保护装置及扫描电镜的制作方法

本发明涉及样品检测设备领域，特别是涉及一种保护装置及扫描电镜。

背景技术：

使用扫描电镜观察样品时，需要将样品放置在样品台上，然后操作人员会调节样品台的高度，使样品上升到合适的观察位置，然后扫描电镜的电子枪会发射扫描电子束，以对样品进行扫描。其中，操作人员在调节样品台的高度时，会一直观察样品上升的高度，至样品达到合适的位置。但是这个合适的观察位置与电子枪的枪头之间的间距很小(大概只有4mm)，实际检测时，存在着样品上有凸起或者是操作人员操作失误等因素，这都可能会导致枪头被样品台撞击而损坏。

技术实现要素：

基于此，有必要针对扫描电镜的枪头容易受到撞击的问题，提供一种保护装置及扫描电镜。

一种保护装置，用于防止扫描电镜的样品台与所述扫描电镜的电子枪的枪头碰撞，所述保护装置包括：支撑架；以及检测组件，设置在所述支撑架上，用于与电源电性连接，以便使检测组件串接至检测回路；所述检测组件至少一部分位于所述枪头和所述样品台之间，使得所述样品台在第一方向上运动时，能够先与所述检测组件碰触，进而使所述检测回路在所述检测组件处断路，以便控制所述样品台停止在所述第一方向上运动，其中，所述第一方向为由所述样品台至所述枪头的方向。

进一步的，所述检测组件包括：第一导电片，设置在所述支撑架上，用于与所述电源的第一电极相接；第二导电片，设置在所述支撑架上，与所述第一导电片间隔设置，所述第二导电片用于与所述电源的第二电极相接；导电体，分别与所述第一电极片和所述第二电极片电性相接，以便使所述检测回路导通；所述导电体设置在所述枪头与样品台之间，所述样品台在第一方向上移动时，会先碰触所述导电体，使所述导电体与所述第一导电片分离和/或所述导电体与所述第二导电片分离，从而使所述检测回路断开。

进一步的，支撑架包括第一支架以及与所述第一支架间隔设置的第二支架；所述第一导电片设置在所述第一支架上，所述第二导电片设置在所述第二支架上；所述第一支架、所述第一导电片、所述第二支架以及所述第二导电片之间围绕形成一个容纳空间；所述导电体穿设在所述容纳空间内，并能够与所述第一导电片和所述第二导电片抵接，且所述导电体与所述第一导电片以及所述第二导电片抵接时，所述导电体靠近所述样品台的一端从所述容纳空间伸出，以接受所述样品台的碰撞。

进一步的，所述第一支架和所述第二支架均为环形支架，其中，所述第一支架的内径大于所述第二支架的外径，所述第二支架设置在所述第一支架内。

进一步的，所述第一导电片倾斜设置，使得在所述第一方向上，所述第一导电片与所述第二导电片之间的间距逐渐增大；及/或所述第二导电片倾斜设置，使得在所述第一方向上，所述第二导电片与所述第一导电片之间的间距逐渐增大。

进一步的，所述第一导电片的倾斜方向与所述第一方向的夹角为20度至30度；及/或所述第二导电片的倾斜方向与所述第一方向的夹角为0度至30度。

进一步的，所述导电体包括导电球，所述导电球位于所述第一导电片和所述第二导电片之间，并分别与所述第一导电片和所述第二导电片抵接。

进一步的，所述导电球靠近所述样品台的一端伸出所述容纳腔；及/或所述导电球靠近所述样品台的一侧为平面。

进一步的，所述检测组件还包括弹性件，所述弹性件一端与所述支撑架相接，所述弹性件的另一端与所述弹性体相对；所述样品台倾斜时，所述样品台会与所述弹性件碰触，使得所述弹性件向所述弹性体运动，进而对弹性体施力，使所述检测回路断开，以便控制所述样品台停止运动。

进一步的，所述检测组件的个数为多个，各检测组件的导电体均串联在所述检测回路中。

进一步的，所述保护装置包括依次连接的三个所述检测组件，分别为第一检测组件、第二检测组件、第三检测组件；其中，所述第一检测组件的第一导电片与所述第一电极连接，所述第一检测组件的第二导电片与所述第二检测组件的第二导电片直接连接，所述第二检测组件的第一导电片与所述第三检测组件的第一导电片直接连接，所述第三导检测组件的第二导电片与所述第二电极连接。

一种扫描电镜，包括：机体；电子枪，设置在所述机体上；样品台，设置在所述机体上，并与所述电子枪的枪头相对；保护装置，设置在所述机体上，其中，所述保护装置至少有一部分位于所述枪头与所述样品台之间，用于防止所述样品台与所述枪头碰撞，其中，所述保护装置如上任意一项所述。

本发明提供的保护装置设置在电子枪的枪头与样品台之间，且保护装置接在一检测回路中，当样品台朝向电子枪移动时，会先与保护装置碰撞，此时检测回路会在保护装置处断路，利用检测回路的断路信号便可以直接或间接控制样品台停止运动，从而可以避免样品台与枪头发生碰撞。

附图说明

图1为本发明提供的保护装置与电子枪以及样品台配合的示意图；

图2为本发明提供的检测组件处的示意图；

图3为本发明提供的检测组件处断路的示意图；

图4为本发明提供的保护装置的结构示意图；

图5为本发明提供的另一种检测组件的示意图；

图6为本发明提供的保护装置的俯视图；

图7为本发明提供的保护装置的侧视图；

图8为本发明提供的图7的a-a向的剖面视图；

图9为本发明提供的样品台倾斜时与电子枪的配合示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本發明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于、安装于，或者设于”另一个元件等类似语言时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接或相接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，在本发明一实施例提供的扫描电镜中，该扫描电镜包括电子枪1、样品台2、保护装置3以及机体4，其中电子枪1、样品台2以及保护装置3均设置在机体4上。在本实施例中，样品台2与电子枪1的枪头11相对，保护装置3至少有一部分位于电子枪1的枪头11与样品台2之间，用于在防止样品台2与枪头11碰撞。可以理解的，本实施例中所说的防止样品台2与枪头11碰撞，包括防止样品台2直接与枪头11碰撞，也包括防止固定在样品台2上的样品与枪头11碰撞。

参照图1至图3，在本实施例中，保护装置3包括支撑架31以及设置在支撑架31上的检测组件32，其中，检测组件32通过导电线5与电源6连接，以便使检测组件32接入检测回路7。另外，检测组件32至少一部分位于扫描电镜的枪头11和扫描电镜的样品台2之间，当样品台2在第一方向a上运动时，样品台2会先与检测组件32碰触，使得检测回路7在检测组件32处断路，以便控制样品台2停止在第一方向a上移动，从而可以避免样品台2与枪头11之间产生碰撞。在本实施例中，第一方向a为由样品台2至枪头11的方向。

可以理解的，通过对检测组件32位置的合适设置，便可以使样品台2运动到合适的位置，方便对样品台2上的样品进行检测。

在本实施例中，样品台2在第一方向a上运动可以是由电机等驱动装置自动控制，当然在其他实施例中，样品台2在第一方向a上的运动也可以是由操作者手动控制。其中，在本实施例中，检测回路7断路则控制样品台2停止在第一方向a上运动的方式为：检测回路7实际上是控制电机转动的回路，当检测回路7断路，则电源6停止对电机供电，从而使得样品台2停止运动。

当然，在其他实施例中，也可以通过控制器(该控制器可以是扫描电镜的主控制器)来检测检测回路7是否导通(此时控制器的相应触点接入检测回路7)，当检测回路7导通时，控制器可以控制电机工作以带动样品台2在第一方向a上运动，当检测回路7断路时，控制器控制电机停止工作。此外，当样品台2在第一方向a上的运动是由操作者手动控制时，检测回路7断路时，会向操作者发出提示信息，这样操作者便可以控制样品台2停止运动。比如，检测回路7中串接有指示灯，当检测回路7断路时，指示灯熄灭，此时便证明样品台2已到达预定位置，操作者便可以停止驱动样品台2。

参照图1至图3，在本实施例中，检测组件32包括第一导电片321、第二导电片322以及导电体323。第一导电片321和第二导电片322均设置在支撑架31上(在本实施例中，支撑架31是由陶瓷等非导电材料制成)，其中，第一导电片321用于与电源6的第一电极61电性连接，第二导电片322用于与电源6的第二电极62电性连接，其中电源6的第一电极61和第二电极62的极性相反，即第一电极61和第二电极62分别为电源6的正极、负极。可以理解的，电源6也可以是市电，此时第一电极61和第二电极62分别为零线和火线。

参照图2所示，导电体323分别与第一导电片321和第二导电片322电性连接，即通过导电体323将两个导电片电性连接，以便使检测回路7能够导通。另外，在本实施例中，导电体323与第一导电片321可分离地相接在一起，即导电体323可以相对第一导电片321运动，使得导电体323可以脱离与第一导电片321的电性连接。另外，在本实施例中，导电体323与第二导电片322之间也是可分离地相接在一起。导电体323设置在枪头11与样品台2之间(当然导电体323也可以是只有一部分位于枪头11与样品台2之间)，参照图3所示，当样品台2在第一方向a上移动时，会先碰触导电体323，即此时样品台2对导电体323施加推力，使导电体323与第一导电片321和第二导电片322中的一者分离或者同时与二者均分离，从而使检测回路7断路。

可以理解的，在其他实施例中，导电体323也可以是与其中一个导电片活动连接，比如二者转动连接，这时样品台2碰撞导电体323时，会使导电体323与另一个导电片脱离接触，进而使检测回路7断开。

如图4所示，在本实施例中，支撑架31包括第一支架311以及与第一支架311间隔设置的第二支架312，这两个支架均为可以采用陶瓷等非导电材料制成。第一导电片321设置在第一支架311上，第二导电片322设置在第二支架312上，第一支架311、第一导电片321、第二支架312以及第二导电片322之间围绕形成一个容纳空间313。

在本实施例中，容纳空间313的深度方向与第一方向a一致。导电体323穿设在容纳空间313内，并能够与第一导电片321和第二导电片322抵接，从而实现与第一导电片321和第二导电片322的电性连接。另外，在本实施例中，导电体323与第一导电片321以及第二导电片322抵接时，导电体323靠近样品台2的一端从容纳空间313伸出。当样品台2在第一方向a上运动时，会与导电体323伸出容纳空间313的一端碰触，即样品台2对导电体323的施力点位于导电体323伸出容纳空间313的一端。

由于实际操作时，样品台2对导电体323的施力方向会发生变化，所以导电体323在第一方向a上运动时，可能会同时与两个导电片都脱离接触，也可能是只与其中一个导电片脱离接触与另一个导电片还保持接触(参照图3)。

如图2所示，在本实施例中，第一导电片321倾斜设置，使得在第一方向a上，第一导电片321与第二导电片322之间的间距逐渐增大，这样方便将导电体323从容纳空间313远离样品台2的一端置入容纳空间313内。另外，在本实施例中，第一导电片321的倾斜方向与第一方向a的夹角α为20度至30度，这样可以使导电体323更容易置入容纳空间313内，同时，这种设置方式使得导电体323在第一方向a上运动时可以快速与第一导电片321脱离。

进一步，如图2所示，在本实施例中，第二导电片322也倾斜设置，使得在第一方向a上，所第二导电片322与第一导电片321之间的间距逐渐减小，这样可以使容纳空间313远离样品台2的一端的开口更大，更方便导电片的置入。同时，在本实施例中，第二导电片322的倾斜方向与第一方向a的夹角β为0度至30度。

另外，为了更方便导电体323置入容纳空间313，并更利于导电体323与两个导电片脱离，如图2和图5所示，在本实施例中，导电体323包括导电球3230(导电体323本身就可以是导电球3230)，其中，导电球3230位于两个导电片之间并分别与两个导电片抵接。即导电体323用于实现控制检测回路7通断的本体为球形结构。进一步的，如图2所示，在本实施例中，导电球3230靠近样品台2的一端伸出容纳空间313，即导电球3230可以直接接受样品台2的碰撞施力。另外，为了使检测组件32具有较大的检测面积，如图5所示，在本实施例中，导电球3230靠近样品台2的一侧为平面，即端面3231为平面。

可以理解的，在其他实施例中，导电体323也可以是圆台结构、圆锥结构或圆柱结构等。另外为了使导电体323可以更好地被限定在容纳空间313内，第一导电片321和第二导电片322用于与导电体323接触的表面为弧形表面。

如图4所示，在本实施例中，第一支架311和第二支架312均为环形支架，其中，第一支架311的内径大于第二支架312的外径，第二支架312设置在第一支架311内。作为优选的，这两个环形支架同轴设置。

如图6所示，为了增大保护装置3的检测范围，在本实施例中，检测组件32的个数为多个，且各检测组件32的导电体323均串联在检测回路7中，这样任意一个导电体323与其对应的导电片脱离接触后都会使检测回路7断路，以便控制样品台2停止在第一方向a上运动。进一步的，在本实施例中，各检测组件32均匀排布在环形的支架上。

如图6所示，在本实施例中，保护装置3包括依次连接的三个检测组件32，分别定义为第一检测组件32a、第二检测组件32b、第三检测组件32c，以下以这三个检测组件32的连接方式为例来描述各检测组件32的导电体323实现串接的方式。

如图6所示，在本实施例中，第一检测组件32a的第一导电片321与第一电极61电性连接，二者可以是直接连接，也可以是通过中间过渡元件使二者电性连接；第一检测组件32a的第二导电片322与第二检测组件32b的第二导电片322直接连接；第二检测组件32b的第一导电片321与第三检测组件32c的第一导电片321直接连接；第三导检测组件32c的第二导电片322与第二电极62连接，这两者之间可以是直接连接，也可以是通过中间过渡元件使二者电性连接。或者三者的连接方式为：第一检测组件32a的第二导电片322与第二电极62连接；第一检测组件32a的第一导电片321与第二检测组件32b的第一导电片321直接连接；第二检测组件32b的第二导电片322与第三检测组件32c的第二导电片322直接连接，第三检测组件32c的第一导电片321与第一电极61连接。

由上可知，在本实施例中，直接连接的两个导电片(第一导电片321或第二导电片322)位于同一个支架上，这样无需通过中间导电线5直接将相邻的第一导电片321和第二导电片322连接起来，不仅可以使整个保护装置3更加整洁美观，还可以避免中间导电线5对导电体323的运动产生干涉。进一步的，为了组装方便，在本实施例中，直接连接的两个导电片为一体设置。

参照图7和图8，在本实施例中，检测组件32还包括弹性件324，弹性片324不导电，可以由塑料材质制成。弹性件324的一端与支撑架31相接，弹性件324的另一端与弹性体相对，即弹性件324也位于枪头11和样品台2之间。具体的，在本实施例中，弹性件324为v形结构，一端固定在第一支架311上，另一端与导电体323伸出容纳空间313的部分相对。如图9所示，当样品台2倾斜时，比如在进行fib切割前需要将样品台2倾斜52度(fib为focusedionbeam的缩写，中文名称为聚焦离子束)，样品台2会先与弹性件324碰撞接触，使弹性件324朝向弹性件324运动，进而对弹性件324施力，使弹性324与两个导电片中的一者或两者脱离接触，进而使检测回路7断开，以便控制样品台2停止运动。

在本实施例中，弹性件324位于导电体323远离第二导电片322的一侧，导电片对导电体323的施力方向朝向第二导电片322后，所以导电体323通常会与第一导电片321脱离接触，而与第二导电片322之间保持接触。

为了使检测组件32的检测更灵敏，在本实施例中，当导电体323与两个导电片抵接时，弹性件324刚好与导电体323接触，这样样品台2与弹性件324碰撞时，便可以对导电体323施力。

参照图7和图8，在本实施例中，保护装置3还包括连接板33，连接板33用于将第一支架311和第二支架312连接在一起。具体的，在本实施例中，第一支架311和第二支架312远离样品台2的一端均设置在连接板33上。同时连接板33具有避让通孔331，避让通孔331与第二支架312的中空部连通(二者的中空部位同轴设置)，使得枪头11与样品台2直接相对，进而使电子枪1的能够对样品台2上的样品进行相应操作。另外，在本实施例中，连接板33与两个支架之间可以通过粘接、焊接等方式固定连接，也可以通过螺纹紧固件连接等方式可拆卸地连接在一起。

同时，在本实施例中，连接板33与导电体323之间的间距设置合适，使得组装后导电体323不能从靠近枪头11的一端退出容纳空间313，即导电体323在朝向枪头11运动时会抵接在连接板33上，且导电体323抵接在连接板33时，导电体323的一部分还位于容纳空间313内。

在本实施例中，保护装置3可以直接安装在电子枪1上，比如，第二支架312直接套设在枪头11上(第二支架312为环状结构，其中空部位卡在枪头11上)，当然，保护装置3与电子枪1之间也可以通过粘接、焊接或者通过连接件连接等方式固定在一起，这样保护装置3可以随电子枪1一起运动，使得电子枪1可以得到更好的保护。此外，在其他实施例中，保护装置3也可以是与电子枪1分离设置，此时保护装置3可以通过相应的固定架安装在机体4上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。