[發明專利]一種掃描電子顯微鏡電子槍燈絲槍尖振動位移激光測量方法

有效

• 申請號: 202010590578.2
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111982266B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 彭朝琴;孫鄭義
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種掃描電子顯微鏡電子槍燈絲槍尖振動位移激光測量方法，其特征在于，在掃描電子顯微鏡工作時，利用三個激光多普勒測振探頭X₁、X₂和X₃向電子槍燈絲槍尖發射激光，測量電子槍燈絲的振動位移，利用振動位移測量結果，計算電子槍燈絲的實際振動位移；具體包括：

1)電子槍燈絲尚未開始工作時，使測振探頭X₁、X₂和X₃發射的激光匯聚于電子槍燈絲槍尖的端面圓心位置，并設定此時的位移為零；

2)電子槍燈絲工作時，測振探頭X₁、X₂和X₃測量電子槍燈絲槍尖沿三個方向的振動位移；

3)利用測振探頭X₁和X₂的測量結果計算電子槍燈絲槍尖在水平面的實際位移；所述的利用測振探頭X₁和X₂的測量結果計算電子槍燈絲槍尖在水平面的實際位移的方法為：測振探頭X₁和X₂測得電子槍燈絲槍尖發生振動時沿x軸和y軸兩個方向的位移分別為Δx和Δy，設電子槍燈絲槍尖端面圓心最初坐標為(0，0)，沿x軸和y軸兩個方向的實際位移分別為X′和Y′，即移動后端面圓心(X′，Y′)；

振動后的端面圓心滿足方程組：

進而得到振動后的端面圓心(X′，Y′)，兩組解分別為：

其中

利用測振探頭X₁和X₂的測量結果Δx和Δy對(X′₁，Y′₁)和(X′₂，Y′₂)進行取舍，確定電子槍燈絲槍尖實際的振動位移；

為保證測振探頭X₁和X₂發射的兩束激光均能打在圓周上，則Δx和Δy的范圍是：

ΔX＝{X|-R＜X＜2R}

Δy＝{y|-R＜y＜2R}

得到在區域I內，(X′，Y′)僅存在一組解，在區域II內，(X′，Y′)存在兩組解，在其余區域內無解，帶入電子槍燈絲槍尖端面圓心最初坐標(0，0)，舍去另一組不滿足條件的(X′，Y′)解，得到的唯一解為實際振動后的電子槍燈絲槍尖端面圓心位置；

4)利用測振探頭X₁、X₂和X₃的測量結果計算電子槍燈絲槍尖在豎直方向的實際位移；

所述的利用測振探頭X₁、X₂和X₃的測量結果計算電子槍燈絲槍尖在豎直方向的實際位移Z′的方法為：測振探頭X₃測得電子槍燈絲槍尖沿X₃方向的振動值為x₃，依據所述的(X′，Y′)的結果，測振探頭X₂測得的x軸方向耦合量x_x2為：

x_x2＝Δy-Y′

測振探頭X₃測得的x軸方向耦合量x_x3為：

進而得到測振探頭X₃測得YOZ平面內除去x軸方向耦合的振動為：

電子槍燈絲槍尖向測振探頭X₃的對側振動，θ為振動后的電子槍燈絲槍尖與初始位置的夾角，則有：

Z′＝1(1-cosθ)

且

x″₃＝x′₃sinα

可解得實際位移Z′與測量結果x₃、夾角α及等效長度1之間的關系；

當電子槍燈絲槍尖向測振探頭X₃的同側振動時，則有：

同理可解得實際位移Z′。

2.如權利要求1所述的一種掃描電子顯微鏡電子槍燈絲槍尖振動位移激光測量方法，其特征在于，所述的三個激光多普勒測振探頭X₁、X₂和X₃，其中X₁和X₂與電子槍燈絲槍尖端面放置在同一水平面內，測振探頭X₃與X₂和電子槍燈絲槍尖的中心軸線在同一豎直面內。