CN110993475A - 一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜 - Google Patents

一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜。其中，用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台包括至少一个样品孔，所述样品孔内设置有第一转动辅，所述第一转动辅用于支撑断口样品，所述第一转动辅的底部设置有第一转动轴，第一转动辅可绕第一转动轴在水平面的预设角度范围内转动；所述第一转动轴固定在第二转动辅上，所述第二转动辅两端分别与一个第二转动轴对应相连，所述第二转动辅可绕两端的第二转动轴在预设角度范围内转动；两个第二转动轴分别与支架的两端相连，所述支架固定在样品孔内。其可对单个断口样品进行倾斜而不影响其他断口样品，提高扫描电镜测试效率。

Description

一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜
技术领域
本发明属于断口分析设备领域，尤其涉及一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
断口分析是工程材料领域的重要分析手段。通过断口形貌分析可以确定材料开裂的起始位置与最终位置，还可以判定材料的断裂原因，如疲劳、磨损、腐蚀等。目前分析材料断口微观形貌的有效手段是利用扫描电镜的二次电子成像技术获得断口表面的形貌特征。扫描电镜与能谱相结合可以确定外来元素对断口成因的影响。通常情况下断裂材料的断口都是高低不平有相对倾斜的表面的。在观察断口的过程中，有些倾斜面可能由于其倾斜角度过大超出了扫描电镜成像的衬度范围，导致最终获得的图片有模糊区域。为了解决上述问题的一般方法是将样品台倾斜，使断口的倾斜面转至水平位置。
发明人发现，样品台的倾斜角度通常有一定的限制，而且将样品台倾斜的方法只适用于样品台上只有一个断口样品的情况，如果样品台上有多个断口样品，样品台的倾斜使一个样品达到观察条件，却会使其他的样品由于样品台倾斜而转变位置甚至站立不稳，最终掉入样品仓，不利于观察，甚至会对仪器有损害。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜，其可对单个断口样品进行倾斜而不影响其他断口样品，提高扫描电镜测试效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其包括：
至少一个样品孔，所述样品孔内设置有第一转动辅，所述第一转动辅用于支撑断口样品，所述第一转动辅的底部设置有第一转动轴，第一转动辅可绕第一转动轴在水平面的预设角度范围内转动；所述第一转动轴固定在第二转动辅上，所述第二转动辅两端分别与一个第二转动轴对应相连，所述第二转动辅可绕两端的第二转动轴在预设角度范围内转动；两个第二转动轴分别与支架的两端相连，所述支架固定在样品孔内。
作为一种实施方式，所述支架底部设置有支架固定轴，所述支架固定轴可拆卸连接在样品孔内。
作为一种实施方式，所述第一转动轴与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构与微处理器相连。
作为一种实施方式，两个第二转动轴分别与两个同步的第二驱动机构对应相连，第二驱动机构与微处理器相连。
作为一种实施方式，第一转动辅可绕第一转动轴在水平面(-180°～180°)范围内转动。
作为一种实施方式，第二转动辅可绕两端的第二转动轴在(-90°～90°)范围内转动。
作为一种实施方式，所述样品孔设置在样品台底座上，所述样品台底座底部设置有第三转动轴，所述第三转动轴与第三驱动机构相连，第三驱动机构与微处理器相连。
作为一种实施方式，当样品台底座上存在两个样品孔时，这两个样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置。
作为一种实施方式，当样品台底座上存在至少三个样品孔时，一个样品孔设置在样品台底座中心位置，其他样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置；
本发明的第二方面提供一种扫描电镜，其包括上述所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台。
作为一种实施方式，所述扫描电镜还包括控制面板，所述控制面板用于控制所述扫描电镜万向转动样品台运动。
本发明的有益效果是：
本发明利用第一转动辅绕其底部的第一转动轴在水平面的预设角度范围内转动；第二转动辅绕其两端的第二转动轴在预设角度范围内转动，实现单个样品的转动而不影响不影响其他的样品，最终提高扫描电镜的分析效率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例提供的样品孔剖面图；
图2是本发明实施例提供的样品孔俯视图；
图3是本发明实施例提供的样品台底座结构示意图；
图4是本发明实施例提供的样品台底座在样品台底座的装配图；
图5是本发明实施例提供的控制面板界面；
图6是本发明实施例提供的样品台初始位置特征；
图7是本发明实施例提供的①号断口初始位置示意图。
其中，1-第一转动辅；2-第二转动辅；3-第二转动轴；4-支架；5-第一转动轴；6-支架固定轴；7-样品台底座；8-样品孔；9-探测器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供的一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其包括：
至少一个样品孔8，所述样品孔8内设置有第一转动辅1，所述第一转动辅1用于支撑断口样品，所述第一转动辅1的底部设置有第一转动轴5，第一转动辅1可绕第一转动轴5在水平面的预设角度范围(例如：-180°～180)内转动；所述第一转动轴5固定在第二转动辅2上，所述第二转动辅2两端分别与一个第二转动轴3对应相连，所述第二转动辅2可绕两端的第二转动轴3在预设角度范围(例如：-90°～90°)内转动；两个第二转动轴3分别与支架4的两端相连，所述支架4固定在样品孔8内，如图1和图2所示。
作为一种实施方式，所述支架4底部设置有支架固定轴6，所述支架固定轴6可拆卸连接在样品孔8内。
在具体实施中，所述第一转动轴与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构与微处理器相连。
两个第二转动轴分别与两个同步的第二驱动机构对应相连，第二驱动机构与微处理器相连。
如图3和图4所示，所述样品孔8设置在样品台底座7上，所述样品台底座7底部设置有第三转动轴，所述第三转动轴与第三驱动机构相连，第三驱动机构与微处理器相连。
在具体实施中，第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构可采用驱动电机或其他现有的驱动结构来实现。
作为一种实施方式，当样品台底座上存在两个样品孔时，这两个样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置。
作为另一种实施方式，当样品台底座上存在至少三个样品孔时，一个样品孔设置在样品台底座中心位置，其他样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置，如图4所示，样品台底座上存在9个样品孔，其中，⑨号样品孔设置在样品台底座中心位置的中心位置，其他样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置。
本实施例利用第一转动辅绕其底部的第一转动轴在水平面的预设角度范围内转动；第二转动辅绕其两端的第二转动轴在预设角度范围内转动，实现单个样品的转动而不影响不影响其他的样品，最终提高扫描电镜的分析效率。
在其他实施例中，还提供了一种扫描电镜，其包括上述所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台。
在具体实施中，所述扫描电镜还包括控制面板，所述控制面板用于控制所述扫描电镜万向转动样品台运动。
如图5所示，控制面板可以兼容在扫描电镜的操作软件中，也可以设计成单独的操作软件。界面中①～⑨各按钮分别控制①～⑨号样品孔。每个按钮右侧的两个空格为可输入空格，里面可以分别输入R1转动和R2转动的角度。界面最右侧的INITILIZE按钮使样品台处于初始位置。初始位置设定为①号样品孔正对扫描电镜探测器9的位置，如图6所示。且样品台处于初始位置时，①号样品孔的R1转动和R2转动角度默认为0°。界面底部的MOVE按钮可以使样品台的指定位置移动到探测器9的正下方，并转动到指定的R角度和T角度(R代表大样品台的旋转，T代表大样品台的倾斜)。MOVE按钮右侧的4个可输入空格可以分别输入制定位置的坐标和需要旋转到的R角度和T角度。最下方的LIVE按钮可以使右侧的4个空格自动显示实时位置的坐标和旋转到的R角度和T角度。
下面给出本实施例的扫描电镜的工作原理：
(1)将多个待检测断口(以5个样品为例)一一固定在①～⑤号样品孔上，将扫描电镜样品仓卸掉真空，把样品台放入样品仓并开始抽真空；此时①号样品孔正对扫描电镜探测器的位置。
(2)先观察①号断口，假定①号断口在样品孔上的相对位置如图7所示：I和II分别为①号样品断口的两个倾斜面。I倾斜面正对样品台的中心位置，且与水平面成60°夹角，II倾斜面背向样品台的圆心且与水平面成70°夹角。此时要在控制面板内将I倾斜面转至水平位置只需R1转动90°(即顺时针方向)，然后R2转动-60°(即逆时针方向)。I倾斜面观察完毕要观察II倾斜面时，只需R2转动至70°(即顺时针方向)位置。这样就完成了①号样品的两个倾斜断面的观察，并且整个过程中①号样品的转动丝毫不影响其他的样品。
(3)观察②号样品时，用鼠标点一下控制界面里的②号按钮，然后点击面板底部的MOVE按钮，样品台将自动移动至②号样品正对扫描电镜探测器的位置，按照上一步的方法将②号样品的倾斜断面转至水平位置。
(4)依次完成所有样品的断口观察。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (10)

1.一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，包括：
至少一个样品孔，所述样品孔内设置有第一转动辅，所述第一转动辅用于支撑断口样品，所述第一转动辅的底部设置有第一转动轴，第一转动辅可绕第一转动轴在水平面的预设角度范围内转动；所述第一转动轴固定在第二转动辅上，所述第二转动辅两端分别与一个第二转动轴对应相连，所述第二转动辅可绕两端的第二转动轴在预设角度范围内转动；两个第二转动轴分别与支架的两端相连，所述支架固定在样品孔内。
2.如权利要求1所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，所述支架底部设置有支架固定轴，所述支架固定轴可拆卸连接在样品孔内。
3.如权利要求1所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，所述第一转动轴与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构与微处理器相连。
4.如权利要求1所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，两个第二转动轴分别与两个同步的第二驱动机构对应相连，第二驱动机构与微处理器相连。
5.如权利要求1所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，第一转动辅可绕第一转动轴在水平面-180°～180°范围内转动。
6.如权利要求1所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，第二转动辅可绕两端的第二转动轴在-90°～90°范围内转动。
7.如权利要求1所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，所述样品孔设置在样品台底座上，所述样品台底座底部设置有第三转动轴，所述第三转动轴与第三驱动机构相连，第三驱动机构与微处理器相连。
8.如权利要求7所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台，其特征在于，当样品台底座上存在两个样品孔时，这两个样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置；
或当样品台底座上存在至少三个样品孔时，一个样品孔设置在样品台底座中心位置，其他样品孔均布于样品台底座的靠近边缘位置。
9.一种扫描电镜，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台。
10.如权利要求9所述的扫描电镜，其特征在于，所述扫描电镜还包括控制面板，所述控制面板用于控制所述扫描电镜万向转动样品台运动。
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