无磁环境扫描电子显微镜的制作方法

本实用新型涉及电子显微镜技术领域，特别是涉及一种无磁环境扫描电子显微镜。

背景技术：

扫描电子显微镜是在微米和纳米尺度观察材料微观结构和成分的重要显微工具。扫描电子显微镜通过多级磁透镜将电子束聚焦至纳米尺寸，并通过线圈偏转样品表面扫描，通过接收受电子轰击后产生的二次电子、背散射电子、x射线、透射电子等信号，并通过电子电路进行信号处理在计算机中生成材料结构和成分纳米尺度显微图像。扫描电子显微镜电子照明系统一般由聚光镜和磁物镜系统构成，靠近样品的磁物镜为通过线圈在磁性极靴中激励磁场，利用磁场聚焦电子并入射至样品。

传统的扫描电子显微镜的磁物镜由磁透镜构成，磁物镜通过能产生高磁场的磁性材料加工成磁性透镜，将由聚光镜聚焦成的电子束进一步进行聚焦，形成纳米级的电子束，并照射到样品上进行扫描观察；同时，为获得最大放大倍数，样品距磁透镜的极靴的距离仅为0.5mm-10mm。由于磁物镜本身由强磁场材料构成，磁物镜的磁场会影响磁性样品的磁性状态，因此传统的扫描电子显微镜无法对磁性样品磁性结构进行观察；且由于磁物镜的强磁场，如果样品为粉末磁性样品，则磁性粉末会受强磁场的吸引而分布于磁物镜的极靴，从而导致磁物镜受到损坏。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前传统技术的问题，提供一种无磁环境扫描电子显微镜。

一种无磁环境扫描电子显微镜，包括：

样品台，用于放置样品；

电子源，用于产生电子束；

聚光镜，用于所述电子源产生的电子束进行第一级汇聚；

磁透镜，设于所述聚光镜与样品台之间；且所述磁透镜的极靴与样品台上的样品之间的距离为100mm-200mm，所述磁透镜用于对所述聚光镜汇聚后的电子束的进行第二级汇聚；

静电透镜，设于所述磁透镜与所述样品台之间，用于对经所述磁透镜汇聚后的电子束进行聚焦；及

电子探测器，用于接收电子束经所述静电透镜聚焦后投射至所述样品上产生的散射电子、二次电子及透射电子。

上述无磁环境扫描电子显微镜，通过将磁透镜的极靴与样品台上的样品之间的距离设为100mm-200mm，以增大磁透镜的极靴与样品台上的样品之间的距离，同时通过静电透镜用于最后聚焦电子束并靠近样品台上的磁性样品，以获得正常无磁环境扫描电子显微镜放大观察功能外，使磁性样品不受磁透镜的磁场影响，有效确保样品台上的磁性样品保持原有的磁化状态，可通过电子探测器获取磁性样品的磁结构信号。可对磁性纳米粉末样品进行常规结构、形貌与成分高分辨率观察，磁性纳米粉末样品进不处于强磁场环境中，不会被磁透镜的磁场吸引从而破坏无磁环境扫描电子显微镜的工作状态。

在其中一个实施例中，还包括样品室及镜筒，所述镜筒设置在所述样品室上并与所述样品室连通；所述样品台及所述电子探测器设置在所述样品室内；所述电子源、所述聚光镜、所述磁透镜及所述静电透镜均设置在所述镜筒内。

在其中一个实施例中，还包括真空系统，所述真空系统连通所述样品室及所述镜筒。

在其中一个实施例中，所述静电透镜与所述样品台上的样品之间的距离为0.5mm-10mm。

在其中一个实施例中，所述磁透镜的极靴与所述样品台20上的样品之间的距离为100mm。

在其中一个实施例中，还包括高压电源，所述高压电源电性连接所述电子束源。

在其中一个实施例中，还包括信号处理系统、计算机及显示器，所述信号处理系统电连接所述电子探测器及所述计算机，所述计算机电连接所述显示器。

在其中一个实施例中，所述聚光镜的数量为多个，多个所述聚光镜沿所述电子束的投射方向相对间隔设置。

在其中一个实施例中，所述静电透镜的数量为多个，多个所述静电透镜沿所述电子束的投射方向相对间隔设置。

在其中一个实施例中，所述静电透镜的数量为两个，两个所述静电透镜沿所述电子束的投射方向相对间隔设置。

附图说明

图1为本实用新型的无磁环境扫描电子显微镜的示意图。

附图中各标号的含义为：

样品室10，样品台20，镜筒30，电子源40，聚光镜50，磁透镜60，静电透镜70，电子探测器80，真空系统90，信号处理系统100，计算机110，显示器120，电子束130，高压电源140。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，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”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。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参考图1，为本实用新型一实施方式的无磁环境扫描电子显微镜，样品台20、电子源40、聚光镜50、磁透镜60、静电透镜70及电子探测器80。样品台20用于放置样品。电子源40与样品台20相对设置，电子源40用于产生电子束130。聚光镜50设于电子源40与样品台20之间，聚光镜50用于对电子源40产生的电子束130进行第一级汇聚。磁透镜60设于聚光镜50与样品台20之间，且磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离为100mm-200mm，磁透镜60用于对经聚光镜50汇聚后的电子束130进行第二级汇聚。静电透镜70设于磁透镜360与样品台20之间，静电透镜70用于对经磁透镜60聚焦后的电子束130进行聚焦；电子探测器80用于接收电子束130经静电透镜70聚焦后投射至样品台20的样品上产生散射电子、二次电子及透射电子。

无磁环境扫描电子显微镜使用时，包括以下步骤：

1、将样品放置在样品台20上。

2、电子源40产生电子束130，电子源40产生后电子束130朝聚光镜50方向投。

3、聚光镜50对电子源40产生的电子束130进行第一级汇聚。

4、磁透镜60对经聚光镜50汇聚后的电子束130进行第二级汇聚。

5、静电透镜70对经磁透镜60聚焦后的电子束130进行聚焦，经过第二次聚焦后电子束130投射至样品台20的样品上产生散射电子、二次电子及透射电子；

6、电子探测器80接收样品上产生的散射电子、二次电子及透射电子。

上述无磁环境扫描电子显微镜，通过将磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离设为100mm-200mm，以增大磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离，同时通过静电透镜70用于最后聚焦电子束130并靠近样品台20上的磁性样品，以获得正常无磁环境扫描电子显微镜放大观察功能外，使磁性样品不受磁透镜60的磁场影响，有效确保样品台20上的磁性样品保持原有的磁化状态，可通过电子探测器80获取磁性样品的磁结构信号。可对磁性纳米粉末样品进行常规结构、形貌与成分高分辨率观察，磁性纳米粉末样品进不处于强磁场环境中，不会被磁透镜60的磁场吸引从而破坏无磁环境扫描电子显微镜的工作状态。

需要说明的是，磁透镜60的磁场能对样品台20的磁性样品产生影响的范围大概为0mm-10mm，从而通过将磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离设为100mm-200mm，有效防止磁透镜60的磁强对样品台20上的磁性样品产生影响。在本实施例中，磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离为100mm。

进一步地，无磁环境扫描电子显微镜还包括样品室10及镜筒30，镜筒30设置在样品室10上并与样品室10连通；样品台20设置在样品室10内；电子源40、聚光镜50、磁透镜60及静电透镜70均设置在镜筒30内。

更进一步地，无磁环境扫描电子显微镜还包括真空系统90，真空系统90连通样品室10及镜筒30，真空系统90用于对样品室10及镜筒30抽真空，以保证样品室10及镜筒30内处于真空状态，有利于保证样品的检测精度。

在一些实施例中，电子束源10为电子枪。

在一些实施例中，无磁环境扫描电子显微镜还包括高压电源140，高压电源140电性连接电子束源10，高压电源140电子束源10提供高电压。

聚光镜20的数量为多个，多个聚光镜20沿电子束130的投射方向相对间隔设置，以实现对电子源40产生的电子束130进行多次第一级汇聚；具体到本实施例中，两个聚光镜20沿电子束130的投射方向相对间隔设置。

静电透镜70的数量为多个，多个静电透镜70沿电子束130的投射方向相对间隔设置，以实现对电子束130进行多次第二级汇聚。具体到本实施例中，静电透镜70的数量为两个，两个静电透镜70沿电子束130的投射方向相对间隔设置。

在一些实施例中，静电透镜70与样品台20上的样品之间的距离为0.5mm-10mm。进一步地，静电透镜70与样品台20上的样品之间的距离为10mm。

在一些实施例中，无磁环境扫描电子显微镜还包括信号处理系统100、计算机110及显示器120，信号处理系统100电连接电子探测器80及计算机110，计算机110电连接显示器120，电子束130投射至样品上产生的散射电子、二次电子及透射电子被电子探测器80接收并经过信号处理系统100输出至计算机110，显示器120用于显示检测数据。

本实用新型的无磁环境扫描电子显微镜，通过将磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离设为100mm-200mm，以增大磁透镜60的极靴与样品台20上的样品之间的距离，同时通过静电透镜70用于最后聚焦电子束130并靠近样品台20上的磁性样品，以获得正常无磁环境扫描电子显微镜放大观察功能外，使磁性样品不受磁透镜60的磁场影响，有效确保样品台20上的磁性样品保持原有的磁化状态，可通过电子探测器80获取磁性样品的磁结构信号。可对磁性纳米粉末样品进行常规结构、形貌与成分高分辨率观察，磁性纳米粉末样品进不处于强磁场环境中，不会被磁透镜60的磁场吸引从而破坏无磁环境扫描电子显微镜的工作状态。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。