CN218069776U - 低真空气体闪烁探测器和具有其的扫描电子显微镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低真空气体闪烁探测器和具有其的扫描电子显微镜，所述低真空气体闪烁探测器包括：导光柱，所述导光柱具有入射端和出射端；偏压电极，所述偏压电极设在所述导光柱的所述入射端且向远离所述导光柱的方向延伸出所述入射端的端面；电连接器，所述电连接器与所述偏压电极电连接且适于向所述偏压电极施加正偏压；光电倍增管，所述光电倍增管连接在所述导光柱的所述出射端。根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器能够在低真空环境使用，具有结构简单、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子显微镜技术领域，具体而言，涉及一种低真空气体闪烁探测器和具有所述低真空气体闪烁探测器的扫描电子显微镜。
背景技术
相关技术中的扫描电子显微镜，其腔室通常工作在10-4-10-2 Pa的高真空中，扫描电镜的探测器探测的信号为二次电子，利用闪烁体将二次电子转化为光信号，再由光电倍增管放大，最终成像。由于二次电子的能量很低（低于50 eV），该能量不足以使闪烁体发光，需要给闪烁体表面镀一层铝膜，再加上10 kV的电势，对二次电子进行加速。这在真空度比较高时完全没有问题，但是当气压比较高时，过高的电势很容易发生打火，无法在低真空下使用。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种低真空气体闪烁探测器，该低真空气体闪烁探测器能够在低真空环境使用，具有结构简单、成本低等优点。
本实用新型还提出一种具有所述低真空气体闪烁探测器的扫描电子显微镜。
为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例提出一种低真空气体闪烁探测器，所述低真空气体闪烁探测器包括：导光柱，所述导光柱具有入射端和出射端；偏压电极，所述偏压电极设在所述导光柱的所述入射端且向远离所述导光柱的方向延伸出所述入射端的端面；电连接器，所述电连接器与所述偏压电极电连接且适于向所述偏压电极施加正偏压；光电倍增管，所述光电倍增管连接在所述导光柱的所述出射端。
根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器，能够在低真空环境使用，具有结构简单、成本低等优点。
另外，根据本实用新型上述实施例的低真空气体闪烁探测器还可以具有如下附加的技术特征：
根据本实用新型的一个实施例，所述正偏压小于等于500V。
根据本实用新型的一个实施例，所述低真空气体闪烁探测器还包括壳体，所述壳体内形成有真空腔，所述光电倍增管设在所述壳体内，所述壳体具有安装口，所述导光柱穿过所述安装口与所述光电倍增管相连。
根据本实用新型的一个实施例，所述电连接器为SMA馈通连接器且安装在所述壳体上，所述电连接器通过导电线与所述偏压电极电连接，所述导电线与所述导光柱的外表面贴合。
根据本实用新型的一个实施例，所述安装口的内周面和所述导光柱的外周面之间设有第一密封圈。
根据本实用新型的一个实施例，所述低真空气体闪烁探测器还包括转接法兰，所述转接法兰安装在所述壳体朝向所述偏压电极的一端的端面上，所述转接法兰与所述壳体之间设有第二密封圈，所述低真空气体闪烁探测器适于通过所述转接法兰与扫描电子显微镜的舱体相连。
根据本实用新型的一个实施例，所述偏压电极安装在所述入射端端面的上部。
根据本实用新型的一个实施例，所述偏压电极为与所述导光柱外周面适配的弧形。
根据本实用新型的一个实施例，所述偏压电极在所述导光柱的轴向上的长度为10-20毫米。
根据本实用新型的第二方面的实施例提出一种扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括根据本实用新型的第一方面的实施例所述的低真空气体闪烁探测器。
根据本实用新型实施例的扫描电子显微镜，通过利用根据本实用新型的第一方面的实施例所述的低真空气体闪烁探测器，能够在低真空环境使用，具有结构简单、成本低等优点。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器的结构示意图。
图2是根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器的剖视图。
图3是根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器的结构示意图。
附图标记：低真空气体闪烁探测器1、导光柱10、入射端11、出射端12、偏压电极20、电连接器30、光电倍增管40、壳体50、真空腔51、第一密封圈61、第二密封圈62、转接法兰70。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器1。
如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器1包括导光柱10、偏压电极20、电连接器30和光电倍增管40。
导光柱10具有入射端11和出射端12。偏压电极20设在导光柱10的入射端11且向远离导光柱10的方向延伸出入射端11的端面。电连接器30与偏压电极20电连接且适于向偏压电极20施加正偏压。光电倍增管40连接在导光柱10的出射端12。
本实用新型是基于本申请的发明人对以下事实和问题的发现作出的：
相关技术中的高真空扫描电子显微镜的腔室通常工作在10-4-10-2 Pa真空中，在观察不导电的样品时（例如生物样品），会很快累积电荷，从而影响成像。而低真空/环境扫描电子显微镜可工作在10-100 Pa，甚至2000 Pa的低真空，在上述环境中，气体分子密度很高，很容易受入射电子和信号电子电离产生正离子，正离子会中和不导电样品表面积累的电荷，使成像正常。
当在低真空中存在一个正偏压电极时，信号二次电子就会朝着该电极运动，同时能量增加，在飞行途中，信号二次电子有可能会撞上气体分子，产生弹性散射、激发、电离三种可能的物理过程。对于弹性散射，信号二次电子的运动方向发生改变，而能量不变；对于激发，信号二次电子使目标原子的核外电子发生能级跃迁，在外层电子往回跃迁填补空穴的时候以光的形式释放能量；对于电离，一个信号电子有可能产生多个电子，然后这些电子再发生上述三种可能的过程，因此，后两种物理过程产生的光和电子是级联放大的。无论是光还是电子，其源头都是信号二次电子。通过探测这些光或电子，即可获得样品的形貌信息。
具体而言，低真空气体闪烁探测器1可以设置在扫描电子显微镜的样品台附近且入射端11朝向所述样品台。聚焦后的电子束或离子束通过扫描电子显微镜的物镜中出射，打在样品上，产生信号电子，信号电子被偏压电极20吸引加速，与中性气体分子发生碰撞，电离出正离子，电子可能激发气体分子，在退激发过程中产生光子，导光柱10的入射端11捕获产生的信号光，并传导到光电倍增管40，进行进一步放大成像。
根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器1，通过导光柱10捕获低真空中二次电子引起的气体闪烁光，并经过光电倍增管40放大成像，相比相关技术中采用高压加速二次电子促使闪烁体发光的二次电子探测器，不需要施加10kV的高压，因此不会在气压较高时放电，可在低真空环境中使用。
并且，由于低真空气体闪烁探测器1直接通过导光柱10捕获低真空中二次电子引起的气体闪烁光，与相关技术中的二次电子探测器采用的利用高电压加速二次电子以提高二次电子的能量使闪烁体发光的原理不同，相比相关技术中的二次电子探测器无需额外设置闪烁体，可以简化低真空气体闪烁探测器1的结构，降低低真空气体闪烁探测器1的成本。
此外，通过将偏压电极20向远离导光柱10的方向延伸出入射端11的端面，相比偏压电极与入射端端面平齐的技术方案，可以使偏压电极20能够更好地吸引和加速电子。
因此，根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器1能够在低真空环境使用，具有结构简单、成本低等优点。
下面参考附图描述根据本实用新型具体实施例的低真空气体闪烁探测器1。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的低真空气体闪烁探测器1包括导光柱10、偏压电极20、电连接器30和光电倍增管40。
可选地，所述正偏压小于等于500V。这样可以使偏压电极20接入较小的偏压，避免接入高压引起低真空环境下的放电，保证低真空气体闪烁探测器1能够在低真空环境下可靠使用。
具体地，如图1-图3所示，低真空气体闪烁探测器1还包括壳体50，壳体50内形成有真空腔51，光电倍增管40设在壳体50内，壳体50具有安装口，导光柱10穿过所述安装口与光电倍增管40相连。这样可以在壳体50内形成真空环境，便于光电倍增管40的可靠运行。
可选地，电连接器30为适用于真空高压的馈通连接器，例如SMA馈通连接器且安装在壳体50上，电连接器30通过导电线（图中未示出）与偏压电极20电连接，所述导电线与导光柱10的外表面贴合。这样可以便于将偏压电极20接入正偏压。
有利地，如图2所示，所述安装口的内周面和导光柱10的外周面之间设有第一密封圈61。这样可以利用第一密封圈61对导光柱10与壳体50之间进行密封，提高真空腔51的密封性。
更为有利地，如图1-图3所示，低真空气体闪烁探测器1还包括转接法兰70，转接法兰70安装在壳体50朝向偏压电极20的一端的端面上，转接法兰70与壳体50之间设有第二密封圈62，低真空气体闪烁探测器1适于通过转接法兰70与扫描电子显微镜的舱体相连。这样可以便于将低真空气体闪烁探测器1安装在所述扫描电子显微镜的舱体上，而且第二密封圈62可以提高转接法兰70与壳体50之间的密封性。
图1-图3示出了根据本实用新型一些示例的低真空气体闪烁探测器1。如图1和图3所示，偏压电极20安装在入射端11端面的上部（上下方向如图3中的箭头所示且仅为了便于表述，并非对于实际设置方向的限定）。具体而言，低真空气体闪烁探测器1可以在由偏压电极20至光电倍增管40的方向上向上倾斜设置。这样可以便于偏压电极20避让扫描电子显微镜的样品台等其他结构，避免偏压电极20与其他结构发生干涉。
可选地，如图1和图3所示，偏压电极20为与导光柱10外周面适配的弧形。这样可以使偏压电极20能够更好地吸引和加速电子，而且可以便于偏压电极20的安装。
进一步地，偏压电极20在导光柱10的轴向上的长度为10-20毫米。偏压电极20的弧形对应的圆心角的角度为90°~150°。这样可以使偏压电极20具有合理的尺寸，保证对电子的加速的情况下避免偏压电极20与其他结构发生干涉。
具体而言，偏压电极20可以通过螺纹紧固件安装在导光柱10上。电连接器30可以通过螺纹紧固件安装在壳体50上。转接法兰70可以通过螺纹紧固件安装在壳体50上。螺纹紧固件可以为螺钉或螺栓。这样可以便于低真空气体闪烁探测器1的装配，提高低真空气体闪烁探测器1装配后的稳定性和可靠性。
下面描述根据本实用新型实施例的扫描电子显微镜。根据本实用新型实施例的扫描电子显微镜包括根据本实用新型上述实施例的低真空气体闪烁探测器1。
根据本实用新型实施例的扫描电子显微镜，通过利用根据本实用新型上述实施例的低真空气体闪烁探测器1，能够在低真空环境使用，具有结构简单、成本低等优点。
根据本实用新型实施例的扫描电子显微镜的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种低真空气体闪烁探测器，其特征在于，包括：
导光柱，所述导光柱具有入射端和出射端；
偏压电极，所述偏压电极设在所述导光柱的所述入射端且向远离所述导光柱的方向延伸出所述入射端的端面；
电连接器，所述电连接器与所述偏压电极电连接且适于向所述偏压电极施加正偏压；
光电倍增管，所述光电倍增管连接在所述导光柱的所述出射端。
2.根据权利要求1所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，所述正偏压小于等于500V。
3.根据权利要求1所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，还包括壳体，所述壳体内形成有真空腔，所述光电倍增管设在所述壳体内，所述壳体具有安装口，所述导光柱穿过所述安装口与所述光电倍增管相连。
4.根据权利要求3所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，所述电连接器为SMA馈通连接器且安装在所述壳体上，所述电连接器通过导电线与所述偏压电极电连接，所述导电线与所述导光柱的外表面贴合。
5.根据权利要求3所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，所述安装口的内周面和所述导光柱的外周面之间设有第一密封圈。
6.根据权利要求3所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，还包括转接法兰，所述转接法兰安装在所述壳体朝向所述偏压电极的一端的端面上，所述转接法兰与所述壳体之间设有第二密封圈，所述低真空气体闪烁探测器适于通过所述转接法兰与扫描电子显微镜的舱体相连。
7.根据权利要求1所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，所述偏压电极安装在所述入射端端面的上部。
8.根据权利要求1所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，所述偏压电极为与所述导光柱外周面适配的弧形。
9.根据权利要求1所述的低真空气体闪烁探测器，其特征在于，所述偏压电极在所述导光柱的轴向上的长度为10-20毫米。
10.一种扫描电子显微镜，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的低真空气体闪烁探测器。
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Cited By (1)
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| CN116285985A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
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2022
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| CN116285985B (zh) * | 2023-03-21 | 2024-04-19 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
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