CN103177922B - 用于电子显微镜的对中装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于电子显微镜的对中装置，包括与电子显微镜的发射源部件固定连接的第一连接座、与镜筒部件连接的第二连接座和将第一连接座和第二连接座紧固连接的连接结构，第一连接座和第二连接座分别成型有与第一通孔同心设置的第一圆弧槽和与第二通孔同心设置的第二圆弧槽，两圆弧槽的内外圆弧的几何中心线正对；在第一圆弧槽与第二圆弧槽之间设有不易变形且绝缘的支承件，支承件包括用于嵌入第一圆弧槽的第一弧面和用于嵌入第二圆弧槽的第二弧面，两弧面对应的弦长不小于对应圆弧槽的槽宽。本发明提供一种通过在上下连接座端面成型圆弧槽以代替现有技术中成型圆孔的方式来达到电子显微镜所要求的对中精度的对中装置。

Description

用于电子显微镜的对中装置

技术领域

本发明涉及一种应用于电子显微镜的对中装置，具体是一种在超高真空内，发射源部件与镜筒部件连接的绝缘平行对中装置，属于仪器仪表领域，具体涉及电子显微镜技术。

背景技术

发射源部件(电子枪)是一个微小的高亮度电子源，通常工作在30kV加速电压下，是电子光学系统中的关键部件，其作用就是为整个透镜系统提供一个稳定的电子源以形成电子束。由于电子束直径很小，透镜系统中的路径很长，对绝缘、平行、同轴精度要求都比较高，因此需要一种专门的对中装置，可以一端连接发射源部件，另一端连接透镜系统的镜筒部件，且满足发射源部件与镜筒部件之间绝缘、平行、同轴精度高的要求。

中国专利文献号为CN2761819Y公开了一种抽油机光杆对中装置，其卡箍头和封井器上分别焊接有上、下法兰,上法兰上均布开有四个长圆孔,且长圆孔是相互平行的,下法兰上开有与上法兰相对应的四个圆孔,上、下法兰有密封垫,上、下法兰用螺栓、螺母通过长圆孔和圆孔连接。该对中装置的上下法兰可以分别与发射源部件和镜筒部件连接，但是在使用过程中发现该对中装置的对中精度与电子显微镜中发射源部件的灯丝与镜筒中心要求的同轴度精度相差很大，原因分析如下：首先，在该对中装置中，长圆孔以及圆孔的加工过程中容易出现误差，该误差对抽油烟光杆来说是允许的，但是对于要求精度很高的电子显微镜来说，该误差很可能导致灯丝发出的电子束无法穿过镜筒部件中的小孔，即使能穿过，也会因为透镜系统长度较长而出现较大偏差；再者，该对中装置中通过螺栓穿过上下法兰相对应的四个圆孔来固定上下法兰的位置关系，但是螺栓螺母配合方式本身就存在一定精度误差；再者，电子显微镜在使用中，上下法兰间存在30KV的加速电压，因此要求上下法兰间的支承件具有绝缘性能，显然该对中装置中螺栓螺母的配合方式不能满足电子显微镜中要求的绝缘性。因此该对中装置中固定上下法兰位置关系的方式不适用于电子显微镜中。

基于此基础，同时为了解决电子显微镜中发射源部件灯丝与镜筒中心的高对中精度的问题，本申请人尝试在上下法兰上以法兰中间用于电子束穿过的通过孔为中心，沿该孔径向圆周方向分别开安装孔，同时确保上下法兰的圆周方向上的圆孔的中心正对，然后采用将高精度的绝缘球卡于上下对应的圆孔中来保证上下法兰的对中精度，但是在对上下法兰圆周方向上的圆孔的加工过程中存在孔尺寸误差、形位误差较大的问题，分析如下：圆周方向的圆孔的加工主要在镗床上进行，镗刀安装在主轴上，随主轴一同旋转为主运动用于镗孔，上下法兰固定在工件安装台上进行x、y、z方向的移动为进给运动，镗刀在圆周方向上对上下法兰镗完一个孔后，工件安装台需要沿圆周方向旋转一定角度以使镗刀对工件安装台上的上法兰或者下法兰进行下一个孔的加工，工件安装台沿圆周方向的运动是x、y两个方向运动的结合，众所周知，工件运动的方向越多，误差则会越大，而电子显微镜的工装对于误差的敏感度很高，在圆孔加工过程中工件安装台上的上法兰或者下法兰运动方向越少，加工过程中出现的误差越小。同时，根据镗床加工孔的特点可知加工不同的孔存在较大的尺寸误差，主要体现在直径误差上，此处所说的较大，是相对于电子显微镜应用领域来说的，因此以在镗床上加工圆孔的形式制成的对中装置在用于发射源部件与镜筒部件对中时，导致的结果是高精度的绝缘球的上下球面嵌入上下法兰圆周方向的圆孔上后，上法兰的电子束通过孔与下法兰的电子束通过孔中心对中精度较低，影响电子束的通过以及整个电子显微镜的使用。当然孔加工过程出现误差是不可避免的现象，但是对于电子显微镜来说，要尽可能地减小该误差。由以上分析得出，采用在上下法兰沿电子束通过孔的圆周方向的相对位置上加工圆孔的方式的对中装置不能满足电子显微镜的发射源部件与镜筒部件在安装过程中的对中精度高的要求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是现有技术中的对中装置的上下连接座在圆周方向的圆孔加工过程中产生的尺寸误差、形位误差较大，不能满足电子显微镜所要求的对中精度的问题，从而提供一种通过在上下连接座端面成型圆弧槽，使绝缘球球面嵌入圆弧槽中来保证对中精度的方式代替现有技术中在上下连接座端面成型圆孔，使绝缘球的球面嵌入圆孔孔中来进行对中的方式，以满足电子显微镜所要求的对中精度的对中装置，且该对中装置满足电子显微镜中发射源部件与镜筒部件间的绝缘要求。

为解决上述技术问题，本发明是一种用于电子显微镜的对中装置，包括第一连接座，所述第一连接座的上端与电子显微镜的发射源部件固定连接，且所述第一连接座的端面成型有用于所述发射源部件发射的电子束穿过的第一通孔；第二连接座，设置于所述第一连接座下方，且所述第二连接座的下端与所述电子显微镜的镜筒部件固定连接，所述第二连接座上成型有与所述第一通孔同轴心的第二通孔；连接结构，用于紧固所述第一连接座与所述第二连接座为一体；所述第一连接座的下端面上成型有与所述第一通孔同心设置的第一圆弧槽，所述第二连接座的上端面上成型有与所述第一圆弧槽相对设置并平行的第二圆弧槽，两所述圆弧槽都包括内外圆弧，所述第二圆弧槽的内外圆弧的几何中心线与所述第一圆弧槽内外圆弧的几何中心线沿电子束通过的轴线方向正对；在所述第一圆弧槽与所述第二圆弧槽之间设有不易变形且绝缘的支承件，所述支承件包括用于嵌入所述第一圆弧槽的第一弧面和用于嵌入所述第二圆弧槽的第二弧面，所述第一弧面对应的弦长不小于所述第一圆弧槽的槽宽，所述第二弧面对应的弦长不小于所述第二圆弧槽的槽宽；

所述第一圆弧槽与所述第二圆弧槽为封闭的环形槽。

所述支承件为多个沿两所述环形槽均匀排布的蓝宝石球。

所述蓝宝石球为3个。

所述连接结构包括成型于所述第一连接座和所述第二连接座相对位置的连接孔以及与所述连接孔配合的螺钉,所述螺钉采用陶瓷螺钉。

所述第一环形槽与所述第二环形槽宽为9.5mm。

所述蓝宝石球的直径为23mm。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、在本发明中，以上下连接座上分别与所述第一通过孔和所述第二通过孔距离相等的位置开设所述第一圆弧槽和所述第二圆弧槽，代替现有技术中在该圆周上开设圆孔的方式，开设圆弧槽的过程在车床上进行，将所述第一连接座或者所述第二连接座利用卡盘卡在主轴上，所述第一连接座或所述第二连接座以主轴为中心旋转，然后将车刀架调整到合适位置对所述第一连接座或所述第二连接座在圆周方向上进行开槽，该种方式相对于现有技术中在圆周方向上开圆孔的方式误差更小，由于开圆弧槽的过程仅仅涉及主轴的旋转和刀架沿槽深方向的进给运动，存在主轴旋转的圆跳动误差和进给过程产生的误差，而现有技术中存在镗刀随主轴旋转的圆跳动误差和工件安装台x、y两个方向运动的误差，对比来看，开圆弧槽所产生的误差较小。

2、在本发明中，采用蓝宝石球作为上下连接座间的绝缘支承件不仅可以实现发射源部件和镜筒部件的对中，而且蓝宝石的高绝缘性以及利用球的弧面特性可以延长上下连接座间的爬电距离，保证上下连接座间加30kv电压也不会爬电打火。

3、在本发明中，所述连接结构包括成型于所述第一连接座和所述第二连接座相对位置的连接孔以及与所述连接孔配合的螺钉,所述螺钉采用陶瓷螺钉，该种设置不仅将所述第一连接座与所述第二连接座紧固在一起防止了蓝宝石球在环形槽内的滑动，而且起到绝缘作用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的沿电子束通过的轴线方向的剖视图；

图2是本发明的第一连接座的仰视图；

图3是本发明的第二连接座的俯视图。

图中附图标记表示为：1-第一连接座、2-发射源部件、3-第一通孔、4-第二连接座、5-第二通孔、6-镜筒部件、7-第一圆弧槽、8-第二圆弧槽、9-支承件、10-第一弧面、11-第二弧面、12-连接孔。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明的一种用于电子显微镜的对中装置，包括第一连接座1，所述第一连接座1的上端与电子显微镜的发射源部件2固定连接，且所述第一连接座1的端面成型有用于所述发射源部件2发射的电子束穿过的第一通孔3；第二连接座4，设置于所述第一连接座1下方，且所述第二连接座4的下端与所述电子显微镜的镜筒部件6固定连接，所述第二连接座4上成型有与所述第一通孔3同轴心的第二通孔5；连接结构，用于紧固所述第一连接座1与所述第二连接座4为一体；所述第一连接座1的下端面上成型有与所述第一通孔3同心设置的第一圆弧槽7，所述第二连接座4的上端面上成型有与所述第一圆弧槽7相对设置并平行的第二圆弧槽8，两所述圆弧槽都包括内外圆弧，所述第二圆弧槽8的内外圆弧的几何中心线与所述第一圆弧槽7内外圆弧的几何中心线沿电子束通过的轴线方向正对；在所述第一圆弧槽7与所述第二圆弧槽8之间设有不易变形且绝缘的支承件9，所述支承件9包括用于嵌入所述第一圆弧槽7的第一弧面10和用于嵌入所述第二圆弧槽8的第二弧面11，所述第一弧面10对应的弦长不小于所述第一圆弧槽7的槽宽，所述第二弧面11对应的弦长不小于所述第二圆弧槽8的槽宽，所述第一连接座1优选为圆盘式的第一法兰，所述第二连接座4优选为圆盘式的第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰圆盘中心分别成型有用于电子束通过的所述第一通孔3和所述第二通孔5，所述第一圆弧槽7和所述第二圆弧槽8优选为封闭的环形槽，两所述环形槽的加工是在车床上进行的，以所述第一法兰座上的第一环形槽加工为例，所述第一法兰通过卡盘卡于所述车床主轴上，随所述主轴一同转动，所述刀架按给定位置对所述第一法兰进行第一环形槽的加工，在加工过程中，仅仅存在所述主轴圆跳动误差和车刀沿槽深方向进给移动z方向中产生的误差，相对于现有技术中加工圆周方向的圆孔中产生的镗刀随主轴一同转动产生的圆跳动误差、装有所述第一法兰的工件安装台沿x、y两个方向产生的误差，所述环形槽的加工减少了一个方向上的误差，提高了对中装置的所述第一通孔3与所述第二通孔5之间的对中精度，且在车床上加工槽较方便，误差也较小。

作为本实施方式的优选方案，所述支承件9为多个沿两环形槽均匀排布的蓝宝石球，在本实施方式中优选为三个，三个所述蓝宝石球的顶点构成一个平面，既保证了分别与三个所述蓝宝石球配合的所述第一环形槽和所述第二环形槽的平行位置，又节约了制造成本。

在本实施方式中，所述连接结构包括成型于所述第一连接座1和所述第二连接座4相对位置的连接孔以及与所述连接孔配合的螺钉,所述螺钉为陶瓷螺钉（图中未示出），所述陶瓷螺钉穿过所述连接孔12与所述螺母配合对对所述第一法兰、所述第二法兰以及两者之间的三个所述蓝宝石球的位置进行固定，所述陶瓷螺钉还具有绝缘作用。

所述第一圆弧槽7的槽宽与所述第二圆弧槽8的槽宽可以加工成相同的，也可以加工成不同的，只要保证所述第一圆弧槽7内外圆弧的几何中心线与所述第二圆弧槽8的内外圆弧的几何中心线沿电子束通过的轴线方向对正即可，在本实施方式中优选为所述第一圆弧槽7与所述第二圆弧槽8的槽宽相同，且都为9.5mm。

所述蓝宝石球的直径优选为23mm。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于电子显微镜的对中装置，包括

第一连接座(1)，所述第一连接座(1)的上端与电子显微镜的发射源部件(2)固定连接，且所述第一连接座(1)的端面成型有用于所述发射源部件(2)发射的电子束穿过的第一通孔(3)；

第二连接座(4)，设置于所述第一连接座(1)下方，且所述第二连接座(4)的下端与所述电子显微镜的镜筒部件(6)固定连接，所述第二连接座(4)上成型有与所述第一通孔(3)同轴心的第二通孔(5)；

连接结构，用于紧固所述第一连接座(1)与所述第二连接座(4)为一体；

其特征在于：

所述第一连接座(1)的下端面上成型有与所述第一通孔(3)同心设置的第一圆弧槽(7)，所述第二连接座(4)的上端面上成型有与所述第一圆弧槽(7)相对设置并平行的第二圆弧槽(8)，两所述圆弧槽都包括内外圆弧，所述第二圆弧槽(8)的内外圆弧的几何中心线与所述第一圆弧槽(7)内外圆弧的几何中心线沿电子束通过的轴线方向正对；

在所述第一圆弧槽(7)与所述第二圆弧槽(8)之间设有不易变形且绝缘的支承件(9)，所述支承件(9)包括用于嵌入所述第一圆弧槽(7)的第一弧面(10)和用于嵌入所述第二圆弧槽(8)的第二弧面(11)，所述第一弧面(10)对应的弦长不小于所述第一圆弧槽(7)的槽宽，所述第二弧面(11)对应的弦长不小于所述第二圆弧槽(8)的槽宽。

2.根据权利要求1所述的用于电子显微镜的对中装置，其特征在于：所述第一圆弧槽(7)与所述第二圆弧槽(8)为封闭的环形槽。

3.根据权利要求2所述的用于电子显微镜的对中装置，其特征在于：所述支承件(9)为多个沿两所述环形槽均匀排布的蓝宝石球。

4.根据权利要求3所述的用于电子显微镜的对中装置，其特征在于：所述蓝宝石球为3个。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于电子显微镜的对中装置，其特征在于：所述连接结构包括成型于所述第一连接座(1)和所述第二连接座(4)相对位置的连接孔(12)以及与所述连接孔配合的螺钉,所述螺钉采用陶瓷螺钉。

6.根据权利要求5所述的用于电子显微镜的对中装置，其特征在于：所述第一圆弧槽(7)与所述第二圆弧槽(8)宽为9.5mm。

7.根据权利要求3所述的用于电子显微镜的对中装置，其特征在于：所述蓝宝石球的直径为23mm。