CN106783495A - 电子显微镜的工作距离的校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子显微镜的工作距离的校准装置，该校准装置包括：校准基体(10)，用于安装在电子显微镜的样品台上，校准基体(10)具有沿其轴向且朝向电子显微镜的物镜极靴设置的若干个校准平面(121)及向物镜极靴突出且通过与物镜极靴接触配合以实现校准基体(10)定位的定位凸起(11)，若干个校准平面(121)中至少一个校准平面(121)上设有具有聚焦功能的至少三个校准孔(131)，在电子显微镜聚焦不变且所有校准孔(131)同时聚焦清楚时，物镜极靴的下表面至每一校准平面(121)的距离为电子显微镜设定的工作距离。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中没有校准装置对扫描电子显微镜的工作距离的问题。

Description

电子显微镜的工作距离的校准装置

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，具体涉及一种电子显微镜的工作距离的校准装置。

背景技术

目前，扫描电子显微镜的工作距离是指样品表面与物镜下极靴的下表面之间的距离，在仪器出厂前需要进行校准。工作距离的校准是扫描电子显微镜调试和校准过程中非常重要的一部分工作。但是，现有技术中并没有专门的校准装置对工作距离进行校准。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电子显微镜的工作距离的校准装置，以解决现有技术中没有校准装置对扫描电子显微镜的工作距离的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电子显微镜的工作距离的校准装置，包括：校准基体，用于安装在电子显微镜的样品台上，校准基体具有沿其轴向且朝向电子显微镜的物镜极靴设置的若干个校准平面及向物镜极靴突出且通过与物镜极靴接触配合以实现校准基体定位的定位凸起，若干个校准平面中至少一个校准平面上设有具有聚焦功能的至少三个校准孔，在电子显微镜聚焦不变且所有校准孔同时聚焦清楚时，物镜极靴的下表面至每一校准平面的距离为电子显微镜设定的工作距离。

进一步地，校准平面的个数不少于两个时，其中一个校准平面设有至少三个校准孔，其余的校准平面上设有至少一个校准孔。

进一步地，校准基体为具有至少两个台阶的柱形台阶状结构，每一台阶的朝向物镜极靴的台阶面形成校准平面；台阶面上设有安装槽，安装槽中安装校准光兰，校准光兰的中心成型有校准孔，校准光兰的朝向物镜极靴的表面与其所在的台阶面重合；定位凸起设置在最靠近物镜极靴的校准平面上。

进一步地，校准基体为圆柱形台阶状结构，至少三个校准孔沿校准基体的圆周方向分布。

进一步地，定位凸起的朝向物镜极靴的一端呈半球形。

进一步地，校准装置还包括真空导电固定部，真空导电固定部覆盖在校准光兰和校准平面的相邻的边缘处。

进一步地，校准光兰为圆形，校准光兰的直径为3mm。

进一步地，校准孔的直径在10μm～100μm的范围内，和/或，定位凸起的沿校准基体的轴线的长度为5mm，校准平面的个数为四个时，相邻的两个校准平面之间的距离为5mm，以使工作距离分别为5mm、10mm、15mm、20mm。

进一步地，校准基体的远离物镜极靴的表面上设置安装柱，安装柱用于安装在样品台上的安装孔中。

进一步地，，每个校准平面上设有对应工作距离的数值。

本发明技术方案，具有如下优点：校准时，将校准基体放置在样品台上，调节样品台的旋转和倾斜，以使定位凸起的朝向物镜极靴的一端与物镜极靴的下表面接触；在电子显微镜聚焦不变(即聚焦电流不变)并且校准孔同时聚焦清楚时，这时物镜极靴的下表面与校准平面平行，从而确定校准平面与物镜极靴的下表面之间的距离为电子显微镜的工作距离，记录此时的物镜的聚焦电流和工作距离；以工作距离和聚焦电流建立XY轴坐标系，通过至少四对聚焦电流和工作距离的数据在XY坐标系轴形成曲线，其他的聚焦电流和工作电流通过曲线给出。上述校准装置在电子显微镜出厂前能够对其工作距离进行校准，能够满足电子显微镜的工作距离的校准要求，其结构简单、校准精确，有效地解决现有技术中没有校准装置对扫描电子显微镜的工作距离的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的电子显微镜的工作距离的校准装置的实施例的主视示意图；

图2示出了图1的电子显微镜的工作距离的校准装置的侧视示意图；

图3示出了图1的电子显微镜的工作距离的校准装置的剖视示意图；以及

图4示出了图3的电子显微镜的工作距离的校准装置的A处放大示意图。

附图标记说明：

10、校准基体；11、定位凸起；12、台阶；121、校准平面；13、校准光兰；131、校准孔；14、真空导电固定部；15、安装柱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图4所示，本实施例的电子显微镜的工作距离的校准装置包括：校准基体10，校准基体10用于安装在电子显微镜的样品台上，校准基体10具有沿其轴向且朝向电子显微镜的物镜极靴设置的若干个校准平面121及向物镜极靴突出且通过与物镜极靴接触配合以实现校准基体10定位的定位凸起11，若干个校准平面121中至少一个校准平面121上设有具有聚焦功能的至少三个校准孔131，在电子显微镜聚焦不变且所有校准孔131同时聚焦清楚时，物镜极靴的下表面至每一校准平面121的距离为电子显微镜设定的工作距离。其中，物镜极靴是物镜的下极靴。

应用本实施例的电子显微镜的工作距离的校准装置，校准时，将校准基体10放置在样品台上，调节样品台的旋转和倾斜，以使定位凸起11的朝向物镜极靴的一端与物镜极靴的下表面接触；在电子显微镜聚焦不变(即聚焦电流不变)并且校准孔131同时聚焦清楚时，这时物镜极靴的下表面与校准平面121平行，从而确定校准平面121与物镜极靴的下表面之间的距离为电子显微镜的工作距离，记录此时的物镜的聚焦电流和工作距离；以工作距离和聚焦电流建立XY轴坐标系，通过至少四对聚焦电流和工作距离的数据在XY坐标系轴形成曲线，其他的聚焦电流和工作电流通过曲线给出。上述校准装置在电子显微镜出厂前能够对其工作距离进行校准，能够满足电子显微镜的工作距离的校准要求，其结构简单、校准精确，有效地解决现有技术中没有校准装置对扫描电子显微镜的工作距离的问题。

聚焦清楚是指电子束汇聚点在校准平面上，调节物镜电流，可以使电子束汇聚点在校准平面上下移动，正聚焦时图像清晰。当欠聚焦或过聚焦时，图像模糊。

在本实施例中，校准平面121的个数不少于两个时，其中一个校准平面121设有至少三个校准孔131，其余的校准平面121上设有至少一个校准孔131。三个点确定一个平面，通过校准至少三个校准孔131就可以确定这个校准平面与物镜极靴的下表面平行。由于多个校准平面相互之间均是平行的，这时在校准其他校准平面时，只需要校准至少一个校准孔即可。

在本实施例中，校准基体10为具有至少两个台阶12的柱形台阶状结构，每一台阶12的朝向物镜极靴的台阶面形成校准平面121；台阶面上设有安装槽，安装槽中安装校准光兰13，校准光兰13的中心成型有校准孔131，校准光兰13的朝向物镜极靴的表面与其所在的台阶面重合；定位凸起11设置在最靠近物镜极靴的校准平面121上。校准基体10的结构简单，加工方便，成本低廉。

优选地，校准基体10为圆柱形台阶状结构，至少三个校准孔131沿校准基体10的圆周方向分布。制造简便，降低制造成本。优选地，至少三个校准孔131沿校准基体10的圆周方向均匀分布，这样便于加工。

在本实施例中，定位凸起11的朝向物镜极靴的一端呈半球形。这样不容易划伤物镜极靴的下表面，起到保护物镜极靴的作用。

如图2至图4所示，校准装置还包括真空导电固定部14，真空导电固定部14覆盖在校准光兰13和校准平面121的相邻的边缘处。在工作距离校准时，校准装置安装在电子显微镜的样品台上，样品台工作在真空环境内，真空导电固定部14用于将校准光兰固定在校准基体的台阶面上。由于工作在真空环境内，真空导电固定部14的放气率必须很低，不能影响扫描电子显微镜样品室内的真空；同时，真空导电固定部14必须导电，否则电子束聚焦在校准光兰上时，容易导致电荷积累，无法获得清晰图像。优选地，真空导电固定部14为真空导电胶，使用方便，成本低廉。

在本实施例中，校准光兰13为圆形，校准光兰13的直径为3mm。圆形的校准光兰结构简单，制造简便，降低制造成本。校准光兰外部直径为3mm，镶嵌在校准基体上的圆柱槽内，并且校准光兰的上表面与台阶面重合。

在本实施例中，校准孔131的直径在10μm～100μm的范围内。优选地，校准孔131直径为100μm。具体地，校准光兰13的中心有直径为100μm的校准孔，在获得放大倍数1000倍至5000倍的图像时，能确定是否聚焦清楚，从而确定准确的工作距离。

在本实施例中，定位凸起11的沿校准基体的轴线的长度为5mm，校准平面121的个数为四个时，相邻的两个校准平面121之间的距离为5mm，以使工作距离分别为5mm、10mm、15mm、20mm。也就是说，校准基体采用圆柱台阶结构，每个台阶高度为5mm，台阶上有直径为3mm的圆形槽，用于镶嵌校准光兰，校准基体的顶端采用半球形设计，不会损坏物镜极靴的下表面。依次校准四个工作距离，操作规范。

在本实施例中，在常用工作距离为10mm的台阶处，设置四个直径为3mm的圆形槽，在圆形槽做个镶嵌校准光兰。在校准时，调节扫描电子显微镜的样品台旋转和倾斜，当基体的球面顶端与物镜极靴的下表面接触，当聚焦不变时，使四个校准孔都聚焦清楚，说明基体的台阶面与物镜极靴的下表面平行，从而确定准确的工作距离为10mm；然后在水平平面内平移样品台的升降和调节聚焦电流，从上至下的其他台阶面依次聚焦清楚时，那么准确的工作距离分别为5mm、15mm、20mm。最后将准确的工作距离数值和聚焦电流的数值输入电子显微镜的控制系统并形成拟合的曲线，其他的工作距离通过拟合的曲线给出。

如图1所示，校准基体10的远离物镜极靴的表面上设置安装柱15，安装柱15用于安装在样品台上的安装孔中。安装柱15便于将校准装置安装在样品台上，装拆简便，降低操作人员的劳动强度。安装柱15设置在校准基体的中部。

如图2所示，每个校准平面121上设有对应工作距离的数值，即每个台阶面上都刻有对应工作距离的数值，便于在电子显微镜下观察和记录。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

上述校准装置能够对扫描电子显微镜的工作距离进行校准，同时不能损坏物镜下极靴表面。

在图中未示出的实施例中，一个校准基体上也可以仅设置一个校准平面，校准时就需要至少四个校准基体，对每个校准基体的工作距离进行校准。

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 (10)

1.一种电子显微镜的工作距离的校准装置，其特征在于，包括：

校准基体(10)，用于安装在所述电子显微镜的样品台上，所述校准基体(10)具有沿其轴向且朝向所述电子显微镜的物镜极靴设置的若干个校准平面(121)及向所述物镜极靴突出且通过与所述物镜极靴接触配合以实现所述校准基体(10)定位的定位凸起(11)，所述若干个校准平面(121)中至少一个所述校准平面(121)上设有具有聚焦功能的至少三个校准孔(131)，在所述电子显微镜聚焦不变且所有校准孔(131)同时聚焦清楚时，所述物镜极靴的下表面至每一所述校准平面(121)的距离为所述电子显微镜设定的工作距离。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述校准平面(121)的个数不少于两个时，其中一个所述校准平面(121)设有至少三个所述校准孔(131)，其余的所述校准平面(121)上设有至少一个校准孔(131)。

3.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述校准基体(10)为具有至少两个台阶(12)的柱形台阶状结构，每一所述台阶(12)的朝向所述物镜极靴的台阶面形成所述校准平面(121)；所述台阶面上设有安装槽，所述安装槽中安装校准光兰(13)，所述校准光兰(13)的中心成型有所述校准孔(131)，所述校准光兰(13)的朝向所述物镜极靴的表面与其所在的所述台阶面重合；所述定位凸起(11)设置在最靠近所述物镜极靴的所述校准平面(121)上。

4.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述校准基体(10)为圆柱形台阶状结构，所述至少三个校准孔(131)沿所述校准基体(10)的圆周方向分布。

5.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述定位凸起(11)的朝向所述物镜极靴的一端呈半球形。

6.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括真空导电固定部(14)，所述真空导电固定部(14)覆盖在所述校准光兰(13)和所述校准平面(121)的相邻的边缘处。

7.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述校准光兰(13)为圆形，所述校准光兰(13)的直径为3mm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的校准装置，其特征在于，所述校准孔(131)的直径在10μm～100μm的范围内，和/或，所述定位凸起(11)的沿所述校准基体的轴线的长度为5mm，所述校准平面(121)的个数为四个时，相邻的两个所述校准平面(121)之间的距离为5mm，以使所述工作距离分别为5mm、10mm、15mm、20mm。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的校准装置，其特征在于，所述校准基体(10)的远离所述物镜极靴的表面上设置安装柱(15)，所述安装柱(15)用于安装在所述样品台上的安装孔中。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的校准装置，其特征在于，每个所述校准平面(121)上设有对应所述工作距离的数值。