CN103357960B - 微栅切割装置 - Google Patents
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Abstract
一种微栅切割装置，其包括：一支撑单元，该支撑单元用于放置所述微栅所在的金属片；一切割单元，该切割单元用于将所述微栅从所在的金属片切下；使用所述微栅切割装置切割所述微栅时，将该微栅所在的金属片放置于所述支撑单元与所述切割单元之间，使微栅位于该支撑单元，控制切割单元，使该切割单元与所述支撑单元配合将微栅从所在的金属片切下。
Description
技术领域
本发明涉及一种微栅切割装置。
背景技术
在透射电子显微镜中，微栅是用于承载粉末样品，进行透射电子显微镜高分辨像(HRTEM)观察的重要工具。现有技术中，微栅一般是直径约为3毫米的圆形片状结构。由于该微栅尺寸非常小，所以一般不是以单体的方式生产出来的，而是通过在金属片上形成有多个微栅单体，然后再将该微栅单体一个一个从该金属片上取下而形成的，但是由于该微栅尺寸较小，所以从金属片上将微栅一个一个取下较困难，而且有可能破坏该微栅,且无法保持该微栅的干净、整洁。这样，如果采用该微栅在透射电子显微镜下观测样品可能会影响到该待测样品的观测结果。
因此，确有必要提供一种微栅切割装置，以提高微栅的切割速度以及质量，从而提高透射电镜的分辨率以及测量的准确性。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种微栅切割装置。
一种微栅切割装置，其包括：一支撑单元，该支撑单元用于放置所述微栅所在的金属片；一切割单元，该切割单元用于将所述微栅从所在的金属片切下；使用所述微栅切割装置切割所述微栅时，将该微栅所在的金属片放置于所述支撑单元与所述切割单元之间，使微栅位于该支撑单元，控制切割单元，使该切割单元与所述支撑单元配合将微栅从所在的金属片切下。
与现有技术相比较，本发明的微栅切割装置结构简单，利用该装置切割待切割的微栅方法简单易行，可以实现工业化大批量生产，而且切割出的微栅结构完整，干净，整洁。因此，将该微栅应用于透射电子显微镜观测样品时，可以提高透射电子显微镜的分辨率以及测量的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的微栅切割装置立体结构示意图。
图2为本发明实施例提供的微栅切割装置中支撑单元的分解示意图。
图3为本发明实施例提供的微栅切割装置中切割单元的分解示意图。
图4为本发明实施例提供的微栅切割装置中切割单元的剖面图。
图5为本发明实施例提供的待切割微栅所在金属片的结构示意图。
图6为本发明实施例使用微栅切割装置从金属片切割微栅的立体结构示意图。
图7为本发明实施例使用微栅切割装置从金属片切割微栅的剖面结构示意图。
主要元件符号说明
微栅切割装置100
支撑单元10
切割单元20
夹取单元30
底座11
支撑体12
通孔13
螺钉14
螺纹孔15
支撑面121
扇形沟槽122
平面123
固定体21
切割结构22
弹簧23
螺帽24
第一圆柱体211
第二圆柱体212
孔213
金属片200
微栅40
圆环形金属带41
金属网42
周边金属片50
筋60
缺口214
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种微栅切割装置100，用于将微栅从所在的金属片上切下。所述微栅切割装置100包括一支撑单元10，该支撑单元10用于放置所述微栅所在的金属片；一切割单元20，该切割单元20用于将所述微栅从所在的金属片上切下；一夹取单元30，该夹取单元30用于将所述微栅夹住并从所述支撑单元10移动至目标处。
请一并参阅图2，所述支撑单元10包括一底座11，以及固定于该底座11的圆柱形支撑体12，该支撑体12可以通过螺纹连接的方式、焊接的方式或者其他的机械手段固定于所述底座11。本实施例中，所述支撑体12的侧面具有一平面123，所述支撑单元10进一步包括两个螺钉14。具体的，所述底座11设置有一三棱柱形状的通孔13，该通孔13的大小可以放入所述支撑体12，所述底座11设置有两个螺纹孔15，该两个螺纹孔15与所述通孔13的一个转角(通孔13相邻两个内侧表面的交角)相对设置，两个螺钉14旋入所述两个螺纹孔15并进入所述通孔13抵在所述支撑体12的侧面的平面123，将该支撑体12固定在所述通孔13的一个转角。
所述支撑体12的上表面为支撑面121，该支撑面121的直径大于等于待切割的微栅的直径，该支撑面121用于放置待切割的微栅。所述支撑体12在支撑面121具有两个相对设置的扇形沟槽122，该扇形沟槽122在所述支撑面121的边缘具有一开口。当然，所述沟槽也可以是穿过所述支撑体12直径方向的一个长条形沟槽。本实施例中，所述支撑面121的直径稍大于待切割的微栅的直径。
请一并参阅图3及图4，所述切割单元20包括一固定体21、一切割结构22、一弹簧23以及一螺帽24。所述固定体21由第一圆柱体211和一第二圆柱体212组成，该第一圆柱体211和第二圆柱体212同轴，且第一圆柱体211的直径比第二圆柱体212的直径小，即，该第一圆柱体211和第二圆柱体212之间有一台阶。在第一圆柱体211内具有一圆柱形的孔213，该孔213的中心线与所述第一圆柱体211的中轴线位于同一直线。该孔213的直径小于所述待切割微栅的直径，也就是说，该孔213的设计是为了避免所述固定体21固定所述待切割的微栅时接触所述金属网而破坏所述待切割微栅的金属网部分。所述第一圆柱体211具有圆柱形孔213的端部具有一缺口214，该缺口214用于机械手伸入该缺口214夹取切割后的微栅。所述第一圆柱体211的外径与所述支撑面121的直径相等。
所述切割结构22为一中空圆柱体，该中空的部分由第一孔和第二孔构成，该第一孔和第二孔连通，且第一孔的直径小于第二孔的直径，即，在所述切割结构22的中空部分形成一台阶。该第一孔的大小与所述固定体21的第一圆柱体211的大小匹配，且该第一孔的直径要稍大于所述支撑体12的直径。该第二孔的大小与所述固定体21的第二圆柱体212的大小匹配。所述切割结构22在第二孔的一端的外表面形成有螺纹，用于与所述螺帽24配合。
所述固定体21设置于所述切割结构22的中空部分，所述第一圆柱体211设置于所述第一孔且从第一孔伸出，所述第二圆柱体212设置于所述第二孔，且第一圆柱体211和第二圆柱体212之间的台阶卡合在所述切割结构22的中空部分的台阶上。所述弹簧23位于所述切割结构22的第二孔内，所述螺帽24旋入所述切割结构22并固定于所述切割结构22。此时，所述弹簧23的一端抵在所述固定体21，另一端抵在所述螺帽24的内表面，并使所述固定体21的台阶与所述切割结构22的台阶接触，从而所述第一圆柱体211的一部分伸出所述第一孔，即，所述固定体具有孔213的一端伸出所述第一孔。由于所述固定体21和所述螺帽24之间具有弹簧23，所以，当所述固定体21在外力的作用下，该固定体21和所述切割结构22可以相对伸缩运动。
更进一步，为了实现切割过程的自动化，可以将所述切割单元20设置于一控制机构(图未示)，在该控制机构的带动下所述切割单元20可以与所述支撑单元10相对设置，并使所述切割单元20的切割结构22相对于所述固定体21向下运动，将所述微栅从所述金属片切下。
可以理解，所述切割单元的结构并不限于本实施例的结构，该切割单元也可以包括一固定体、一切割结构以及一控制结构，该固定体为一圆柱体，该圆柱体的一端具有一孔；所述切割结构为一中空的圆柱体，该切割结构套设于所述固定体，且所述固定体和所述切割结构通过所述控制结构控制可以相对运动，也就是说，在所述控制结构的控制下，所述固定体保持不动，所述切割结构可以相对于所述固定体运动，从而将所述微栅从所述金属片切下。
所述夹取单元30用于将所述微栅夹住并从所述支撑单元10移动至目标处。具体的，所述夹取单元30包括一机械手，该机械手用于从所述固定体21的缺口214和所述支撑体12的扇形沟槽122处将切割后的微栅夹住并移动至目标处，该目标处例如微栅盒等。
可以理解，本发明第一实施例提供的是微栅切割装置100，当然可以不包括夹取单元30，只要将所述微栅从其所在的金属片切下即可，当然，也可以采取其他方式将所述微栅移动至目标处。
另外，本发明提供一种切割微栅的方法，该方法包括以下步骤：
S10：提供一如前所述的微栅切割装置；
S20：将微栅所在的金属片放置于所述支撑单元的支撑面，移动切割单元至所述支撑单元，使所述固定体正对所述待切割的微栅设置，并将该待切割的微栅固定于所述支撑单元的支撑面；
S30：控制切割结构向所述支撑单元运动，将所述待切割的微栅切下；
S40：利用夹取单元从支撑单元的支撑面将所述微栅夹住并移动至目标处。
在步骤S20中，请参阅图5，所述金属片200包括多个微栅40以及周边金属片50，该周边金属片50向各个微栅40分别延伸出两个筋60，并且越临近所述微栅40，筋60的宽度越小，以至于该筋60与所述微栅40是点接触。除该筋60之外，所述周边金属片50与所述微栅40之间是镂空的。也就是说，所述微栅40通过所述两个筋60连接于所述周边金属片50。所述微栅40由圆环形金属带41和金属网42组成，该金属网42位于该圆环形金属带41的中空部分。
请一并参阅图6以及图7，将金属片200放置于所述支撑单元10的支撑体12的支撑面121，使所述微栅40位于所述支撑面121，由于本实施例中支撑面121的直径稍大于待切割的微栅40的直径，所以，该微栅40的筋60位于所述支撑体12的扇形沟槽122的上方，也就是说，该微栅40的筋60相对于所述支撑体12悬空。通过控制控制机构将切割单元20移动至所述支撑单元10，使所述固定体21正对所述待切割的微栅40设置，且使固定体21的缺口214与所述支撑体12的一个扇形沟槽122正对，并将该微栅40固定于所述支撑体12的支撑面121。所述微栅40被所述固定体21的第一圆柱体211固定在所述支撑面121，且第一圆柱体211的管壁的部分将所述微栅40抵压在所述支撑面121，所述圆柱形的孔213与所述金属网42对应，以免第一圆柱体211接触所述金属网42而破坏所述金属网42。
在步骤S30中，按下所述螺帽24，所述弹簧23收缩，所述切割结构22相对于所述固定体21向下运动，即，所述切割结构22向所述微栅40运动，并慢慢接触位于所述微栅40的边缘部分的筋60，该筋60受力发生形变，对该筋60有个拉扯的作用，所以该筋60在最薄弱处即与所述微栅40的点接触处断开，从而获得微栅40。
由于所述支撑体12的支撑面121设置有扇形沟槽122以及所述固定体21设置有缺口214，所以，所述周边金属片50延伸出的筋60不会被所述固定体21和所述支撑体12夹住，可以防止筋60受力发生形变而不能从筋60与所述微栅40的点接触处断裂。也就是说，当筋60受力发生形变时，所述筋60很容易从与所述微栅40的点接触处断开，从而获得微栅40。
在步骤S40中，控制所述螺帽24使所述弹簧23回弹，所述切割结构22相对于所述固定体21向上运动直至露出所述微栅40和所述固定体21，且所述微栅40仍然固定在所述固定体21和支撑体12之间。移动机械手使其靠近所述微栅40，利用机械手在所述固定体21的缺口214和所述支撑体12的扇形沟槽122处夹取所述微栅40的圆环形金属带41，以避免损坏金属网42。然后通过控制机构移开所述切割单元20，此时，移动机械手使其离开所述支撑体12，并将所述微栅40放入微栅盒中。当然，所述夹取单元30不一定是机械手，也可以是其他的夹取机构。
可以理解，当微栅切割装置100不包含夹取单元30时，所述切割微栅的方法当然不包括步骤S40。
为了实现自动化大批量生产，可以在所述底座11上设置多个支撑体12，该多个支撑体12的数量、排列方式以及之间的间隔与所述金属片200上待切割的多个微栅40的数量、排列方式以及之间的间隔基本相同，以便将该多个微栅40同时放置于所述多个支撑体12。同时将与多个微栅40数量相同的多个切割单元20设置于一个控制单元，该多个切割单元20的排列方式以及之间的间隔与所述多个支撑体12的排列方式以及之间的间隔基本相同。所以，通过控制所述控制单元可以一次性将多个微栅40同时从所述金属片200切下。
本发明实施例的微栅切割装置结构简单，利用该装置切割待切割的微栅的方法简单易行，可以实现工业化大批量生产，而且切割出的微栅结构完整，干净，整洁。因此，将该微栅应用于透射电子显微镜观测样品时，可以提高透射电子显微镜的分辨率以及测量的准确性。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (13)
1.一种微栅切割装置，其特征在于，该装置包括：
一支撑单元，该支撑单元用于放置待切割的微栅所在的金属片；
一切割单元，该切割单元用于将所述微栅从所在的金属片切下，
使用所述微栅切割装置切割所述微栅时，将该微栅所在的金属片放置于所述支撑单元与所述切割单元之间，使微栅位于该支撑单元，控制切割单元，使该切割单元与所述支撑单元配合将微栅从所在的金属片切下。
2.如权利要求1所述的微栅切割装置，其特征在于，进一步包括一夹取单元，该夹取单元用于将所述微栅夹住并从所述支撑单元移动至目标处。
3.如权利要求2所述的微栅切割装置，其特征在于，所述支撑单元具有一支撑面，该支撑面设置有沟槽，该支撑面用于放置所述待切割的微栅。
4.如权利要求3所述的微栅切割装置，其特征在于，所述支撑面具有两个相对设置的扇形沟槽，该沟槽在所述支撑面的边缘具有一开口。
5.如权利要求3所述的微栅切割装置，其特征在于，所述支撑面的直径大于等于所述微栅的直径。
6.如权利要求3所述的微栅切割装置，其特征在于，所述切割单元包括固定体以及一切割结构，该固定体与所述切割结构可以相对运动。
7.如权利要求6所述的微栅切割装置，其特征在于，所述切割结构具有一中空部分，所述固定体设置于所述切割结构的中空部分，且该固定体与所述切割结构可以相对伸缩运动。
8.如权利要求7所述的微栅切割装置，其特征在于，所述切割结构为一中空圆柱体，该中空的部分由第一孔和第二孔构成，该第一孔和第二孔连通，且第一孔的直径小于第二孔的直径；所述固定体由第一圆柱体和一第二圆柱体组成，该第一圆柱体和第二圆柱体同轴，且第一圆柱体的直径比第二圆柱体的直径小；所述第一圆柱体设置于所述第一孔且从第一孔伸出，所述第二圆柱体设置于所述第二孔，且所述固定体卡合在所述切割结构。
9.如权利要求8所述的微栅切割装置，其特征在于，所述切割单元进一步包括弹簧和螺帽，所述螺帽旋入所述切割结构，所述弹簧设置于所述切割结构的中空部分且位于所述螺帽和所述固定体之间，该固定体在弹簧的弹力作用下卡合在所述切割结构，通过控制螺帽可以使所述固定体与所述切割结构相对伸缩运动。
10.如权利要求7所述的微栅切割装置，其特征在于，所述切割单元进一步包括控制结构，该控制结构可以控制所述固定体和所述切割结构做相对伸缩运动。
11.如权利要求8所述的微栅切割装置，其特征在于，所述固定体的第一圆柱体内具有一圆柱形的孔，该孔的中心线与所述第一圆柱体的中轴线位于同一直线。
12.如权利要求11所述的微栅切割装置，其特征在于，所述固定体的第一圆柱体的具有圆柱形的孔的端部设置有一缺口，该缺口用于取出切割后的微栅。
13.如权利要求12所述的微栅切割装置，其特征在于，所述夹取单元包括一机械手，该机械手用于从支撑单元的沟槽处和所述固定体的缺口处将切割后的微栅夹住并移动至目标处。
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