CN111508807B - 一种扫描电镜立体成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扫描电镜立体成像系统。所述扫描电镜立体成像系统将扫描电镜扫描样品时，获得的样品不同方向的扫描图像同时放映到屏幕上，放映时，加入3D成像技术，使观众左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，形成很强的富有立体感的图像。
Description
技术领域
本发明涉及扫描电镜立体成像领域，特别是涉及一种扫描电镜立体成像系统。
背景技术
在材料研究、地质、半导体和微电子、汽车、航空航天等相关行业的研究和生产中，扫描电镜发挥着巨大的作用，大部分材料需要对形态或成分进行检测，观察材料的微观组织结构。
现有扫描电镜采用单个二次电子探针对样品进行扫描，虽然所成的图像富有很强的立体感，但仅能够得到样品的二维扫描图像，无法观测到更为精细的样本结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种扫描电镜立体成像系统，以解决现有扫描电镜仅能够得到样品的二维扫描图像，无法观测到更为精细的样本结构。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种扫描电镜立体成像系统，包括：步进电机、齿轮、环形齿轮、轴承、钼片、钼片支架、固定支架以及上位机图像处理系统；
所述固定支架固定于扫描电镜腔室内的样品台上，所述固定支架上固定有所述步进电机、所述轴承以及所述钼片支架；所述钼片固定在钼片支架上；
所述小齿轮固定在所述步进电机上，所述环形齿轮与所述小齿轮相啮合；所述步进电机带动所述小齿轮转动，所述小齿轮带动所述环形齿轮转动；所述环形齿轮由3个互成120度夹角的所述轴承固定在所述固定支架上；通过调节所述步进电机的转速控制所述钼片的转速与位置，进而控制二次电子成像，使得扫描电镜扫描出样品各个方向上的图像，确定扫描图像；利用所述上位机图像处理系统收集所述扫描图像，并对所述扫描图像进行处理，将两张不同方向上的图像同时放映到屏幕上，放映时加入3D成像技术，形成立体图像。
可选的，所述固定支架开设有圆环形机构，所述圆环形机构用于齿顶所述环形齿轮；所述圆环形机构的内径为185mm；所述环形齿轮的圆直径为180mm。
可选的，所述环形齿轮为外齿轮，且所述外齿轮为上下两层结构，上下的轮齿之间设有V形槽。
可选的，3个所述轴承的中心轴均固定在所述圆环形机构的边缘，且3个所述轴承均位于所述环形齿轮的V形槽处，所述V形槽用于固定所述环形齿轮；3个所述轴承的中心轴与所述圆环形机构的中心连线互成120度夹角分布。
可选的，所述小齿轮的中心轴位于所述圆环形机构的边缘。
可选的，所述钼片支架为长方形机构；所述钼片支架的下部开设有螺纹孔，通过螺丝将所述钼片支架固定在所述环形齿轮上；所述钼片通过螺丝固定在所述钼片支架的上方，所述钼片用于遮挡二次电子。
可选的，所述钼片的左右两侧各有一个电极；在所述电极上施加反向电压，使得打在钼片上的电子反向弹回所述样品的表面。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：为了得到更高分辨率、观察到样品更为精细的样品结构，本发明提供了一种扫描电镜立体成像系统，通过将小齿轮固定在步进电机上，环形齿轮与小齿轮相啮合；步进电机带动小齿轮转动，小齿轮带动环形齿轮转动，所述环形齿轮由3个互成120度夹角的轴承固定在固定支架上；通过调节所述步进电机的转速控制所述钼片的转速与位置，进而控制二次电子成像，使得扫描电镜扫描出样品各个方向上的图像，确定扫描图像；利用所述上位机图像处理系统收集所述扫描图像，并对所述扫描图像进行处理，将两张不同方向上的图像同时放映到屏幕上，放映时加入3D成像技术，使观众左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，形成很强的富有立体感的图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的扫描电镜立体成像系统主俯视图；
图2为本发明所提供的扫描电镜立体成像系统主仰视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种扫描电镜立体成像系统，扫描电镜能够扫描出样品各个方向上的图像，得到更高分辨率、观测到更为精细的样本结构，放映时加入3D成像技术，使观众左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，形成很强的富有立体感的图像。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示，一种扫描电镜立体成像系统，包括：步进电机（1），小齿轮（2），环形齿轮（3）、轴承（4）、钼片（5）、钼片支架（6）、固定支架（7）以及上位机图像处理系统；
所述固定支架（7）固定于扫描电镜腔室内的样品台上，其上固定有步进电机（1）、轴承（4）以及钼片支架（6）。所述小齿轮（2）固定在步进电机（1）上，由步进电机（1）带动其转动，所述环形齿轮（3）与小齿轮（2）相啮合，小齿轮（2）带动环形齿轮（3）转动。所述环形齿轮（3）由3个互成120度夹角的轴承（4）固定在固定支架（7）上。所述钼片（5）固定在钼片支架（6）上。该系统可通过调节步进电机（1）的转速来控制钼片（5）的转速与位置，进而控制二次电子所成的像。
所述上位机图像处理系统可以收集扫描电镜扫描出的样品各个方向上的图像，并对图像进行处理，将两张样品不同方向上的图像同时放映到屏幕上，放映时加入3D成像技术手段，使观众左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，形成富有很强立体感的图像。
在实际应用中，所述固定支架（7）开有一内径185mm的圆环形机构，用于齿顶圆直径为180mm的环形齿轮（3）。
在实际应用中，所述环形齿轮（3）为外齿轮，且外部的轮齿为上下两层结构，上下轮齿之间为V形槽。环形齿轮（3）由3个互成120度夹角的轴承（4）来固定。
在实际应用中，所述3个轴承（4）的中心轴均固定在固定支架（7）的圆环形机构边缘，且3个轴承均位于环形齿轮（3）的V形槽处，用于固定环形齿轮（3）；3个轴承（4）的中心轴与圆环形机构的中心连线互成120度夹角分布。
在实际应用中，所述小齿轮（2）的中心轴位于固定支架（7）的圆环形机构边缘，且小齿轮（2）与步进电机（1）相连，由步进电机（1）带动小齿轮（2）转动。小齿轮（2）与环形齿轮（3）相啮合。
在实际应用中，所述钼片支架（6）为一长方形机构，在其下部开有螺纹孔，通过螺丝将钼片支架（6）固定在环形齿轮（3）上。钼片（5）通过螺丝固定在钼片支架（6）上方，用来遮挡二次电子。
在实际应用中，所述钼片（5）左右两侧各有一个电极，可以在电极上施加反向电压，使打在钼片上的电子反向弹回样品表面，可以有效的阻挡二次电子探头收集该方向上的电子。
本发明将扫描电镜立体成像系统放置在扫描电镜的样品台上，将实验样品置于扫描电镜腔内（实验样品位于环形齿轮（3）的中心位置的样品台上），使用扫描电镜对实验样品由上到下进行扫描；利用扫描电镜采集样品的扫描图像，开启小型计算机系统，控制环形齿轮（3）带动钼片（5）旋转；利用小型计算机系统控制钼片（5）的旋转速度以及钼片（5）上所加电压的大小，使得扫描电镜能够对样品各个方向的扫描图像进行采集；利用上位机对步骤3中所获得的扫描图像进行处理，将两张样品的不同方向的扫描图像同时放映到屏幕上，放映时加入3D成像技术手段，使观众左眼只能看到左眼图像，右眼只能看到右眼图像，形成富有很强立体感的图像。
本发明根据扫描电镜二次电子成像的原理和特点，在扫描电镜腔室内安装一台采用一种小型计算机系统控制的环形齿轮旋转装置，在扫描电镜扫描样品成像时，利用小型计算机系统控制环形齿轮旋转装置旋转，在环形齿轮装置上安装有厚度为0.5mm、长70mm、宽30mm的钼片，该钼片可以挡住对应方向、对应角度的二次电子，使得二次电子探头对该方向的电子无法进行收集，则二次电子所成的像始终为未被钼片遮挡住的二次电子所产生的；随着环形齿轮的不断旋转，钼片将可以遮挡住样品各个方向上的二次电子；相应的，二次电子将可以形成样品各个方向上的图像，对扫描电镜扫描的样品的各个方向的图像进行采集并通过电脑串口把图像数据传送至电脑存储。
上位机放映图像时，将采集到的图像加以处理，使人的左眼与右眼分别看到样品不同的位置对应的图像，得到扫描电镜的二次电子所成的立体图像，从而实现扫描电镜立体成像的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种扫描电镜立体成像系统，其特征在于，包括：步进电机、小齿轮、环形齿轮、轴承、钼片、钼片支架、固定支架以及上位机图像处理系统；
所述固定支架固定于扫描电镜腔室内的样品台上，所述固定支架上固定有所述步进电机、所述轴承以及所述钼片支架；所述钼片固定在钼片支架上；
所述小齿轮固定在所述步进电机上，所述环形齿轮与所述小齿轮相啮合；所述步进电机带动所述小齿轮转动，所述小齿轮带动所述环形齿轮转动；所述环形齿轮由3个互成120度夹角的所述轴承固定在所述固定支架上；通过调节所述步进电机的转速控制所述钼片的转速与位置，进而控制二次电子成像，使得扫描电镜扫描出样品各个方向上的图像，确定扫描图像；利用所述上位机图像处理系统收集所述扫描图像，并对所述扫描图像进行处理，将两张不同方向上的图像同时放映到屏幕上，放映时加入3D成像技术，形成立体图像。
2.根据权利要求1所述的扫描电镜立体成像系统，其特征在于，所述固定支架开设有圆环形机构，所述圆环形机构用于齿顶所述环形齿轮；所述圆环形机构的内径为185mm；所述环形齿轮的圆直径为180mm。
3.根据权利要求2所述的扫描电镜立体成像系统，其特征在于，所述环形齿轮为外齿轮，且所述外齿轮为上下两层结构，上下的轮齿之间设有V形槽。
4.根据权利要求3所述的扫描电镜立体成像系统，其特征在于，3个所述轴承的中心轴均固定在所述圆环形机构的边缘，且3个所述轴承均位于所述环形齿轮的V形槽处，所述V形槽用于固定所述环形齿轮；3个所述轴承的中心轴与所述圆环形机构的中心连线互成120度夹角分布。
5.根据权利要求3所述的扫描电镜立体成像系统，其特征在于，所述小齿轮的中心轴位于所述圆环形机构的边缘。
6.根据权利要求3所述的扫描电镜立体成像系统，其特征在于，所述钼片支架为长方形机构；所述钼片支架的下部开设有螺纹孔，通过螺丝将所述钼片支架固定在所述环形齿轮上；所述钼片通过螺丝固定在所述钼片支架的上方，所述钼片用于遮挡二次电子。
7.根据权利要求6所述的扫描电镜立体成像系统，其特征在于，所述钼片的左右两侧各有一个电极；在所述电极上施加反向电压，使得打在钼片上的电子反向弹回所述样品的表面。
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