CN112362680A - 一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构 - Google Patents

一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，该用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构即能使得旋转台上的样品托在X轴、Y轴和Z轴上的运动，又能使得样品托随旋转台进行360度旋转，实现待测样品的多维度快速移动，行程开关的设计使得运动更加精准可控。总之，该用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构结构设计科学合理，能够快速可靠定位样品托上的样品，重复定位精度高，整体机构紧凑，样品在X、Y、Z三轴直线行程距离长，品托上可装大尺寸样品，方便装卸，可靠性高且能适用于场发射电镜等高真空环境下使用。

Description

一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构
技术领域
本发明涉及到扫描电镜技术领域，特别涉及一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构。
背景技术
随着科技的发展需求，扫描电镜在各科研、企事业单位被广泛应用。扫描电子显微镜是利用阴极与阳极之间的高压产生高速电子，经过几级聚焦形成极细的电子束，在试样表面逐点扫描激发试样表面的各种信号，最后通过不同传感器收集成像。为了灵活调节不同的样品、调节不同的样品区、调节分辨率、调节图像景深等参数，需要在狭小的真空腔体内进行多轴的运动，使要拍摄的样品可靠的移动到物镜正下放，同时可调整WD参数，以期获得期望的图片。
原有真空平台的结构复杂，既难加工也难装配调试，而且外置电机增加动密封，重复定位精度不是很高，运动行程短，平台放气率高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，以实现对样品托上待成像物品的精准移动，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，包括基座平台、连轴节、步进电机和旋转台，所述基座平台的顶端固定有Z轴真空电机，所述Z轴真空电机通过连轴节连接有Z轴螺杆，所述基座平台的两侧固定有Z轴导轨，所述Z轴导轨上设有Z轴滑台，所述Z轴螺杆设置在Z轴滑台内，所述Z轴真空电机能够通过连轴节和Z轴螺杆带动Z轴滑台沿Z轴导轨滑动；所述Z轴滑台上固定有Y轴真空电机，所述Y轴真空电机通过连轴节连接有Y轴螺杆，所述Z轴滑台的两侧固定有Y轴导轨，所述Y轴导轨上设有Y轴滑台，所述Y轴螺杆设置在Y轴滑台内，所述Y轴真空电机能够通过连轴节和Y轴螺杆带动Y轴滑台沿Y轴导轨滑动；所述Y轴滑台一侧固定有X轴真空电机，所述X轴真空电机通过连轴节连接有X轴螺杆，所述Y轴滑台的两侧固定有X轴导轨，所述X轴导轨上设有X轴滑台，所述X轴螺杆设置在X轴滑台内，所述X轴真空电机能够通过连轴节和X轴螺杆带动X轴滑台沿X轴导轨滑动；所述X轴滑台的中部设有涡轮，所述涡轮上固定有旋转台，所述X轴滑台上对应涡轮设有蜗杆，所述蜗杆通过蜗杆固定座设置在X轴滑台，所述Y轴滑台另一侧固定有步进电机，所述步进电机通过连轴节连接有旋转台驱动轴，所述旋转台驱动轴从蜗杆内穿过，所述步进电机能够通过连轴节、旋转台驱动轴和蜗杆带动涡轮旋转，所述涡轮能够带动旋转台旋转。
优选的所述基座平台竖直设置。
优选的所述Z轴滑台的一侧固有两个Z轴行程开关，所述基座平台上对应Z轴行程开关固定有Z轴限位块，所述Z轴限位块位于两个Z轴行程开关之间。
优选的所述Z轴滑台的一侧固有两个Y轴行程开关，所述Y轴滑台上对应Y轴行程开关固定有Y轴限位块，所述Y轴限位块位于两个Y轴行程开关之间。
优选的所述Y轴滑台的两侧对应X轴滑台分别固定有X轴行程开关。
优选的所述X轴滑台上对旋转台固定有应旋转台行程开关。
优选的所述旋转台上设有多个样品托。
优选的所述Z轴螺杆的行程为60毫米，所述Y轴螺杆和X轴螺杆的行程为100毫米，所述旋转台能够实现360度旋转。
优选的所述旋转台、Z轴滑台、Y轴滑台和X轴滑台由不锈钢材料制备而成。
优选的所述旋转台驱动轴、蜗杆、Z轴螺杆、Y轴螺杆和X轴螺杆的表面镀有二硫化钼镀层。
本发明涉及的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，该用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，在使用过程中所述Z轴真空电机能够通过连轴节和Z轴螺杆带动Z轴滑台沿Z轴导轨滑动， Y轴真空电机能够通过连轴节和Y轴螺杆带动Y轴滑台沿Y轴导轨滑动，所述X轴真空电机能够通过连轴节和X轴螺杆带动X轴滑台沿X轴导轨滑动，步进电机能够通过连轴节、旋转台驱动轴和蜗杆带动涡轮旋转，涡轮能够带动旋转台旋转，这样即能使得旋转台上的样品托在X轴、Y轴和Z轴上的运动，又能使得样品托随旋转台进行360度旋转，实现待测样品的多维度快速移动，行程开关的设计使得运动更加精准可控；旋转台、Z轴滑台、Y轴滑台和X轴滑台由不锈钢材料制备而成，不锈钢制成，放气率低可用于高真空设备上，更有利于扫描电镜的稳定工作；旋转台驱动轴、蜗杆、轴螺杆、Y轴螺杆和X轴螺杆的表面镀有二硫化钼镀层，硫化钼高真空环境下能够起到固体润滑剂的作用。总之，该用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构结构设计科学合理，能够快速可靠定位样品托上的样品，重复定位精度高，整体机构紧凑，样品在X、Y、Z三轴直线行程距离长，品托上可装大尺寸样品，方便装卸，可靠性高且能适用于场发射电镜等高真空环境下使用。
附图说明
图1为本发明一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构的整体结构示意图一；
图2为本发明一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构的整体结构示意图二；
图中：1、基座平台；2、连轴节；3、步进电机；4、旋转台；5、样品托；6、旋转台驱动轴；7、蜗杆；8、涡轮；9、蜗杆固定座；10、旋转台行程开关；11、Z轴真空电机；12、Z轴螺杆；13、Z轴滑台；14、Z轴导轨；15、Z轴行程开关；16、Z轴限位块；21、Y轴真空电机；22、Y轴螺杆；23、Y轴滑台；24、Y轴导轨；25、Y轴行程开关；26、Y轴限位块；31、X轴真空电机；32、X轴螺杆；33、X轴滑台；34、X轴导轨；35、X轴行程开关。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-2所示，一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，包括基座平台1、连轴节2、步进电机3和旋转台4，所述基座平台1的顶端固定有Z轴真空电机11，所述Z轴真空电机11通过连轴节2连接有Z轴螺杆12，所述基座平台1的两侧固定有Z轴导轨14，所述Z轴导轨14上设有Z轴滑台13，所述Z轴螺杆12设置在Z轴滑台13内，所述Z轴真空电机11能够通过连轴节2和Z轴螺杆12带动Z轴滑台13沿Z轴导轨14滑动；所述Z轴滑台13上固定有Y轴真空电机21，所述Y轴真空电机21通过连轴节2连接有Y轴螺杆22，所述Z轴滑台13的两侧固定有Y轴导轨24，所述Y轴导轨24上设有Y轴滑台23，所述Y轴螺杆22设置在Y轴滑台23内，所述Y轴真空电机21能够通过连轴节2和Y轴螺杆22带动Y轴滑台23沿Y轴导轨24滑动；所述Y轴滑台23一侧固定有X轴真空电机31，所述X轴真空电机31通过连轴节2连接有X轴螺杆32，所述Y轴滑台23的两侧固定有X轴导轨34，所述X轴导轨34上设有X轴滑台33，所述X轴螺杆32设置在X轴滑台33内，所述X轴真空电机31能够通过连轴节2和X轴螺杆32带动X轴滑台33沿X轴导轨34滑动；所述X轴滑台33的中部设有涡轮8，所述涡轮8上固定有旋转台4，所述X轴滑台33上对应涡轮8设有蜗杆7，所述蜗杆7通过蜗杆固定座9设置在X轴滑台33，所述Y轴滑台23另一侧固定有步进电机3，所述步进电机3通过连轴节2连接有旋转台驱动轴6，所述旋转台驱动轴6从蜗杆7内穿过，所述步进电机3能够通过连轴节2、旋转台驱动轴6和蜗杆7带动涡轮8旋转，所述涡轮8能够带动旋转台4旋转，所述基座平台1竖直设置，所述Z轴滑台13的一侧固有两个Z轴行程开关15，所述基座平台1上对应Z轴行程开关15固定有Z轴限位块16，所述Z轴限位块16位于两个Z轴行程开关15之间，所述Z轴滑台13的一侧固有两个Y轴行程开关25，所述Y轴滑台23上对应Y轴行程开关25固定有Y轴限位块26，所述Y轴限位块26位于两个Y轴行程开关25之间，所述Y轴滑台23的两侧对应X轴滑台33分别固定有X轴行程开关35，所述X轴滑台33上对旋转台4固定有应旋转台行程开关10，所述旋转台4上设有多个样品托5，所述Z轴螺杆12的行程为60毫米，所述Y轴螺杆22和X轴螺杆32的行程为100毫米，所述旋转台4能够实现360度旋转，所述旋转台1、Z轴滑台13、Y轴滑台23和X轴滑台33由不锈钢材料制备而成，所述旋转台驱动轴6、蜗杆7、Z轴螺杆12、Y轴螺杆22和X轴螺杆32的表面镀有二硫化钼镀层。
本发明涉及的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，在使用过程中所述Z轴真空电机11能够通过连轴节2和Z轴螺杆12带动Z轴滑台13沿Z轴导轨14滑动， Y轴真空电机21能够通过连轴节2和Y轴螺杆22带动Y轴滑台23沿Y轴导轨24滑动，所述X轴真空电机31能够通过连轴节2和X轴螺杆32带动X轴滑台33沿X轴导轨34滑动，步进电机3能够通过连轴节2、旋转台驱动轴6和蜗杆7带动涡轮8旋转，涡轮8能够带动旋转台4旋转，这样即能使得旋转台4上的样品托5在X轴、Y轴和Z轴上的运动，又能使得样品托5随旋转台4进行360度旋转，实现待测样品的多维度快速移动，行程开关的设计使得运动更加精准可控；旋转台1、Z轴滑台13、Y轴滑台23和X轴滑台33由不锈钢材料制备而成，不锈钢制成，放气率低可用于高真空设备上，更有利于扫描电镜的稳定工作；旋转台驱动轴6、蜗杆7、Z轴螺杆12、Y轴螺杆22和X轴螺杆32的表面镀有二硫化钼镀层，硫化钼高真空环境下能够起到固体润滑剂的作用。总之，该用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构结构设计科学合理，能够快速可靠定位样品托上的样品，重复定位精度高，整体机构紧凑，样品在X、Y、Z三轴直线行程距离长，品托上可装大尺寸样品，方便装卸，可靠性高且能适用于场发射电镜等高真空环境下使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二（一号、二号）等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，包括基座平台（1）、连轴节（2）、步进电机（3）和旋转台（4），其特征在于：所述基座平台（1）的顶端固定有Z轴真空电机（11），所述Z轴真空电机（11）通过连轴节（2）连接有Z轴螺杆（12），所述基座平台（1）的两侧固定有Z轴导轨（14），所述Z轴导轨（14）上设有Z轴滑台（13），所述Z轴螺杆（12）设置在Z轴滑台（13）内，所述Z轴真空电机（11）能够通过连轴节（2）和Z轴螺杆（12）带动Z轴滑台（13）沿Z轴导轨（14）滑动；所述Z轴滑台（13）上固定有Y轴真空电机（21），所述Y轴真空电机（21）通过连轴节（2）连接有Y轴螺杆（22），所述Z轴滑台（13）的两侧固定有Y轴导轨（24），所述Y轴导轨（24）上设有Y轴滑台（23），所述Y轴螺杆（22）设置在Y轴滑台（23）内，所述Y轴真空电机（21）能够通过连轴节（2）和Y轴螺杆（22）带动Y轴滑台（23）沿Y轴导轨（24）滑动；所述Y轴滑台（23）一侧固定有X轴真空电机（31），所述X轴真空电机（31）通过连轴节（2）连接有X轴螺杆（32），所述Y轴滑台（23）的两侧固定有X轴导轨（34），所述X轴导轨（34）上设有X轴滑台（33），所述X轴螺杆（32）设置在X轴滑台（33）内，所述X轴真空电机（31）能够通过连轴节（2）和X轴螺杆（32）带动X轴滑台（33）沿X轴导轨（34）滑动；所述X轴滑台（33）的中部设有涡轮（8），所述涡轮（8）上固定有旋转台（4），所述X轴滑台（33）上对应涡轮（8）设有蜗杆（7），所述蜗杆（7）通过蜗杆固定座（9）设置在X轴滑台（33），所述Y轴滑台（23）另一侧固定有步进电机（3），所述步进电机（3）通过连轴节（2）连接有旋转台驱动轴（6），所述旋转台驱动轴（6）从蜗杆（7）内穿过，所述步进电机（3）能够通过连轴节（2）、旋转台驱动轴（6）和蜗杆（7）带动涡轮（8）旋转，所述涡轮（8）能够带动旋转台（4）旋转。
2.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述基座平台（1）竖直设置。
3.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述Z轴滑台（13）的一侧固有两个Z轴行程开关（15），所述基座平台（1）上对应Z轴行程开关（15）固定有Z轴限位块（16），所述Z轴限位块（16）位于两个Z轴行程开关（15）之间。
4.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述Z轴滑台（13）的一侧固有两个Y轴行程开关（25），所述Y轴滑台（23）上对应Y轴行程开关（25）固定有Y轴限位块（26），所述Y轴限位块（26）位于两个Y轴行程开关（25）之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述Y轴滑台（23）的两侧对应X轴滑台（33）分别固定有X轴行程开关（35）。
6.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述X轴滑台（33）上对旋转台（4）固定有应旋转台行程开关（10）。
7.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述旋转台（4）上设有多个样品托（5）。
8.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述Z轴螺杆（12）的行程为60毫米，所述Y轴螺杆（22）和X轴螺杆（32）的行程为100毫米，所述旋转台（4）能够实现360度旋转。
9.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述旋转台（1）、Z轴滑台（13）、Y轴滑台（23）和X轴滑台（33）由不锈钢材料制备而成。
10.根据权利要求1所述的一种用于扫描电子显微镜中的真空四轴运动平台结构，其特征在于：所述旋转台驱动轴（6）、蜗杆（7）、Z轴螺杆（12）、Y轴螺杆（22）和X轴螺杆（32）的表面镀有二硫化钼镀层。
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