CN105739385A - 一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统 - Google Patents

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王义林
张大梁
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Abstract

本发明公开了一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，属于电子显微镜的技术领域。监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，包括：微处理器、以及与微处理器I/O端口相连接的X射线传感器、SF6传感器、氧气传感器、温度传感器、烟雾传感器、报警器、通风系统，在上述至少一种监测数据超出安全阈值范围时启动报警器，并在气体浓度、烟雾浓度、温度超标时启动通风系统以降低温度和气体浓度以及烟雾浓度，在X射线剂量超出安全阈值范围时关闭电镜高压，可有效防止电子显微镜因为上述监测数据超标时导致安全事故。

Description

一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统
技术领域
本发明公开了一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，属于电子显微镜的技术领域。
背景技术
为了了解和研究自然现象，通常开始是用人的肉眼进行观察的。但是，人肉眼的观察能力是有限的，它能分辨的最小距离只能达到0.2mm左右。为了把人的视力范围扩大到微观领域，就必须借助于一种观察仪器，把微观形貌放大几十倍到几十万倍，以适应人眼的分辨能力。我们把这类仪器称为显微镜。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜（transmissionelectronmicroscope，TEM），透射电子显微镜（TEM）的发明标志着电子显微技术的诞生，电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成，人们可以进一步地研究物质的超微结构。电子显微技术在普通光学显微技术基础上进一步拓宽了人们的观测视野，在各个领域发挥了重要的作用，被广泛应用于科学领域。在生物学研究领域，电子显微技术推进了组织学、细胞生物学、分子生物学等学科的发展，因而具有不可替代的崇高地位。在纳米时代，材料、生物医药、环境科学以及能源等的基础研究和开发，离不开对微观结构的观察和认知，人们对物质的探索与研究逐步深入，对世界认识越来越清楚，对物质的形貌、结构、组分和状态的分析要求越来越高，因此电子显微镜已经成为科学研究中必不可少的设备。
然而与此同时我们需要重视的是电子显微镜是非常昂贵的设备，并且它在使用的过程中会产生X射线、使用到SF6这样的危险气体，同时要求室内密封，会遇到氧气不足至人晕厥、电源发生故障起火冒烟等危险情况，这些会对电子显微镜仪器使用人员的健康和生命安全造成危害。同时，火灾等危害设备的事故会给电子显微镜实验室、整个研究院所甚至是社会带来严重损失，因此电子显微镜设备的安全使用和环境安全非常重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，实现了电子显微镜使用环境的安全监控，解决了电子显微镜因为使用环境不安全的因素导致火灾并危害使用人员的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，包括：微处理器、以及与微处理器I/O端口相连接的X射线传感器、SF6传感器、氧气传感器、温度传感器、烟雾传感器、报警器、通风系统，
所述微处理器实时采集X射线传感器测量的X射线剂量、SF6传感器测量的SF6气体浓度、氧气传感器测量的氧气浓度、温度传感器测量的温度、烟雾传感器测量的烟雾浓度，微处理器在X射线剂量、SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度中至少一种数据超过该数据自身安全阈值范围时向报警器发送启动命令，报警器接收启动命令后发出声光报警，微处理器在SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度中至少一种数据超过该数据自身安全阈值范围时向通风系统发送启动指令，通风系统接收启动指令后开始强制通风，微处理器在X射线剂量超出安全阈值范围时向电镜高压安全回路中的开关元件发送关闭电镜高压指令，电镜高压回路断开。
作为所述监控透射电子显微镜安全使用环境的系统的进一步优化方案，X射线剂量的安全阈值范围为：X射线剂量﹤1ｕSv/hr。
进一步的，所述监控透射电子显微镜安全使用环境的系统中，SF6气体浓度的安全阈值范围为：SF6气体浓度≤0.1%。
再进一步的，所述监控透射电子显微镜安全使用环境的系统中，氧气浓度的安全阈值范围为：19%≤氧气浓度≤23.5%。
再进一步的，所述监控透射电子显微镜安全使用环境的系统中，温度的安全阈值范围为：温度≤60℃。
更进一步的，所述监控透射电子显微镜安全使用环境的系统中，烟雾浓度的安全阈值范围为：烟雾浓度≤每英尺3.2%。
作为所述监控透射电子显微镜安全使用环境的系统的再进一步优化方案，所述微处理器通过网络接口将超出安全阈值范围的数据发送给服务器。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
（1）通过实时读取X射线剂量、SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度，在上述至少一种监测数据超出安全阈值范围时启动报警器，并在SF6气体浓度、氧气浓度、烟雾浓度、温度超标时启动通风系统以降低温度和气体浓度以及烟雾浓度，在X射线剂量超出安全阈值范围时关闭电镜高压，可有效防止电子显微镜因为上述监测数据超标时导致安全事故；
（2）本发明给出的一组经实验得到的监测数据安全阈值范围，使得监控系统更具有实用性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为监控透射电子显微镜安全使用环境系统的框图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
监控透射电子显微镜安全使用环境的系统如图1所示，包括：微处理器、以及与微处理器I/O端口相连接的X射线传感器、SF6传感器、氧气传感器、温度传感器、烟雾传感器、报警器、通风系统。X射线传感器选用Fluke公司TNT12000WD无线X射线探测器，SF6传感器选用富安达智能公司SF6/G-80-100PPM红外六氟化硫传感器，氧气传感器选用美国MAXTEC氧气传感器TEC111A，温度传感器选用TSI公司794ThermocoupleProbesTemperature，烟雾传感器选用Bosch公司RF280THS无限光电烟雾探测器，发声发光报警器选用百能堡公司DS10声光报警器，微处理器选用MicrochipTechnologyInco公司的PIC32MX。
透射电子显微镜的监控计算机内部安装有监控数据的监控软件，以及发送报警信息的通信软件。监控软件通过微处理器实时采集X射线传感器测量的X射线剂量、SF6传感器测量的SF6气体浓度、氧气传感器测量的氧气浓度、温度传感器测量的温度、烟雾传感器测量的烟雾浓度，微处理器在X射线剂量、SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度中至少一种数据超过该数据自身安全阈值范围时向报警器发送启动命令，报警器接收启动命令后发出声光报警，微处理器在SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度中至少一种数据超过该数据自身安全阈值范围时向通风系统发送启动指令，通风系统接收启动指令后开始强制通风，微处理器在X射线剂量超出安全阈值范围时向电镜高压安全回路中的开关元件（继电器或开关管）发送关闭电镜高压指令，电镜高压回路断开。X射线剂量的安全阈值范围为：X射线剂量﹤1ｕSv/hr，SF6气体浓度的安全阈值范围为：SF6气体浓度≤0.1%，氧气浓度的安全阈值范围为：19%≤氧气浓度≤23.5%，温度的安全阈值范围为：温度≤60℃，烟雾浓度的安全阈值范围为：烟雾浓度≤每英尺3.2%。
微处理器通过网络接口以报警短信、邮件或APP方式将超出安全阈值范围的数据发送给服务器。
综上所述，本发明通过实时读取X射线剂量、SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度，在上述至少一种监测数据超出安全阈值范围时启动报警器，并在SF6气体浓度、氧气浓度、烟雾浓度、温度超标时启动通风系统以降低温度和气体浓度以及烟雾浓度，在X射线剂量超出安全阈值范围时关闭电镜高压，可有效防止电子显微镜因为上述监测数据超标时导致安全事故，给出的一组经实验得到的监测数据安全阈值范围，使得监控系统更具有实用性。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案实质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器，或者网络设备等）执行本发明的实施例或实施例的某些部分所述的方法。

Claims (7)

1.一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，包括：微处理器、以及与微处理器I/O端口相连接的X射线传感器、SF6传感器、氧气传感器、温度传感器、烟雾传感器、报警器、通风系统，
所述微处理器实时采集X射线传感器测量的X射线剂量、SF6传感器测量的SF6气体浓度、氧气传感器测量的氧气浓度、温度传感器测量的温度、烟雾传感器测量的烟雾浓度，微处理器在X射线剂量、SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度中至少一种数据超过该数据自身安全阈值范围时向报警器发送启动命令，报警器接收启动命令后发出声光报警，微处理器在SF6气体浓度、氧气浓度、温度、烟雾浓度中至少一种数据超过该数据自身安全阈值范围时向通风系统发送启动指令，通风系统接收启动指令后开始强制通风，微处理器在X射线剂量超出安全阈值范围时向电镜高压安全回路中的开关元件发送关闭电镜高压指令，电镜高压回路断开。
2.根据权利要求1所述一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，X射线剂量的安全阈值范围为：X射线剂量﹤1ｕSv/hr。
3.根据权利要求2所述一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，SF6气体浓度的安全阈值范围为：SF6气体浓度≤0.1%。
4.根据权利要求3所述一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，氧气浓度的安全阈值范围为：19%≤氧气浓度≤23.5%。
5.根据权利要求4所述一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，温度的安全阈值范围为：温度≤60℃。
6.根据权利要求5所述一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，烟雾浓度的安全阈值范围为：烟雾浓度≤每英尺3.2%。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述一种监控透射电子显微镜安全使用环境的系统，其特征在于，所述微处理器通过网络接口将超出安全阈值范围的数据发送给服务器。
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