專利名稱：一種底裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透射電子顯微鏡，特別是涉及一種在透射電鏡底部安裝、鏡頭耦合的， 以數(shù)字方式記錄透射電子圖像和衍射花樣的裝置。
背景技術(shù)：
反映樣品信息的透射電子束(10)投射到主熒光屏(11)上，轉(zhuǎn)換成光學(xué)圖像，操作者通過(guò)鉛玻璃觀察窗(1 觀察此樣品的光學(xué)圖像。當(dāng)主熒光屏(11)抬起，把電鏡膠片送到膠片曝光窗口(13)，就可以用膠片直接記錄樣品的電子圖像；在不拍攝膠片時(shí)，透射電子束(10)便投射到投影室(14)的底部。傳統(tǒng)上人們采用電鏡膠片記錄標(biāo)本的透射電子圖像和衍射花樣信息，自上世紀(jì)九十年代開始，透射電鏡數(shù)字成像技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段。目前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，國(guó)外的 Gatan.TVIPS.OSIS等公司是最主要的透射電鏡數(shù)字成像產(chǎn)品制造商，國(guó)內(nèi)還沒有一款定型的透射電鏡數(shù)字成像裝置。眾所周知，透射電鏡數(shù)字成像產(chǎn)品獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但在衡量成像裝置最重要的參數(shù)-有效成像面積和視野上，透射電鏡數(shù)字成像裝置與膠片相比一直處于明顯劣勢(shì)。應(yīng)用最廣的透射電鏡膠片是一種底插式相機(jī)使用的規(guī)格為90mmX60mm的膠片，其成像面積遠(yuǎn)大于絕大多數(shù)透射電鏡數(shù)字成像裝置的有效成像面積?！巴干潆婄R即時(shí)成像裝置”(CN101788506A，發(fā)明專利申請(qǐng)說(shuō)明書)公開一種透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特點(diǎn)是透射電子熒光屏(1 固定在投影室底部、膠片曝光窗口(13) 的下方，其中心與透射電子束(10)的中心重合；數(shù)碼相機(jī)(17)位于投影室外、正對(duì)透射電子熒光屏(1 ；在透射電子熒光屏(1 和數(shù)碼相機(jī)(17)之間還有鉛玻璃窗口(16)；計(jì)算機(jī)(19)通過(guò)USB2.0電纜(18)控制數(shù)碼相機(jī)(17)的曝光參數(shù)。該技術(shù)方案的一個(gè)實(shí)施例的透射電子熒光屏(1 為直徑70mm的圓形，面積達(dá)3800mm2，但由于數(shù)碼相機(jī)的圖像傳感器為長(zhǎng)方形，只利用了圓形熒光屏的內(nèi)接長(zhǎng)方形區(qū)域，約為58mmX38. 5mm，因此其有效成像面積遠(yuǎn)小于膠片的90mmX60mm?！巴干潆娮语@微鏡成像方式綜述”(醫(yī)療設(shè)備信息，2007，22 (9) :43-46)介紹的(iatan和TVIPS公司通用底裝型透射電鏡數(shù)字成像產(chǎn)品的有效成像面積都小于 30mmX30mm，它們當(dāng)時(shí)(2007年)最高端產(chǎn)品的有效成像面積分別為61. 2mmX61. 2mm和 61. 4mmX61. 4mm，與通用底插式相機(jī)所使用膠片的90mmX60mm還有相當(dāng)大的差距。雖然最近(2011 年)TVIPS 公司推出的最高端產(chǎn)品 jTem-Cam-FSieOittp://www. tvips. com/pdfs/ TEMCAM-F816.pdf)的有效成像面積達(dá)到了 128mmX 128mm，但其最主要的組成部分-超大面積的圖像傳感器和光纖組件的價(jià)格非常昂貴，只有極少數(shù)頂級(jí)研究機(jī)構(gòu)才可能購(gòu)買這種產(chǎn)品。數(shù)量最多的普通透射電鏡用戶一直期待在中端及普及型透射電鏡數(shù)字成像產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)更大面積和更大視野的數(shù)字成像，這也是透射電鏡數(shù)字成像技術(shù)研發(fā)人員的追求
發(fā)明內(nèi)容
為了研制經(jīng)濟(jì)并且具有接近甚至超過(guò)通用透射電鏡膠片有效成像面積和視野 (90mmX60mm)的透射電鏡數(shù)字成像產(chǎn)品，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的底裝鏡頭耦合透射電
鏡數(shù)字成像裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括①用觀察兼透射電子熒光屏
(20)替代透射電鏡的主熒光屏(11)和現(xiàn)有技術(shù)(CN101788506A)中的透射電子熒光屏 (15)，其效果是顯而易見的-即在相同空間位置安裝相同數(shù)碼相機(jī)(17)的條件下，有效成像面積和視野明顯增大；②取消CN101788506A中的鉛玻璃窗口(16)，使數(shù)碼相機(jī)(17)與觀察兼透射電子熒光屏00)同處一真空室，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和制作，避免了鉛玻璃窗口(16)對(duì)光學(xué)圖像的吸收衰減和由于散射及界面折射、反射導(dǎo)致的對(duì)圖像的干擾；③采用真空插座
(21)實(shí)現(xiàn)真空隔離和有關(guān)電氣連接；④所述的觀察兼透射電子熒光屏00)是一種包括透明基底層(30)、導(dǎo)電透明膜層(31)和熒光粉層(32)三層結(jié)構(gòu)的電子熒光屏?，F(xiàn)在結(jié)合附圖4說(shuō)明本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)-用普通器件和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接近或超過(guò)通用透射電鏡膠片的有效成像面積和視野(90mmX60mm)。所用的透射電子顯微鏡 (41) ^ Philips EM208S，數(shù)碼相機(jī)用佳能E0S40D，其圖像傳感器(42)寬為22. 2_，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)(CN101788506A)所用的數(shù)碼相機(jī)及其安裝位置不變，觀察兼透射電子熒光屏00)或主熒光屏(11)與膠片曝光窗口(13)或電鏡膠片^))之間相距55mm，膠片曝光窗口(13)與透射電子熒光屏(15)之間相距22mm;有效成像面積和視野在圖中用寬度表示，高度用寬度除以1.50得到(圖像傳感器的寬高比為3 2)；如果電鏡膠片GO)的放大倍數(shù)為1，主熒光屏(11)的放大倍數(shù)為0.888，透射電子熒光屏(1 的放大倍數(shù)為 1. 0256(MS1MS2 AF1AF2 A1A2 = 0. 888 1 1.0256)；圖 4 中所涉及的距離、寬度等是按實(shí)物等比例繪制；本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的視野都換算成相當(dāng)于電鏡膠片GO)的視野以便于比較。圖4中，現(xiàn)有技術(shù)(CN101788506A)用透射電子熒光屏(15)的A1A2之間部分成像，為58mm，視野與電鏡膠片0O)AF1AF2段的視野相當(dāng)，為Μ. 7mm ；所以，現(xiàn)有技術(shù)的有效成像面積為58mmX 38. 5mm，等同于電鏡膠片00)的視野為7mmX 36. 5mm。本發(fā)明用觀察兼透射電子熒光屏O0) B1B2部分成像，為88. 5mm，視野與電鏡膠片0O)BF1BF2段的視野相當(dāng)，為99mm。因此，本發(fā)明的有效成像面積為88. 5mmX 59mm，接近通用透射電鏡膠片的90mmX60mm，遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)的58mmX38. 5mm ；本發(fā)明等同于透射電鏡膠片的視野為 99mmX 66mm，大于通用透射電鏡膠片的90mmX 60mm，更大于現(xiàn)有技術(shù)的54. 7mmX36. 5mm。


圖1是基于現(xiàn)有技術(shù)的一種透射電鏡成像裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是基于本發(fā)明的一種透射電鏡成像裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3是觀察兼透射電子熒光屏結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有效成像面積和視野與基于現(xiàn)有技術(shù)的一種透射電鏡成像裝置的有效成像面積和視野的比較示意圖。圖中10.透射電子束，11.主熒光屏，12.鉛玻璃觀察窗，13.膠片曝光窗口， 14.投影室，15.透射電子熒光屏，16.鉛玻璃窗口，17.數(shù)碼相機(jī)，18.USB2.0電纜，19.計(jì)算機(jī)，20.觀察兼透射電子熒光屏，21.真空插座，22.不銹鋼外殼，23.供電及通訊電纜，30.透明基底層，31.導(dǎo)電透明膜層，32.熒光粉層，40.電鏡膠片，41.透射電子顯微鏡，42.圖像傳感器。
具體實(shí)施例方式觀察兼透射電子熒光屏00)的準(zhǔn)備取一塊直徑130mm、厚3mm的光學(xué)玻璃或透明石英玻璃圓片作為透明基底層(30)，在其一面用磁控濺射或直流蒸鍍方法(委托加工) 鍍一層15ym厚的導(dǎo)電透明膜層(31)，用劉文波介紹的方法(劉文波，李鴻業(yè).電鏡熒光屏的一種制作方法.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2004，12 (6) :47-48)在導(dǎo)電透明膜層(31)上制作一層熒光粉層(32)。參見圖1和圖2，對(duì)透射電鏡Wiilips EM208S的投影室(14)放氣，移開鉛玻璃觀察窗(12)，拆下主熒光屏(11)；把觀察兼透射電子熒光屏00)固定在一合適金屬框架(圖中未畫出)上，再把金屬框架固定在主熒光屏(11)的安裝支架(圖中未畫出)上。數(shù)碼相機(jī)(17)安裝在不銹鋼外殼02)內(nèi)；不銹鋼外殼02)固定在透射電鏡底部法蘭上，其間有密封圈(圖中未畫出)；不銹鋼外殼02)上有開孔，以安裝真空插座(21)，此插座給供電及通訊電纜03)穿越不銹鋼外殼02)提供隔離真空的電連接通路；數(shù)碼相機(jī)(17)通過(guò)供電及通訊電纜從外界獲得饋電，接受計(jì)算機(jī)(19)的控制并把拍攝的圖像傳回給計(jì)算機(jī) (19)。本說(shuō)明書所例舉設(shè)備或器件的名稱或型號(hào)等內(nèi)容以及幾何尺寸是為了更具體、直觀、清楚地說(shuō)明本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求范圍的限定。
權(quán)利要求
1.一種底裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，包括電子熒光屏，其特征在于所述的電子熒光屏是一種觀察兼透射電子熒光屏00)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于所述的觀察兼透射電子熒光屏OO)安裝在透射電鏡主熒光屏(11)的固定支架上，取代原來(lái)的主熒光屏(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于所述的觀察兼透射電子熒光屏OO)是一種包括透明基底層(30)、導(dǎo)電透明膜層(31)和熒光粉層(32)三層結(jié)構(gòu)的電子熒光屏。
全文摘要
一種底裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其主要特點(diǎn)是在原透射電鏡主熒光屏(11)的固定支架上安裝了一種觀察兼透射電子熒光屏(20)，替代原來(lái)的主熒光屏(11)和基于現(xiàn)有技術(shù)的透射電子熒光屏(15)。該觀察兼透射電子熒光屏(20)把透射電子圖像轉(zhuǎn)換成光學(xué)圖像，一方面可供觀察者透過(guò)鉛玻璃觀察窗(12)觀察，同時(shí)又可供數(shù)碼相機(jī)(17)拍攝。這種設(shè)計(jì)使該裝置具有接近甚至超過(guò)透射電鏡通用底插式相機(jī)膠片的有效成像面積和視野(90mm×60mm)，特別適合需要大視野透射電鏡成像的生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01J37/22GK102446683SQ201110288930
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者余英豪, 劉冰川, 劉慶宏, 曲利娟, 陳自謙 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍南京軍區(qū)福州總醫(yī)院