[發明專利]一種便攜式高精度束流計及應用其的計量分析儀器

在審

• 申請號: 201710242763.0
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106932811A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 王凱莉;張旭景;高能越;楊如林;孟建斌
• 申請（專利權）人: 蘇州德銳特成像技術有限公司
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司11335
• 代理人: 夏靜潔

技術領域

本發明涉及一種便攜式高精度束流計及應用其的計量分析儀器，屬于計量技術領域。

背景技術

在電子顯微鏡使用過程中，電子從電子槍中出發，到達樣品，然后通過相機觀察電子打到樣品上之后的成像，拍攝得到樣品圖像，即完成了電子顯微鏡中的電子成像。這個過程中，需要知道樣品上和相機平面上的電子束流值，傳統的做法是利用電子顯微鏡內置的束流計進行測量，但是這個測量過程不方便，而且所得到的值并不精確。在很多科研領域，特別是對打在樣品上的電子劑量有嚴格要求的應用領域，比如冷凍電鏡或高分子材料學等樣品易受到電子輻照損傷的應用領域，精確測量電子束流是至關重要的。

束流計中所使用的法拉第杯，是一個傳統的束流強度測量裝置，它在加速器束流強度的歸一化測量、探測器的標定等方面起到了不可替代的作用。由于法拉第杯是一個絕對測量裝置，沒有其它設備可以對其標定，反而通常是利用法拉第杯來標定其它實驗用探測器，所以法拉第杯的設計和效率的計算變得至關重要，其計算精度直接影響探測器的探測效率的精度，并影響物理實驗結果的可信度。

傳統法拉第杯的具體工作原理是，通過捕獲真空中經過法拉第杯的電子或者離子束流，聚焦使電(離)子束進入法拉第杯的光闌。光闌下方的空腔接收電(離)子。將法拉第杯置于電子束照射范圍內，使用儀器配備的束流計(皮安表)即可測試或顯示接收束流，經由對電子束流的計算而確定累加電子劑量。其中，束流計是置于外環境中，通過真空接頭與真空中的法拉第杯相連接。

這種方法需要將真空內的微弱電流信號，經真空與外環境連接裝置傳輸后，通過外環境中的束流計進行測量。在使用過程中，由于電流是只有皮安pA級的微弱的模擬信號，會受到環境中電磁場等干擾產生的噪音影響，出現各種噪音疊加，使得測量結果不準確。因此，發展一種能直接在真空內就可以完成的高精度束流計顯得尤為重要。

另外，傳統束流計，測量時得到的是電流值，而在實際的實驗過程中，實驗者需要知道的是電子劑量，電流值與電子劑量間需要經過計算及換算，當實驗數據較多時，這個數據換算過程會耗費實驗人員大量的時間，降低了工作效率。良好均勻性是最終得到高品質產品的基礎，目前對于離子源引出束流均勻性的控制要求已成為產業發展的迫切需求，束流的準確測量是進行均勻性控制必備的基礎。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為克服上述問題，提供一種精度高、性能穩定的便攜式高精度束流計及應用其的計量分析儀器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種便攜式高精度束流計，包括金屬管，所述金屬管的一端設置有中空的容納空間，其另一端設置有連接裝置，所述容納空間內設置有法拉第杯，所述法拉第杯朝向金屬管端部一側設有電子收納口，其朝向金屬管內部一端為密封端，所述連接裝置上設置有用于處理來自法拉第杯端信號的控制電路板，所述連接裝置朝向外環境一端連接真空轉接法蘭，所述金屬管和連接裝置設置在所述真空轉接法蘭一側的真空環境內，所述真空轉接法蘭的另一側為空氣環境，所述真空轉接法蘭上在空氣環境一側安裝有信號輸出裝置和電源。

優選地，所述控制電路板包括設置在電路板上的控制電路，所述控制電路包括與所述法拉第杯連接的低電流放大電路和與所述放大電路連接的模數轉換器及單片機，所述法拉第杯用于接收真空中的電子而形成電流信號，所述電流信號經過低電流放大電路轉換為電壓信號并放大，放大后的電壓信號通過模數轉換器轉為數字信號，所述數字信號再通過信號輸出設備發送給終端設備。

優選地，所述信號輸出設備包括有線信號裝置和無線信號裝置

優選地，所述無線信號裝置包括WIFI發射器或藍牙發射器。

優選地，所述法拉第杯的電子收納口上還可以設置有屏蔽電壓板，所述屏蔽電壓板上設置與所述電子收納口對應的通孔。

優選地，所述金屬管為高導電性的金屬管。

優選地，所述終端設備可為手機、平板電腦、筆記本電腦或帶顯示屏的單片機。

一種計量分析儀器，采用以上所述的便攜式高精度束流計。

本發明的有益效果是：本發明中法拉第杯測得的電流信號經過放大電路放大，微弱的電流信號轉換為電壓信號并放大(模擬信號)，同時通過單片機上的模數轉化器，將獲得的模擬信號轉為數字信號，在通過有線或無線輸出設備發送給便攜式終端。此時，即已完成真空內環境中測得電子束流值或離子束流值，這樣的優勢在于，避免環境磁場等對微弱電流信號的干擾，避免引入過多噪音，影響測量的準確度，因此本發明測量精準、誤差小。本發明可以配合便攜式終端使用，顯示結果更方便，使用更簡單。

附圖說明