一种小型偏转线圈以及扫描电子显微镜

本技术涉及电子显微，尤其涉及一种小型偏转线圈以及扫描电子显微镜。

背景技术：

1、扫描电子显微镜利用电子作为光源，具体为：利用热游离发射或场发射电子枪产生电子，经加速和多次会聚后，最终形成一个极小的电子束斑打到样品上，并产生二次电子和背散射电子。

2、由于电子携带电荷，通过在电子路径上施加磁场，电子将在洛伦兹力的作用下偏转。当电子束斑被偏转线圈按一定顺序偏转到不同位置时，探测器收集该位置产生的二次电子或背散射电子信号。即完成对样品特定区域的扫描，根据各个位置收集的信号强度生成有特征的像对比度，从而形成扫描图像。

3、电子束斑通常为亚微米尺寸，偏转线圈可以按照使用者需求控制电子路径，通过改变锯齿形电流的强度，将扫描区域控制在从亚微米到毫米尺寸，经处理后在显示屏上成像，让使用者可以在显示屏上观察到该尺寸的样品形貌，从而实现放大成像功能。

4、但是，传统扫描电子显微镜体积较大，占地约2～4平方米，高度约1.5米，通常需要单独准备一个房间落地放置，安装后不便轻易移动；且偏转线圈通常由x正负方向和y正负方向共4个单独的线圈及其铁芯组成，从而实现在xy平面偏转电子束，但此类偏转线圈体积较大，难以集成进入体积受限的桌上型扫描电子显微镜。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种小型偏转线圈。

2、本实用新型的目的之二在于提供一种包括上述小型偏转线圈的扫描电子显微镜。

3、本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

4、一种小型偏转线圈，包括磁芯、分隔垫木以及环绕所述磁芯的多组线圈体；

5、多个所述分隔垫木均匀布设在所述磁芯上，用于对所述磁芯进行分区；

6、多组所述线圈体中每两组相邻的所述线圈体相交缠绕在所述磁芯的不同区域，且保持每个区域上所绕制的线圈匝数一致；所述磁芯上正对的所述线圈体相连并连接驱动电路以构成提供平面磁场的偏转线圈，使沿光轴方向通过所述磁芯的电子束在平面方向上实现偏转。

7、进一步地，利用所述分隔垫木将所述磁芯划分为八个区域，并在所述磁芯上绕制四组所述线圈体，每组所述线圈体横跨三个区域，且相邻所述线圈体的首尾区域相重合。

8、进一步地，每组所述线圈体的导线绕制在该组所述线圈体所对应的三个区域上的匝数比例为1：2：1，相邻所述线圈体的重合区域中导线相交缠绕，使每个区域上所绕制的线圈匝数一致。

9、进一步地，每组所述线圈体所对应的三个区域中分别含有2n匝、4n匝以及2n匝线圈。

10、进一步地，每组所述线圈体中包含有逆时针缠绕线圈以及顺时针缠绕线圈，所述逆时针缠绕线圈沿逆时针方向对所述线圈体对应的三个区域依次绕制n匝、2n匝以及n匝线圈，所述顺时针缠绕线圈沿顺时针方向对所述线圈体对应的三个区域依次绕制n匝、2n匝以及n匝线圈。

11、进一步地，四组所述线圈体中第一组线圈体与第二组线圈体间处于正对的位置关系，剩余的第三组线圈体与第四组线圈体间也处于正对的位置关系。

12、进一步地，所述第一组线圈体中的导线终点位置与所述第二组线圈体的导线起点位置短接组成通路，所述第一组线圈体的导线起点位置与所述第二组线圈体的导线终点位置连接驱动电路，构成y方向偏转线圈；其中，所述导线起点位置为开始逆时针绕制时的导线位置，所述导线终点位置为顺时针绕制完毕后的导线位置。

13、进一步地，所述第三组线圈体中的导线终点位置与所述第四组线圈体的导线起点位置短接组成通路，所述第三组线圈体的导线起点位置与所述第四组线圈体的导线终点位置连接驱动电路，构成x方向偏转线圈；其中，所述导线起点位置为开始逆时针绕制时的导线位置，所述导线终点位置为顺时针绕制完毕后的导线位置。

14、进一步地，所述驱动电路设为输出锯齿形电流且驱动电流可调的驱动电路，用于通过改变所述驱动电路输出的锯齿形电流的大小，控制电子束的扫描区域。

15、本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

16、一种扫描电子显微镜，包括如上述的小型偏转线圈。

17、相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

18、本实用新型利用分隔垫木对磁芯进行分区，再利用环绕磁芯的多组线圈体缠绕在磁芯的不同区域，用于激励磁芯产生指定方向、指定强度的感应磁场；本实用新型中每两组相邻的线圈体相交缠绕在不同的区域，实现多组线圈体共用一个铁芯，合理规划线圈绕线分布，整体上缩小线圈体积，可以集成进入桌上型扫描电子显微镜。

技术特征：

1.一种小型偏转线圈，其特征在于，包括磁芯、分隔垫木以及环绕所述磁芯的多组线圈体；

2.根据权利要求1所述的小型偏转线圈，其特征在于，利用所述分隔垫木将所述磁芯划分为八个区域，并在所述磁芯上绕制四组所述线圈体，每组所述线圈体横跨三个区域，且相邻所述线圈体的首尾区域相重合。

3.根据权利要求2所述的小型偏转线圈，其特征在于，每组所述线圈体的导线绕制在该组所述线圈体所对应的三个区域上的匝数比例为1：2：1，相邻所述线圈体的重合区域中导线相交缠绕，使每个区域上所绕制的线圈匝数一致。

4.根据权利要求3所述的小型偏转线圈，其特征在于，每组所述线圈体所对应的三个区域中分别含有2n匝、4n匝以及2n匝线圈。

5.根据权利要求4所述的小型偏转线圈，其特征在于，每组所述线圈体中包含有逆时针缠绕线圈以及顺时针缠绕线圈，所述逆时针缠绕线圈沿逆时针方向对所述线圈体对应的三个区域依次绕制n匝、2n匝以及n匝线圈，所述顺时针缠绕线圈沿顺时针方向对所述线圈体对应的三个区域依次绕制n匝、2n匝以及n匝线圈。

6.根据权利要求2所述的小型偏转线圈，其特征在于，四组所述线圈体中第一组线圈体与第二组线圈体间处于正对的位置关系，剩余的第三组线圈体与第四组线圈体间也处于正对的位置关系。

7.根据权利要求6所述的小型偏转线圈，其特征在于，所述第一组线圈体中的导线终点位置与所述第二组线圈体的导线起点位置短接组成通路，所述第一组线圈体的导线起点位置与所述第二组线圈体的导线终点位置连接驱动电路，构成y方向偏转线圈；其中，所述导线起点位置为开始逆时针绕制时的导线位置，所述导线终点位置为顺时针绕制完毕后的导线位置。

8.根据权利要求6所述的小型偏转线圈，其特征在于，所述第三组线圈体中的导线终点位置与所述第四组线圈体的导线起点位置短接组成通路，所述第三组线圈体的导线起点位置与所述第四组线圈体的导线终点位置连接驱动电路，构成x方向偏转线圈。

9.根据权利要求1所述的小型偏转线圈，其特征在于，所述驱动电路设为输出锯齿形电流且驱动电流可调的电源，用于通过改变所述驱动电路输出的锯齿形电流的大小，控制电子束的扫描区域。

10.一种扫描电子显微镜，其特征在于，包括如权利要求1～9任一所述的小型偏转线圈。

技术总结
本技术公开了一种小型偏转线圈以及扫描电子显微镜，其中小型偏转线圈包括磁芯、分隔垫木以及环绕所述磁芯的多组线圈体；多个所述分隔垫木均匀布设在所述磁芯上，用于对所述磁芯进行分区；多组所述线圈体中每两组相邻的所述线圈体相交缠绕在所述磁芯的不同区域，且保持每个区域上所绕制的线圈匝数一致；所述磁芯上正对的所述线圈体相连并连接驱动电路以构成提供平面磁场的偏转线圈，使沿光轴方向通过所述磁芯的电子束在平面方向上实现偏转。本技术使用一个圆环型磁芯及其环绕的多组线圈实现偏转电子束功能，合理规划线圈绕线分布，整体上缩小线圈体积，可以集成进入桌上型扫描电子显微镜。

技术研发人员：陈宇驰,陈福荣,钟虓,薛又峻,陈岩
受保护的技术使用者：香港城市大学深圳福田研究院
技术研发日：20221014
技术公布日：2024/1/12