专利名称:扩大观察样品种类、范围的可以看到负电子的电子显微镜的制作方法
本发明《扩大观察样品种类、范围的可以看到负电子的电子显微镜》属于电子仪器仪表领域，国际专利分类号是H05。
关于此发明以前的现有技术可参考科学出版社出版〔日〕东升著的《电子显微镜的世界》P121-P122原有技术E.W.Müller的场离子显微镜铭牌放大倍数只有100万至200万倍，只能观察高熔点的金属样品，还是电子源针尖本身的像，因此其铭牌说明看到的如该书卷首的钨的原子排列照片中较小园圈斑121、112等还只能是原子的轮廓，而看不到原子中的负电荷电子，所以这样的仪器，它没有提供给人观察非电子源本身的许多种样品中各个原子中的负电荷电子的实用功能。
本发明的目的是要以简单的电子显微镜本体的结构，且不使用超高直流电压，解决能观察到样品表面50个原子以上各个原子中的负电荷电子分布的投影的平面像，使之能应用于冶金、农业、医疗、医药、生物化学、材料生产、研究和教学等领域。
本发明是将E.W.Müller的场离子显微镜的结构和效果加以大改进，又是一种重要发明要素加以置换和结合，技术措施是从铭牌的额定放大倍数到各个部份的结构和材料作了有科学原理意义的改进，其具体技术措施如下(1)本电子显微镜的原理总图如1所示，加直流电压于导电靶阳极、阳极环与(样品和扫描电子束)针尖状阴极，负电子聚束环，电容介质加料钛酸钡陶瓷的漏斗，它们的中心线都一致，将它们密封于抽真空的容器内，组成本电子显微镜的本体，本体外附有图像讯号前置放大器和19吋电视机相连接，並将此电视机图像讯号输出至录放像机录像后，将录像磁带的图像讯号再送至投影电视机投影在相当长阔的大屏幕上，用来显示样品表面有50个原子以上时各个原子中的负电子的投影平面像;或者配用放大眼镜用来放大观察电视机萤屏像。(2)在阳极环和样品阴极针尖之间使用加料钛酸钡陶瓷料烧成漏斗状的结构，示于图1〔13〕，在导电靶或者电视机萤光屏和扫描电子束阴极针尖之间同样用加料钛酸钡陶瓷料烧成漏斗状的结构，示于图1〔14〕同时还应加大阳极环或萤光屏相对于针尖的电容面积，使针尖表面的电荷量更多。(3)放样品的阴极棒针尖部份应仅使样品成像部份露在真空中和导电靶相对，有电子可发射，针尖的其余部份应被绝缘遮住，如附图2所示，加工成图2的结构由硫酸电解腐蚀法加工获得，如图5所示，除了不想被腐蚀的部份用防腐剂涂覆外，针尖在BaTiO3烧结成漏斗状结构时若被BaTiO3盖住针尖端面由硫酸水溶液电解腐蚀至表计指示的导电电流突然增大时使灵敏电流继电器K动作，动作电流可以适当整定，使加在针尖阴极(+)和极板〔1〕(-)的电压迅速反向，並即用清水冲去硫酸水溶液，停止腐蚀。(4)被观察样品的阴极棒的更换结构，如附图4所示，靠在非铁磁材料的本体外壳外的磁铁右旋转动来转动本体壳内的∏形衔铁，籍加有槽和突缘的三节拉杆天线和最后一个带外螺纹的样品阴极棒在长螺母内向前旋进，使长螺母前端的园柱状样品阴极棒一个个推出长螺母跌落，更换被观察的样品，这样每次抽真空可观察10个样品，观察非电子源本身的样品是涂粘在样品针尖上的。(5)将摄像装置、电视机、投影电视机的热阴极都改用针尖状阴极场发射很细的电子束，金属针尖的曲率半径可从500
至15000
左右，此外和样品针尖一样配有负电子聚束环。(6)如果已有生产室温超导线圈环，则本电子显微镜本体及外附各设备凡有负电子在真空中飞行的部份均要采用室温超导线圈环对任何有干扰作用的磁场予以屏蔽以避免磁场对负电子飞行路线的影响，並在一切电子放大或振荡的线路及线圈元件使用室温超导电导线以增加放大倍数並降低噪声讯号的干扰使显微图像更加清晰。(7)在一切阴极针尖装一负电子聚束环如图1中〔5〕〔6〕所示，此环对于针尖的电压大小可调节。(8)将本电子显微镜本体针尖阴极可加以冷却，冷却要求的温度，由被观察的样品要求及针尖大小而定，冷却方法和保真空、密封的方法按现有技术可灵活设计，冷却的目的是使曲率半径小的针尖也能通过要求的电流而不烧坏。(9)本电子显微镜本体外壳内应抽真空，真空度达到(10-5或10-7)乇以上。(10)导电靶面积尽可能适当大些，並尽可能地增加摄像管和电视机和投影电视机的每帧扫描行数及帧频，且应与负电子束的粗细相配合，目的是使显微图像分辨率尽可能地高，图像各细节清晰。(11)本仪器的名称是扩大观察样品种类、范围的可以看到负电子的电子显微镜，指明了它具有扩大观察范围且可以看到负电子的功能，以便明确所观察到的图像的意义;额定铭牌放大倍数可达到壹亿倍以上，当样品针尖未到额定放大倍数位置时，则放大倍数是小于额定放大倍数的，所以放大倍数可以从小到大调节，观察到的图像是样品的外形或者是样品要观察的各个原子中的负电子分布立体的投影平面像;这种正如仪表有单位一样，图像中围绕着大同心园的大小不等的各个较小园圈斑为一单位，指明是负电荷电子而不是原子;至于样品的各原子中的电子分布的立体图像，必须阅读本人的论文《原子中的电子运动波函数和化学元素周期表》、本资料作为技术诀窍。注室温超导线圈是在它所包围磁通等于零时成环的。
与现有技术相比，本电子显微镜具有既能观察较大而全面的视野又能有很高的分辨率，可观察到各个原子中负电子的分布投影平面像;可以观察高熔点金属及非高熔点金属晶格各原子中的负电荷电子分布的投影平面像，电子源本身及非电子源本身的样品的投影平面像，扩大了可以观察样品的种类和范围，且其放大倍数可达到壹亿倍以上，而设备本体结构简单，体积较小，无需超过直流电压，抽真空速率高，制造成本较超高电压电子显微镜低得多，因此它可在冶金、医疗、医药、生物化学、材料工程、物理、化学教学和研究等等各个领域中广泛应用。且便于录像，电视广播和教学、研究，性能优良，有助于进一步了解微观世界的秘密，为工业材料、遗传工程、医学、农业的大发展提供依据。
附图1、本仪器的原理总图，包括电子显微镜的本体外壳〔7〕，本体内有导电靶〔1〕、阳极环〔2〕，阴极棒样品针尖〔3〕，摄像装置的扫描电子束的针尖状阴极〔4〕、针尖扫描电子束的聚束环〔5〕，样品针尖负电子聚束环〔6〕，外附前置放大器〔8〕，电视机〔9〕，录放像机〔10〕投影电视机〔11〕，投影大屏幕〔12〕，漏斗状电容介质钛酸钡陶瓷〔13〕、〔14〕，倍压整流得的直流电源(示意符号)〔15〕摄像装置的行扫描偏转线圈〔16〕、阳极环〔17〕。
附图2、样品针尖(曲率半径约500
～15000
)〔18〕，漏斗状电容介质BaTiO3〔19〕、针尖固定保护结构(普通陶瓷等绝缘介质)〔20〕。
附图3、扫描电子束针尖〔21〕、针尖固定保护结构(普通陶瓷等绝缘介质)〔22〕、漏斗状电容介质BaTiO3〔23〕。
附图4、∏形衔铁〔24〕，铜制长螺母导入固定槽〔25〕，真空密封泥〔26〕，样品阴极棒〔27〕，铜制的长螺母〔28〕，带有开槽和突缘的拉杆天线〔29〕，轴承〔30〕。
附图5、导电极板〔31〕，扫描电子束针尖〔32〕，不想被硫酸腐蚀的部份的防腐剂薄膜〔33〕。
最佳实施方案例1)直流电源电压越稳定越好，拟采用20KV以下的直流电压。
2)阳极环直径以20cm为好。阳极环平面离样品针尖的距离约1cm。
3)导电靶形状仿电视机萤屏对角线尺寸约47cm为好，其形状与相应尺寸的电视机屏幕相同。
4)一切针尖的曲率半径可从500
至15000
都可选用。
5)阳极导电靶、阳极环、负电子聚束环和针尖阴极之间如附图1所示的各直流电压应可调试确定大小。
6)针尖状阴极最好用液氮冷却，当然若样品粘附在针尖上的要求也可以用液氦冷却，本体外壳可以用玻璃制成。
7)阴极样品铜棒直径应从经济和技术实用利益确定适当的大些。(当然不能大于阳极环直径。)约1cm。
8)样品阴极棒BaTiO3漏斗和阳极环BaTiO3漏斗园孔相配合的园筒面都应使成光滑的园筒形。
9)一切阴极针尖和BaTiO3漏斗制造成如图2、图3所要求的那样必须将加料的BaTiO3原料和金属针尖一起成型后一起烧成，为此针尖处要用BaTiO3适当的涂覆薄层，然后按第(3)条说明的进行加工。
10)阴极针尖可用钨或铜金属按现有技术电解腐蚀法加工成上述各种曲率半径的针尖。
11)加料钛酸钡陶瓷料是指BaTiO3加入25%或者40%的SrTiO3，或者Ba(Ti0.92Sn0.08)O3系陶瓷加重量0.5%的ZnO。
权利要求
1.本发明属于电子仪器仪表领域，E.W.Müller场离子显微镜，标明它的放大倍数只有100万倍，因此其铭牌说明在《电子显微镜的世界》卷首看到的钨的原子排列照片中较小园圈121，112等只能是原子的轮廓，而看不到原子中的负电荷电子，而且还只能观察高熔点金属针尖电子源本身的像，因此它没有提供给人观察非电子源本身的许多种样品中各个原子中的负电荷电子的实用功能，而本电子显微镜的技术特征在于a、其铭牌额定放大倍数可达壹亿倍以上，同时铭牌指明可以观察电子源针尖本身投影平面像以外还可以看到非电子源针尖本身的样品的许多个原子中负电荷电子分布立体的投影平面像；这里正如仪表有单位一样，图像中围绕着大同心园的大小不等的各个较小园圈斑为一单位，指明是负电荷电子，而不是原子，本仪器标明了正确的单位；且放大倍数可以调节小。b、本电子显微镜的本体包括有直流电压的导电靶(阳极)、阳极环，与(样品和扫描电子束)针尖状阴极，负电子聚束环，它们的中心线都一致，它们被密封在抽真空的容器内，组成本电子显微镜的本体的主要部份，摄像管的导电靶代替了样品针尖发射电子直接成像的萤光屏，由摄像管导电靶获得的图像扫描电讯号经前置放大器放大后送至19吋电视机，並将此电视机图像讯号输出至录像机录像后，将录像磁带的图像讯号再送至投影电视机投影在相当长阔的大屏幕上，用来显示样品表面有50个原子以上时各个原子中的负电子的投影平面像，或者配用放大眼镜用来放大观察电视机萤光屏像。c、摄像装置、电视机和投影电视机产生扫描电子束的热阴极都改用针尖状阴极场发射很细的负电子束，而和样品针尖一样配有负电子聚束环。d、大幅度地提高摄像装置和电视机，大屏幕投影电视机每帧的行扫描数，且应与负电子束的粗细相配合，使显微图像清晰。e、在阳极环和样品阴极棒之间用加料的BaTiO3制成漏斗状的结构，在导电靶或电视机萤光屏和扫描电子束阴极针尖之间也有加料BaTiO3制成漏斗状。
2.如权利要求
1(c)所述的各扫描电子束针尖状阴极是由钨或铜制成的，针尖的曲率半径约15000
至500
。
3.如权利要求
1(b)所述的本体有成像负电子飞行的部份，在外壳要用室温超导体(如果已有生产)的线圈环对干扰磁场予以屏蔽，将电视机及大屏幕投影电视机也用室温超导电线圈屏蔽干扰磁场，並且在一切放大器及振荡器的线路及线圈元件使用室温超导电导线。
4.如权利1(b)所述的样品针尖阴极棒更换的结构，靠在非铁磁材料制造的本体外壳外的磁铁右旋转动本体外壳内的∏形铁片，由拉杆天线加有槽和突缘及最后一个带外螺纹的样品棒向前推进，使长螺母前端的园柱状样品阴极棒推出长螺母跌落后，这样更换被观察的样品，每次抽真空可观察10个样品。被观察的非电子源本身样品是涂粘在样品针尖上的。
专利摘要
本发明属于电子仪器、仪表领域，为了使本体结构简单，且不用超高直流电压，加些辅助设备，即能观察样品表面有50个原子以上的各个原子中的负电子分布状况的投影平面像。
文档编号H01J37/02GK86106604SQ86106604
公开日1988年4月13日 申请日期1986年10月4日
发明者贾德耀 申请人:贾德耀导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan