主动同步带轮与伺服电机通过键槽配合的形式安装。

8.根据权利要求1所述的可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于：所述伺服电机与固定板之间设有一层橡胶垫。

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一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置

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技术领域

[0001]本发明涉及扫描电镜观测实验装置领域，是一种新型的扫描电镜（SEM）实验的装置，具体为一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置。背景技术[0002]扫描电镜中的t-EBSD分析技术主要应用于大形变金属中的晶体结构取向分析、氧化物薄膜及金属氧化层的二维晶体结构分析、金属间超细晶粒织构分析、纳米颗粒物晶体结构及基体中的纳米相生长机制等研究。

[0003]在实验时需要根据不同的样品厚度、不同需求加速电压和不同目标区域原子质量来实时调节样品和探头之间的夹角。现有调节主要有两种，但在实验操作中都有其局限性。第一种方式，扫描电镜试样台可以面向探头方向倾转，通过倾转试样台可以实现调节。其角度可以随意调节，看似方便，但要随时调节试样和探测器之间距离，因样品和伸进扫描电镜中的探头之间距离在10mm左右，加之透射电镜样品薄小，在实验过程中，极易发生探头和样品台碰撞事故，造成巨大的损失。[0004]另外的一种方式，如果扫描电镜试样台倾转方向不能使探头和样品之间夹角改变，可外加预先准备好的一系列有一定夹角的试样台，再根据不同样品，尝试换取不同夹角的试样台。但是预先准备实验台的过程，需要大量尝试，实验量大，时间成本高，实施困难。即使观测一种材质的样品，每次制取的透射电镜样品厚度必然不同，且相差可能较大，而实际的实验中往往需要多次观测多种材质的样品，用固定角度的试样台，必然对测试结果和效果有所影响。因此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。发明内容

[0005]本发明的目的在于提供一种针对新的t-EBSD技术开发，降低探头和样品台碰撞事故率、节约实验时间成本，让t-EBSD技术尽快商业化，使扫描电镜设备更容易升级到透射电镜技术级别，透射电镜实验压力，使之更好更专心地攻克亚纳米和皮米级科学问题。[0006]一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，其特征在于，包括固定在扫描电镜观察台面的机座，所述机座上开设有开槽，开槽的后侧机座上设有固定板，所述固定板上固定有伺服电机，在伺服电机的转子上固定有主动同步带轮；所述开槽的两侧设有托臂；在托臂上设有轴孔，在托臂上通过转轴安装有活动臂；所述活动臂上开设有U型槽，在转轴上且位于活动臂U型槽内固定有从动同步带轮；在转轴的一侧通过联轴器连接有转角检测传感器；所述活动臂的前端面固定有楔形探头，在探头的上表面固定有样品台，在样品台的两侧固定有样品夹；所述主动同步带轮与从动同步带轮通过同步带连接。[0007]优选地，所述转轴为阶梯转轴。[0008]优选地，所述探头通过销轴可拆卸的与活动臂固定连接，探头与活动臂对接面设为凸面，在凸起上设有销孔，所述活动臂与探头对接上设为凹面，在探头上设有销孔，且两者销孔的位置一致，探头安插在活动臂的凹面内，并由销轴固定。

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优选地，以SEM电子束相垂直平面为0°面，可以使任意SEM的电子束与探头平面夹

角在-30°至150°或-15°至165°或-5°至175°或0°至180°中任意一夹角范围内。[0010]优选地，所述转轴通过轴承与拖臂固定，且轴承为滚珠轴承。[0011]优选地，所述活动臂与转轴通过键槽配合的形式安装。[0012]优选地，所述主动同步带轮与伺服电机通过键槽配合的形式安装。[0013]优选地，所述伺服电机与固定板之间设有一层橡胶垫。

[0014]本发明的有益效果在于完全可以避免现在扫描电镜试样台与探头极易发生EBSD探头和样品台碰撞事故的发生，而且能够另外一种方式中影响测试结果和效果的问题；同时，能够适用于任意SEM，使得TEM样品得到透射电子束下的形貌像和菊池线信息。附图说明

[0015]图1为本发明的结构示意图。[0016]图2为本发明的爆炸结构示意图。

[0017]图3为本发明的探头与活动臂对接示意图。[0018]图4为本发明的活动臂结构示意图。[0019]图中，机座1，开槽1-1，固定板2，伺服电机3，主动同步带轮4，托臂5，轴孔5-1，活动臂6，U型槽6-1，从动同步带轮7，转角检测传感器8，探头9，样品台10，样品夹11，同步带12，转轴13。

具体实施方式

[0020]如图所示，本发明设计了一种可倾转透射模式电子背散射衍射实验装置，主要包括固定在扫描电镜观察台面的机座1，所述机座1上开设有开槽1-1，开槽1-1的后侧机座1上焊接有固定板2，所述固定板2上通过四条螺栓固定有伺服电机3，四条螺栓能够保证伺服电机3稳定的固定在机座1上，考虑到伺服电机3在工作时可能会产生振动，螺栓逐渐产生松动，因此在伺服电机3与固定板2之间还设置一层橡胶垫，这样螺栓不易在工作过程中产生松动，对实验设备造成损坏，并且在伺服电机3的转子上固定有同步带12；本发明的开槽1-1两侧设有托臂5；在托臂5上设有轴孔5-1，在轴孔5-1内以过盈配合的方式安装有内径为4mm的滚珠轴承；在托臂5上的轴孔5-1内（轴承孔内）通过阶梯转轴13固定安装有活动臂6，为了能够让转轴13与活动臂6实现同步转动，在转轴13以及活动臂6的安装面上分别加工有槽，在槽内安装有键，两者通过键槽配合的形式安装在一起，这样一来方便更换零部件，损坏或者精度下降后只需更换部分零部件，降低实验室成本，二来能够将方便校准活动臂6的角度，为保养和维护本装置提供便利；本发明将活动臂6上加工U型槽6-1结构，在转轴13上且位于活动臂6U型槽6-1内以过盈配合的形式固定有从动同步带轮7，在转轴13的一侧通过联轴器连接有转角检测传感器8，转角检测传感器8能够精确测出活动臂6转动的角度；所述活动臂6的前端面通过销轴可拆卸的与活动臂6固定连接，探头9与活动臂6对接面设为凸面，在凸起上设有销孔，所述活动臂6与探头9对接上设为凹面，在探头9上设有销孔，且两者销孔的位置一致，探头9安插在活动臂6的凹面内，并同销轴固定，这样，探头9与活动臂6形成一个整体，活动臂6转动的角度即为探头9转动的角度，根据实验需求不同的样品厚度、不同需求加速电压和不同目标区域原子质量来实时调节样品和探头9之间的夹角，既能够快速

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精确调整，又能保证探头9和样品台10不会发生碰撞，探头9和样品台10的碰撞会将设备损坏，巨大的损失；在探头9的上侧面设有样品台10，在样品台10的两侧的探头9上固定有样品夹11；所述主动同步带轮4与从动同步带轮7通过同步带12连接，再加上伺服电机3的精确转动量，使得探头9旋转角度精度非常的高。[0021]本发明探头9角度调节范围多且广，以SEM电子束相垂直平面为0°面，可以使任意SEM的电子束与探头9平面夹角在-30°至150°或-15°至165°或-5°至175°或0°至180°中任意一夹角范围内，为实验的测试结果和效果提供最大程度的保障。[0022]在使用本发明时，实验过程需要调整样品台10的角度时，只需要控制伺服电机3的转动量即可精确调整，由于样品台10直接置于探头9上，因此在调整样品角度，完全不会发生样品台10与探头9发生碰撞事故，而且效率极高，同时由于角度能够改变，不会影响测试结果和效果。

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图1

图2

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图3

图4

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