本发明涉及移动式电子扫描显微镜。 近来电子扫描显微镜的数量有了显著增加,因为它们的聚焦深度大,宜用于生产过程中的检验,对表面变形的研究,特别是对疲劳现象的检验。
先有技术的电子扫描显微镜其主要缺点是,所检验物体的尺寸受到限制,需要利用破坏性的检验方法,其中所检验的样品尺寸不能超过样品室中的开口,因此经常会发生对所取样品的一部分造成磨损或无法补救的破坏情况。
为消除这一缺点,原所设计的电子显微镜,已用一直径非常小的光阑(一般为30微米)将该显微镜的真空部分与周围环境分离开来,所述真空部分用强力泵予以抽成真空,且持续地补偿因人为造成的真空泄漏。
这种解决方案的主要缺点是,由于所述光阑的显微尺寸,在光轴区中的真空不均匀性,以及由于被物体散射回来的电子地扩散作用而使视场非常有限,结果导致成像质量极差。
为消除这些缺陷,曾设计有一种移动式电子扫描显微镜,这种显微镜的样品室位于其底部开口中,并适配于真空密闭地安置在所探查区域物体的固态表面上。所述电子扫描显微镜的镜身可对所要探查的区域有较好的选择,而前者则是经球形基座埋置于样品室中,这种结构里的镜身可以倾斜,从而可改变中心电子束的入射点。
这种解决方案的缺陷是,镜身的较大倾斜会使图像失真,再之由于所观察表面和光学系统末端透镜之间距离的变化,会使图像的放大倍数有变化。这种方案的另一缺陷是所观察点的周围必须是一平面,此平面的尺寸必须大于上述电子扫描显微镜样品室底部的密封垫尺寸。
上述先有技术各种解决方案的缺陷,实际上已由根据本发明的移动式电子扫描显微镜予以消除,这种显微镜的特点是,其样品室位于带有可视开口的基座中部,且此可视开口尺寸大于所述可视开口平面中的最大点域摆动,样品室是真空的密闭又可横动地置于一基板上,该基板的中部带有连通所述可视开口的通孔,在此基板的底面有第一密封垫环绕住所述通孔。在一个最佳实施例中,所述基板上带有调节螺钉和/或所述样品室配有位移螺钉。另一最佳实施例配备有一组基板,而每一基板底面和第一密封垫的形状和尺寸适配于一种特定的被探查表面。
根据本发明的移动式电子扫描显微镜的优点为,在用此种显微镜观察而寻找一最佳点时,既不会导致图象畸变,也不会因电子束的倾斜而改变图象的放大倍数。这一解决方案的另一优点是,对于不同的探查表面,可以很容易地提供可互换并带有密封垫的各种基板,这些基板的尺寸和形状适配于所观查点的特定环境条件。
现供助于附图详细说明本发明,该图示出了根据本发明一种移动式电子扫描显微镜的最佳实施例。
附图中,所探查的表面1置于带有第一真空密封垫3的基板2之下,所述密封垫3环绕所述基板2中的通孔4。样品室5嵌在所述基板2上,所述样品室5的底部有一可视开口6。样品室5支承镜身7,两者都连接到一泵8。所述基板2带可调节螺钉9,而所述样品室5则带有位移螺钉10。在所述样品室5和所述基板2之间配置有第二真空密封垫11。
根据本发明的移动式电子扫描显微镜在使用时,由操作人员将所述显微镜置于所探查表面1处,并将其基板2放在所述探查表面1上,从而使所探查表面1处于所述基板2的通孔4之内,第一真空密封垫3则以其整个周边环绕所探查点置于所述探查表面1的上面。然后用泵8对该显微镜抽真空,并通过推顶所述探查表面1的紧固螺钉9使显微镜稳定住使其具有更大的抗振力。这时即可使用该显微镜,电子束对所探查表面1靠近电光学系统轴的一个小点域予以扫描,借助于位移螺钉10,样品室5连同镜身7即可处于滑过所述探查表面的较佳检视放大方式中,在找到操作人员正欲寻求的最佳位置后,探查即可开始。
本发明最适宜用于较大表面的非破坏性表面分析中,例如对飞机机翼,导弹部件和其它大型机械零件疲劳现象的探查。