CN104655626B - 一种显微镜下观察立体结构的装置 - Google Patents

Abstract

一种显微镜下观察立体结构的装置，包括三个移动平台以及旋转单元，其特征在于：所述三个移动平台包括依次叠加设置的第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台，所述第一移动平台沿X方向移动，第二移动平台沿Y方向移动，第三移动平台沿Z方向移动，所述X、Y和Z三个方向相互两两垂直，所述旋转单元固定于所述第三移动平台上，所述旋转单元包括轴向横向设置、并可绕轴向360度旋转的旋转轴，所述旋转轴的外侧端固定待观察的立体微结构样品。本发明的装置可以实现待测样品360度的旋转，能全方位观测微结构的形貌及尺寸。与扫描电子显微镜相比，具有成本低，操作简便、易于加工制作等突出优点。

Description

一种显微镜下观察立体结构的装置

技术领域

本发明涉及一种装置，特别是涉及一种用于显微镜下观察立体结构的装置。

背景技术

近年来，随着各种微加工技术的发展，微结构己经广泛应用于航空航天、生物医疗、机械工业、国防等领域。目前微结构的尺寸一般都在1um-1000um之间，人的肉眼难以分辨，无法具体观察微结构的具体形貌及尺寸。所以在制备微结构后，都需要使用各种显微技术对微结构进行观察或检测。目前，观察微结构的主要方法是使用传统显微镜和扫描电子显微镜两种，且这两种观察微结构的方法各有利弊。传统的显微镜成本低，简单易操作，但却只适用于观测平面微结构的样品。扫描电子显微镜可以精确观测微结构形状以及测量微结构尺寸，适用于各种平面结构和三维立体微结构。但是扫描电子显微镜价格昂贵，操作过程复杂，且需要在被测样品上镀金才可观测，这很大程度上增加了样品观测的成本，破坏了样品的原有性质及形貌，一般只有在专业领域才使用。因此发明一种可以简便地利用传统显微镜观测立体结构的装置及方法是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、成本低、并且能够360度转动观察的显微镜下观察立体结构的装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种显微镜下观察立体结构的装置，包括三个移动平台以及旋转单元，其特征在于：所述三个移动平台包括依次叠加设置的第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台，所述第一移动平台沿X方向移动，第二移动平台沿Y方向移动，第三移动平台沿Z方向移动，所述X、Y和Z三个方向相互两两垂直，所述旋转单元固定于所述第三移动平台上，所述旋转单元包括轴向横向设置、并可绕轴向360度旋转的旋转轴，所述旋转轴的外侧端固定待观察的立体微结构样品。

优选地，所述第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台均包括相互平行间隔设置的底板和顶板，所述顶板和底板之间设有侧杆，所述侧杆包括相互交叉并且中间部位相互铰接的第一侧杆和第二侧杆，该第一侧杆的底端与底板相铰接，该第二侧杆的顶端与顶板相铰接，所述顶板与底板的两侧设有分别与顶板和底板垂直的侧面，所述底板的侧面和顶板的侧面上分别设有长条形的第一槽和第二槽，该第一槽和第二槽与底板所在平面和侧杆所在平面的交线相平行延伸，第二侧杆底端的两侧设有分别向两侧延伸并且与第二侧杆垂直的第一连接杆，第一侧杆顶端分别设有向两侧延伸并且与第一侧杆垂直的第二连接杆，所述第一连接杆插入至第一槽内并且沿该第一槽运动，该第二连接杆插入至该第二槽内并且沿该第二槽运动。

优选地，所述第一移动平台的底板水平设置，所述第二移动平台的底板与所述第一移动平台的顶板相互垂直并且相固定，所述第三移动平台的底板与第二移动平台的顶板相互垂直并且相互固定，所述第三移动平台的底板与所述第一移动平台的底板也相互垂直。

优选地，驱动杆固定在所述底板上并且在与底板相平行的面上延伸，所述驱动杆可绕其自身的轴旋转，所述驱动杆的内侧端与所述第一连接杆螺纹配合，转动所述驱动杆驱动所述第一连接杆沿第一槽运动。

为了使顶板相对于底板的移动更加稳定可靠，所述第一侧杆和第二侧杆在所述底板以及顶板的两侧分别设置有一组，并且两侧的第一侧杆和第二侧杆之间分别通过第二连接杆和第一连接杆相互连接。

优选地，所述旋转单元包括竖直设置的盒体以及位于盒体内轴向横向延伸的转盘，该转盘的一侧表面露出于所述盒体并且其上固定连接所述旋转轴，该转盘的周面上设有沿周向分布的多个齿形，驱动轴从盒体上方插入至盒体内，其外表面设有与转盘的齿形相匹配的齿形，转动所述驱动轴驱动所述转盘绕其自身的轴转动。

为了调节时便于观察和控制，所述底板和顶板的两侧部位，设有从底板向着顶板延伸，并且与顶板以及底板均垂直的标尺。

与现有技术相比，本发明的装置可以实现待测样品360度的旋转，能全方位观测微结构的形貌及尺寸。与扫描电子显微镜相比，具有成本低，操作简便、易于加工制作等突出优点。

附图说明

图1为本发明实施例的装置的立体示意图。

图2为本发明实施例的移动平台的立体示意图。

图3为本发明实施例的旋转单元的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例的显微镜下观察立体结构的装置，如图1-3所示，用于固定以及连接在显微镜下待观察的立体结构，然后放在显微镜下观察，该装置可以调节立体结构的三个方向的位置，并且可以使得待观察的立体结构可绕水平轴向360度转动。

该装置包括三个移动平台，以及旋转单元80，所述三个移动平台依次固定连接，并且每个均可沿不同的方向伸展运动，三个平台的伸展方向相互垂直，即该三个移动平台包括第一移动平台10，第二移动平台20和第三移动平台30，并且第一移动平台可向X方向运动伸展，第二移动平台20可向Y方向运动伸展，第三移动平台30可向Z方向运动伸展，该X、Y、Z三个方向相互之间两两垂直。

该三个移动平台结构均相同，如图1、2所示，包括两块相互平行间隔设置的底板1和顶板2，顶板2和底板1之间设有侧杆，该侧杆在与所述底板1和顶板2所在平面垂直的平面内延伸，并且包括相互交叉并且中间部位相互铰接的第一侧杆3和第二侧杆4。该第一侧杆3和第二侧杆4的底端分别与底板1连接，顶端分别与顶板2连接。

优选地，该第一侧杆3的底端与底板1相铰接，所述第二侧杆4的顶端与顶板2相铰接，所述底板1和顶板2的两侧部位，分别设有与底板1和顶板2垂直的向上延伸的侧面11和21，该底板1的侧面11和顶面2的侧面21上分别设有长条形的第一槽51和第二槽52，该第一槽51、第二槽52与底板1所在平面和侧杆所在平面的交线平行延伸，第二侧杆4底端的两侧设有分别向两侧延伸并且与第二侧杆4垂直的第一连接杆91，第一侧杆3顶端分别设有向两侧延伸并且与第一侧杆3垂直的第二连接杆92，所述第一连接杆91插入至第一槽51内并且沿该第一槽51运动，该第二连接杆92插入至该第二槽52内并且沿该第二槽52运动。因此，通过第一侧杆3和第二侧杆4之间相对于两者相铰接的铰轴转动，即可调节顶板2与底板1之间的相对位置，即可以实现顶板2相对于底板1的伸展。优选地，该第一侧杆3和第二侧杆4为底板1的两侧各自相互平行均设有一组，这样使得顶板2相对于底板1的位置相互调节时更加稳定可靠。该两侧的第一侧杆3和第二侧杆4之间分别通过第二连接杆92和第一连接杆91相互连接。

驱动杆6固定在所述底板1上并且可绕其自身的轴旋转，所述驱动杆6与所述第一连接杆91相互垂直，并且在与底板1相平行的平面上延伸，所述驱动杆6的内侧端连接至所述底板侧的第一连接杆91，外侧端伸出位于底板1的外侧，所述驱动杆6与第一连接杆91相螺纹配合，即所述驱动杆6的外表面设有外螺纹，所述第一连接杆91的外表面设有与该驱动杆6的外螺纹相匹配的螺纹，驱动杆6位于所述第一连接杆91的上方或下方，驱动杆6的外侧端为操作端并且固定有一旋钮61，通过驱动杆6的转动，驱动第一连接杆91沿第一槽51运动，进而带动第二连接杆92沿第二槽52运动，使得顶板2相对于底板1之间的位置的改变。

优选地，为了便于调节时观察，在所述底板1和顶板2的两侧部位，即与侧杆相平行的面上，设有一从底板1向着顶板2延伸、与顶板以及底板均垂直的标尺7，这样既便于观察，又不妨碍调节移动平台的伸展的长度。

该三个移动平台的伸展长度相互垂直着设置，这样即可调整位于第三移动平台上的物品的三个方向的位置。所述第一移动平台10的底板1水平设置，该第二移动平台20的底板1与第一移动平台10的顶板2相互固定并且相互垂直，该第三移动平台30的底板1与第二移动平台20的顶板2相互固定，并且该第三移动平台30的底板与第一、第二移动平台的底板均垂直。

该第三移动平台的顶板1上固定有一旋转单元80，该旋转单元80包括一轴向横向延伸的旋转轴81，该旋转轴固定连接在一驱动装置上，驱动该旋转轴81绕其自身的轴转动。该驱动装置，如图1、3所示，包括竖直设置的与第三移动平台30的顶板1相固定的盒体82，所述盒体82内设有一轴向横向延伸的转盘83，该转盘83的周面上设有沿周向分布的多个齿形84，一驱动轴85从盒体82的上方向下插入至盒体82内，并且其外表面设有与转盘83上的齿形84相匹配的齿形，转动驱动轴85即可驱动该转盘83绕其自身的轴转动，该转盘83的一侧表面露出于所述盒体82并且其上固定连接所述旋转轴81，优选地，所述旋转轴81固定于所述转盘83的中心的位置，因此，只要转动驱动轴85即可驱动旋转轴81做旋转。并且该转盘83露出的表面上沿其圆周还设有刻度。

在显微镜下需要观察的立体微结构固定于所述旋转轴81的外侧端，显微镜设于该旋转轴81的外侧端的上方，显微镜的光源位于旋转轴81的外侧端的下方，通过调节该装置，即可在显微镜下清楚观察立体微结构。

该装置在使用时，用胶带将样品固定在旋转轴81的外侧端上，并使样品上刻有微结构的一面朝上，且有微结构的区域应与旋转轴81错开，防止旋转轴81将显微镜下方的光源遮挡住。同时，应当避免当旋转轴81旋转时样品与旋转轴81之间因产生相对位移而掉落。

先将样品水平放置于显微镜下进行调焦。调焦时首先调节样品的水平位置即第二移动平台20和第三移动平台30，使得样品上刻有微结构的区域正好落在显微镜物镜的正下方；其次调节样品的高度，即移动第一移动平台10，使得显微目镜中能观察到微结构的清晰图案。

通过上述步骤找到样品后，转动旋转单元的驱动轴85，使样品发生偏转。同时为了确保能在显微镜下继续观察到样品的微结构，适当地调节第一、第二和第三移动平台，使微结构在显微镜目镜的视场内发生旋转。据此，用普通显微镜即可实现对三维立体微结构的观察。

本发明的装置可以实现待测样品360度的旋转，能全方位观测微结构的形貌及尺寸。与扫描电子显微镜相比，具有成本低，操作简便、易于加工制作等突出优点。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种显微镜下观察立体结构的装置，包括三个移动平台以及旋转单元(80)，其特征在于：所述三个移动平台包括依次叠加设置的第一移动平台(10)、第二移动平台(20)和第三移动平台(30)，所述第一移动平台(10)沿X方向移动，第二移动平台(20)沿Y方向移动，第三移动平台(30)沿Z方向移动，所述X、Y和Z三个方向相互两两垂直，所述旋转单元(80)固定于所述第三移动平台(30)上，所述旋转单元(80)包括轴向横向设置、并可绕轴向360度旋转的旋转轴(81)，所述旋转轴(81)的外侧端固定待观察的立体微结构样品；

所述第一移动平台(10)、第二移动平台(20)和第三移动平台(30)均包括相互平行间隔设置的底板(1)和顶板(2)，所述顶板(2)和底板(1)之间设有侧杆，所述侧杆包括相互交叉并且中间部位相互铰接的第一侧杆(3)和第二侧杆(4)，该第一侧杆(3)的底端与底板(1)相铰接，该第二侧杆(4)的顶端与顶板(2)相铰接，所述顶板(2)与底板(1)的两侧设有分别与顶板(2)和底板(1)垂直的侧面，所述底板(1)的侧面(11)和顶板(2)的侧面(21)上分别设有长条形的第一槽(51)和第二槽(52)，该第一槽(51)和第二槽(52)与底板(1)所在平面和侧杆所在平面的交线相平行延伸，第二侧杆(4)底端的两侧设有分别向两侧延伸并且与第二侧杆(4)垂直的第一连接杆(91)，第一侧杆(3)顶端分别设有向两侧延伸并且与第一侧杆(3)垂直的第二连接杆(92)，所述第一连接杆(91)插入至第一槽(51)内并且沿该第一槽(51)运动，该第二连接杆(92)插入至该第二槽(52)内并且沿该第二槽(52)运动。

2.如权利要求1所述的显微镜下观察立体结构的装置，其特征在于：所述第一移动平台(10)的底板(1)水平设置，所述第二移动平台(20)的底板(1)与所述第一移动平台(10)的顶板(2)相互垂直并且相固定，所述第三移动平台(30)的底板(1)与第二移动平台(20)的顶板相互垂直并且相互固定，所述第三移动平台(30)的底板与所述第一移动平台(10)的底板也相互垂直。

3.如权利要求2所述的显微镜下观察立体结构的装置，其特征在于：驱动杆(6)固定在所述底板(1)上并且在与底板(1)相平行的面上延伸，所述驱动杆(6)可绕其自身的轴旋转，所述驱动杆(6)的内侧端与所述第一连接杆(91)螺纹配合，转动所述驱动杆(6)驱动所述第一连接杆(91)沿第一槽(51)运动。

4.如权利要求3所述的显微镜下观察立体结构的装置，其特征在于：所述第一侧杆(3)和第二侧杆(4)在所述底板(1)以及顶板(2)的两侧分别设置有一组，并且两侧的第一侧杆(3)和第二侧杆(4)之间分别通过第二连接杆(92)和第一连接杆(91)相互连接。

5.如权利要求1所述的显微镜下观察立体结构的装置，其特征在于：所述旋转单元(80)包括竖直设置的盒体(82)以及位于盒体(82)内轴向横向延伸的转盘(83)，该转盘(83)的一侧表面露出于所述盒体(82)并且其上固定连接所述旋转轴(81)，该转盘(83)的周面上设有沿周向分布的多个齿形(84)，驱动轴(85)从盒体(82)上方插入至盒体(82)内，其外表面设有与转盘(83)的齿形相匹配的齿形，转动所述驱动轴(85)驱动所述转盘(83)绕其自身的轴转动。

6.如权利要求1或2所述的显微镜下观察立体结构的装置，其特征在于：所述底板(1)和顶板(2)的两侧部位，设有从底板(1)向着顶板(2)延伸，并且与顶板以及底板均垂直的标尺(7)。