專利名稱：一種側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及透射電子顯微鏡和成像裝置，特別是涉及一種通過(guò)透射電鏡的35_相機(jī)接口安裝、光纖耦合的、以數(shù)字方式記錄樣品的透射電子圖像或衍射花樣的透射電鏡成像裝置。
背景技術(shù)：
如圖1所示，長(zhǎng)期以來(lái)，人們通過(guò)鉛玻璃觀察窗16觀察樣品的透射電子圖像或衍射花樣11在主熒光屏13上的圖像，在確定感興趣區(qū)并用對(duì)焦屏精確調(diào)焦后通過(guò)位于主熒光屏13下方的底插式相機(jī)用底裝膠片14記錄樣品信息，或通過(guò)安裝在透射電鏡35_相機(jī)接口 10和12處的側(cè)插式相機(jī)拍攝樣品信息。自二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，透射電鏡數(shù)字成像裝置的應(yīng)用越來(lái)越普及。陳朝慶等人在國(guó)內(nèi)首先公開(kāi)一種側(cè)裝鏡頭耦合型透射電鏡數(shù)字圖像系統(tǒng)(陳朝慶，邵貝羚，孫繼光，等.透射電鏡CCD數(shù)字圖像接收處理系統(tǒng)[J].現(xiàn)代儀器，1999(5):8-11.)。龔丹等人介紹一種側(cè)裝鏡頭耦合型透射電鏡CXD數(shù)字圖像系統(tǒng)(龔丹，曾立波，張宏波，等.透射電鏡CCD數(shù)字圖像系統(tǒng)的研制[J].分析測(cè)試技術(shù)與儀器，2005，11 (2):133-136.)，參見(jiàn)圖2，該裝置主要特點(diǎn)是:數(shù)碼相機(jī)25和透射電子熒光屏20分別通過(guò)透射電鏡的兩個(gè)35mm相機(jī)接口 10和12安裝，數(shù)碼相機(jī)25位于透射電鏡的鏡筒外，透射電子突光屏20則位于透射電鏡的鏡筒內(nèi)；光學(xué)窗口 24起光學(xué)信號(hào)傳輸和真空隔離作用；步進(jìn)電機(jī)22驅(qū)動(dòng)透射電子熒光屏20進(jìn)入或退出透射電鏡的電子光路；透射電子熒光屏20上的光學(xué)圖像經(jīng)直角棱鏡21、光學(xué)窗口 24和鏡頭23成像在數(shù)碼相機(jī)25上。然而，鏡頭耦合型裝置的光耦合效率低，特別不適合只能接受低劑量電子照射的生物類樣品的觀察。根據(jù)高應(yīng)俊等 人的實(shí)驗(yàn)研究(高應(yīng)俊，姚勝利，高鳳，等.纖維光錐與CCD相機(jī)的耦合研究[J].光子學(xué)報(bào)，1999，28(10):947-950.)，光錐與CCD相機(jī)耦合的光透過(guò)率在 57% 以上；Proxitronic Detector Systems (http://www.proxivision.de/datasheets/Fiber-Optical-CoupIing-PR-0051E-03.pdf)在其 Fiber Optical Couplings文中說(shuō)1:1的光纖與CCD相機(jī)耦合的光透過(guò)率約70%，而Fl.0大光圈鏡頭的光耦合效率在5%左右。由于鏡頭中央和邊緣的分辨率差別大，特別在大光圈時(shí)，鏡頭四周的分辨率下降很多，因而在實(shí)際產(chǎn)品中鏡頭耦合型裝置所用鏡頭的光圈系數(shù)一般不大于Fl.4，這時(shí)的光透過(guò)率在2%左右。以光纖與CCD相機(jī)耦合的光透過(guò)率為50%，鏡頭(光圈系數(shù)Fl.4)的光透過(guò)率為2%計(jì)算，光纖耦合型透射電鏡數(shù)字成像裝置的靈敏度是鏡頭耦合型裝置的25倍，特別適合生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)有光纖耦合型透射電鏡數(shù)字成像裝置普遍采用直行的光纖器件(光學(xué)輸入面和光學(xué)輸出面的方向一致)進(jìn)行光纖(錐)與CCD的耦合。由于透射電鏡的35mm相機(jī)接口10和12空間狹小，以Philips EM208-S透射電鏡為例，其提供的安裝空間寬為60mm，高僅為36_，參見(jiàn)圖3，只能容納下專門(mén)研制的定制數(shù)碼相機(jī)32，而不能利用成熟市場(chǎng)上各種類型、高性能的數(shù)碼相機(jī)。除去光錐31所占用一定的高度，留給定制數(shù)碼相機(jī)32的空間非常小，不利于該定制數(shù)碼相機(jī)32的高性能設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服基于現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置靈敏度不高，光纖耦合型透射電鏡數(shù)字成像裝置由于透射電鏡的35_相機(jī)接口空間狹小而不能利用成熟市場(chǎng)上高性能的數(shù)碼相機(jī)，也不利于研制高性能的定制數(shù)碼相機(jī)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、容易實(shí)現(xiàn)的側(cè)裝光纖耦合型透射電鏡數(shù)字成像裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，包括透射電鏡，所述透射電鏡的鏡筒具有兩個(gè)35_相機(jī)接口，其中任一個(gè)35_相機(jī)接口連接有真空密封外殼，所述真空密封外殼內(nèi)設(shè)置有數(shù)碼成像器件，所述數(shù)碼成像器件連接有將樣品的透射電子圖像或衍射花樣傳輸?shù)界R筒外的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器，所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器伸入鏡筒內(nèi)。進(jìn)一步的，所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器包括由光纖棒制作而成的轉(zhuǎn)向光纖，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入面設(shè)有電子熒光粉層，所述電子熒光粉層表面設(shè)有與鏡筒壁導(dǎo)通的導(dǎo)電膜層。進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入端為圓形大端，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸出端為矩形小端，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入面和光學(xué)輸出面互相垂直。進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入面的中垂線與光學(xué)輸出面之間的距離為60 160mm。進(jìn)一步的，所述 轉(zhuǎn)向光纖的外側(cè)設(shè)有便于其安裝的鋁質(zhì)適形支架，所述電子熒光粉層上安裝有與鋁質(zhì)適形支架固定連接的環(huán)形鋁框。進(jìn)一步的，所述數(shù)碼成像器件安裝在真空密封外殼內(nèi)的一個(gè)滑動(dòng)支架上。進(jìn)一步的，所述數(shù)碼成像器件通過(guò)插座與外界控制器相連接，所述插座安裝于真空密封外殼上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型通過(guò)光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器將樣品的透射電子圖像或衍射花樣傳輸?shù)酵干潆婄R的鏡筒外，突破了透射電鏡的35_相機(jī)接口空間狹小對(duì)數(shù)碼成像器件幾何大小的限制，因此可以靈活選用現(xiàn)成的或定制高性能的數(shù)碼相機(jī)作為數(shù)碼成像器件，大幅提升透射電鏡數(shù)字成像裝置的整機(jī)性能。由于采用光纖耦合技術(shù)，其靈敏度大大提高，可以降低對(duì)輻射敏感的生物類樣品的電子照射劑量，特別適合在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。本實(shí)用新型待機(jī)時(shí)絲毫不影響攜帶樣品信息的電子束的下行。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為現(xiàn)有的透射電鏡的成像示意圖。圖2為現(xiàn)有的側(cè)裝鏡頭耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置的示意圖。圖3為現(xiàn)有的光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置的示意圖。圖4為本實(shí)用新型的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置工作時(shí)的示意圖。圖5為本實(shí)用新型的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置待機(jī)時(shí)的示意圖。[0021]圖6為本實(shí)用新型的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:10、12-35mm相機(jī)接口，11-透射電子圖像或衍射花樣，13-主熒光屏，14-底裝膠片，15-鏡筒，16-鉛玻璃觀察窗，20-透射電子熒光屏，21-直角棱鏡，22-步進(jìn)電機(jī)，23-鏡頭,24-光學(xué)窗口，25-數(shù)碼相機(jī)，31-光錐,32-定制數(shù)碼相機(jī)，41-光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器,42-數(shù)碼成像器件,43-真空密封腔,44-插座,45-轉(zhuǎn)向光纖,46-電子突光粉層,47-導(dǎo)電膜層，48-光學(xué)輸入面,49-光學(xué)輸出面,50-中垂線。
具體實(shí)施方式
如圖4飛所示，一種側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，包括透射電鏡，所述透射電鏡的鏡筒15具有兩個(gè)35mm相機(jī)接口 10和12，其中35mm相機(jī)接口 10連接有真空密封外殼，所述真空密封外殼內(nèi)設(shè)置有數(shù)碼成像器件42，所述數(shù)碼成像器件42連接有將樣品的透射電子圖像或衍射花樣11傳輸?shù)界R筒15外的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41，所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41伸入鏡筒15內(nèi)。在本實(shí)施例中，所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41包括由光纖棒制作而成的轉(zhuǎn)向光纖45,所述轉(zhuǎn)向光纖45的外側(cè)設(shè)有便于其安裝的招質(zhì)適形支架,所述轉(zhuǎn)向光纖45的光學(xué)輸入面48設(shè)有電子熒光粉層46，所述電子熒光粉層46上安裝有與鋁質(zhì)適形支架固定連接的環(huán)形鋁框，所述電子熒光粉層46表面設(shè)有與鏡筒15壁導(dǎo)通的導(dǎo)電膜層47，所述導(dǎo)電膜層47為鍍招層。所述轉(zhuǎn)向光纖45的光學(xué)輸入端為圓形大端,所述轉(zhuǎn)向光纖45的光學(xué)輸出端為矩形小端，所述轉(zhuǎn)向光纖45的光學(xué)輸入面48和光學(xué)輸出面49互相垂直。所述轉(zhuǎn)向光纖45的光學(xué)輸入面48的中垂線50與光學(xué)輸出面49之間的距離為6(Tl60mm。在本實(shí)施例中，所述數(shù)碼成像器件42安裝在真空密封外殼內(nèi)的一個(gè)金屬的滑動(dòng)支架(圖中未畫(huà)出)上，所述滑動(dòng)支架由無(wú)磁不銹鋼材料加工而成，通過(guò)滑動(dòng)支架及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)該裝置工作狀態(tài)與待機(jī)狀態(tài)的切換；所述數(shù)碼成像器件42通過(guò)一個(gè)插座44與外界控制器(未畫(huà)出)相 連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼成像器件42等的饋電和控制等功能，所述插座44優(yōu)選真空密封插座MX15-8，所述插座44安裝于真空密封外殼上。在本實(shí)施例中，該側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置的成像方法，包括以下步驟:(I)制作光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41 ; (2)將光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41與數(shù)碼成像器件42連接成一體；(3)將連接成一體的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41和數(shù)碼成像器件42安裝在真空密封外殼內(nèi)；(4)將真空密封外殼與透射電鏡鏡筒15的35mm相機(jī)接口 10相連接，即該真空密封外殼所形成的真空密封腔43與透射電鏡的鏡筒15內(nèi)腔相連通，該光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41伸入鏡筒15內(nèi)以將樣品的透射電子圖像或衍射花樣11傳輸?shù)界R筒15外。在本實(shí)施例中，步驟(I)中的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41的制作方法按以下步驟進(jìn)行:(1.1)將一根直徑34 mm、長(zhǎng)140mm的光纖棒的一個(gè)端面拉制成直徑25.4 mm,然后彎曲成兩個(gè)端面互相垂直，并將直徑25.4 mm的端面切削成21 mmX 14 mm的矩形,此即轉(zhuǎn)向光纖45 ; (1.2)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)在轉(zhuǎn)向光纖45的直徑34 mm端面上制作一層電子突光粉層46 ；(1.3)根據(jù)轉(zhuǎn)向光纖45的外形加工一招質(zhì)適形支架以方便轉(zhuǎn)向光纖45的安裝,在電子突光粉層46上面安放一環(huán)形鋁框并與鋁質(zhì)適形支架固定連接(圖中未畫(huà)出)；(1.4)用直流蒸鍍方法在電子突光粉層46表面鍍一層招,形成導(dǎo)電膜層47。[0028]在本實(shí)施例中，步驟(2 )中的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41與數(shù)碼成像器件42的連接方法按以下步驟進(jìn)行:(2.1)優(yōu)選QHY8天文數(shù)碼相機(jī)，用機(jī)械方法揭去數(shù)碼相機(jī)CCD表面的保護(hù)玻璃；(2.2)把CCD放入盛有去離子水的培養(yǎng)皿中，用超聲清洗器清洗兩次，每次十五分鐘；(2.3)在超凈工作臺(tái)上用光學(xué)膠把轉(zhuǎn)向光纖45的光學(xué)輸出面49與CCD粘結(jié)起來(lái)，粘結(jié)時(shí)CXD及光學(xué)輸出面49位于水平面，且CXD在光學(xué)輸出面49的上方。在本實(shí)施例中，步驟(3)是將連接成一體的數(shù)碼成像器件42和光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器41安裝在真空密封外殼內(nèi)的一個(gè)金屬的滑動(dòng)支架上(圖中未畫(huà)出)，該滑動(dòng)支架由無(wú)磁不銹鋼材料加工而成，通過(guò)滑動(dòng)支架及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)該裝置工作狀態(tài)與待機(jī)狀態(tài)的切換；該數(shù)碼成像器件42通過(guò)一個(gè)插座44與外界控制器(未畫(huà)出)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼成像器件42等的饋電和控制等功能，該插座44優(yōu)選真空密封插座MX15-8，該插座44安裝于真空密封外殼上。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型所列舉設(shè)備或器件的名稱或型號(hào)等內(nèi)容是為了更具體、直觀、清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍的限定，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍 。
權(quán)利要求1.一種側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，包括透射電鏡，所述透射電鏡的鏡筒具有兩個(gè)35mm相機(jī)接口，其特征在于:其中任一個(gè)35mm相機(jī)接口連接有真空密封外殼，所述真空密封外殼內(nèi)設(shè)置有數(shù)碼成像器件，所述數(shù)碼成像器件連接有將樣品的透射電子圖像或衍射花樣傳輸?shù)界R筒外的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器，所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器伸入鏡筒內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于:所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器包括由光纖棒制作而成的轉(zhuǎn)向光纖，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入面設(shè)有電子熒光粉層，所述電子熒光粉層表面設(shè)有與鏡筒壁導(dǎo)通的導(dǎo)電膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入端為圓形大端，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸出端為矩形小端，所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入面和光學(xué)輸出面互相垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向光纖的光學(xué)輸入面的中垂線與光學(xué)輸出面之間的距離為60 160_。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向光纖的外側(cè)設(shè)有便于其安裝的鋁質(zhì)適形支架，所述電子熒光粉層上安裝有與鋁質(zhì)適形支架固定連接的環(huán)形鋁框。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于:所述數(shù)碼成像器件安裝在真空密封外殼內(nèi)的一個(gè)滑動(dòng)支架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，其特征在于:所述數(shù)碼成像器件通過(guò)插座與外界控制器相連接，所述插座安裝于真空密封外殼上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種側(cè)裝光纖耦合透射電鏡數(shù)字成像裝置，包括透射電鏡，所述透射電鏡的鏡筒具有兩個(gè)35mm相機(jī)接口，其中任一個(gè)35mm相機(jī)接口連接有真空密封外殼，所述真空密封外殼內(nèi)設(shè)置有數(shù)碼成像器件，所述數(shù)碼成像器件連接有將樣品的透射電子圖像或衍射花樣傳輸?shù)界R筒外的光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器，所述光纖電子光學(xué)轉(zhuǎn)換器伸入鏡筒內(nèi)。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有透射電鏡的35mm相機(jī)接口由于空間狹小容納不下高性能的數(shù)碼相機(jī)和不利于研制高性能的定制數(shù)碼相機(jī)的問(wèn)題。由于采用光纖耦合技術(shù)，其靈敏度大大提高，可以降低對(duì)輻射敏感的生物類樣品的電子照射劑量，特別適合在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01J37/22GK203134752SQ20132010571
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者劉冰川, 陳自謙, 余英豪, 曲利娟, 劉慶宏 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍南京軍區(qū)福州總醫(yī)院