極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及實驗器材制造技術領域，尤其是極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統。
【背景技術】
[0002]根據已有的文獻調研可知，截止目前，國外在極低溫真空環境下光學顯微鏡的觀測方案主要分為(a)、(b)兩種，如圖1和2所示。
[0003]比較(a)、(b)兩種方案，我們發現(a)方案中顯微物鏡外置，需要考慮樣品到觀察窗的距離，觀察窗的厚度以及顯微物鏡到觀察窗的安全距離，因此該裝置只適用于長工作距顯微物鏡。然而隨著工作距離增加，同倍數下顯微物鏡的數值孔徑的值卻減小，造成實際的物理分辨率降低。(b)方案中裝置可以用工作距離短，放大倍數高，數值孔徑大的顯微物鏡，從而獲得比(a)方案更高的物理分辨率。因此從物理分辨率而言(b)方案中裝置優于(a)方案中裝置。
[0004]從調節角度而言，(a)方案中裝置可以實時調節，(b)方案中裝置只有提前調節好后在低溫真空環境中保持固定，但是在實驗過程，抽真空會導致O型密封圈的擠壓變形導致觀測箱外殼基座的沉降，降溫(主要利用液氮/氦進行降溫)會導致樣品臺熱收縮引起的下降。如果顯微物鏡固定在觀測箱外殼上，第一種沉降導致顯微物鏡與樣品距離降低引起圖像模糊，后者導致顯微物鏡與樣品距離增加導致圖像模糊。因此從調節精度而言(a)方案中裝置優于(b)方案中裝置。
[0005]目前，尚未有同時克服(a)、(b)兩種方案中問題的設備。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型針對現有技術的不足，提出極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，解決了在極低溫、高真空環境下同時實現保持高真空密封和物鏡實時調焦的難題。
[0007]為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供以下技術方案:
[0008]極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，其特征在于，包括法蘭盤、鏡筒、觀察窗和顯微物鏡，
[0009]所述鏡筒穿過所述法蘭盤盤面中心處且與所述法蘭盤滑動配合，所述法蘭盤與所述鏡筒之間密封，
[0010]所述鏡筒一端安裝有所述觀察窗、另一端通過內螺紋套筒與所述顯微物鏡相連。[0011 ]進一步地，在所述法蘭盤上安裝有密封套筒，所述密封套筒與所述觀察窗位于所述法蘭盤同一側，
[0012]所述密封套筒位于所述鏡筒外部，在所述鏡筒與所述密封套筒之間設置有V型密封圈。
[0013]進一步地，在所述密封套筒內、所述法蘭盤與所述V型密封圈之間設置有軸承，所述軸承套在所述鏡筒外部。
[0014]進一步地，在所述密封套筒端口處設置有壓緊螺栓，所述壓緊螺栓套在所述鏡筒外部，所述V型密封圈與軸承位于所述壓緊螺栓和所述法蘭盤之間。
[0015]進一步地，在所述法蘭盤上還安裝有位于所述鏡筒外部的內螺紋套筒，所述內螺紋套筒與所述顯微物鏡位于所述法蘭盤同一側，
[0016]在所述顯微物鏡與所述鏡筒之間通過內螺紋套筒連接，所述內螺紋套筒的上端螺紋和下端螺紋分別與所述鏡筒外部螺紋和所述顯微物鏡螺紋配合。
[0017]本實用新型極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，該系統結合(a)方案和(b)方案的優點，解決了在極低溫、高真空環境下同時實現保持高真空密封和物鏡實時調焦的難題，從而使顯微鏡系統更好的應用于極低溫和真空環境。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型所述國外在極低溫真空環境下光學顯微鏡的觀測方案(a)的示意圖；
[0019]圖2為本實用新型所述國外在極低溫真空環境下光學顯微鏡的觀測方案(b)的示意圖；
[0020]圖3為本實用新型所述極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統的方案的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本實用新型的保護范圍有任何的限制作用。
[0022]如圖3所示的極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，包括法蘭盤5、鏡筒2、觀察窗I和顯微物鏡7，
[0023]鏡筒2穿過法蘭盤5盤面中心處且與法蘭盤5滑動配合，法蘭盤5與密封套筒3之間為焊接密封，密封套筒3與鏡筒2之間通過壓緊螺栓10對V型密封圈9的擠壓形成動態密封。
[0024]鏡筒2—端安裝有觀察窗1、另一端通過內螺紋套筒與所述顯微物鏡相連，法蘭盤5固定在觀測箱殼體上，顯微物鏡7伸入觀測箱殼體內部，觀察窗I位于觀測箱殼體外部。
[0025]在法蘭盤5上安裝有密封套筒3，密封套筒3與觀察窗I位于法蘭盤5同一側，
[0026]密封套筒3位于鏡筒2外部且中軸與鏡筒2中軸重合，在鏡筒2與密封套筒3之間設置有V型密封圈9，密封套筒3與在V型密封圈9之間存在擠壓力，V型密封圈9與鏡筒2之間涂有密封脂，以避免V型密封圈9與鏡筒2之間摩擦力過大阻礙鏡筒2轉動。
[0027]在密封套筒3內、法蘭盤5與V型密封圈9之間設置有軸承4，軸承4套在鏡筒2外部，軸承4可以降低鏡筒2與法蘭盤5之間的摩擦。
[0028]在密封套筒3端口處設置有壓緊螺栓10，壓緊螺栓10套在鏡筒2外部，V型密封圈9與軸承4位于壓緊螺栓10和法蘭盤5之間。
[0029]在法蘭盤5上還安裝有位于鏡筒2外部的附加有導軌的套筒6，套筒6與顯微物鏡7位于法蘭盤5同一側且中軸與鏡筒2中軸重合，
[0030]在顯微物鏡7與鏡筒2之間安裝有內螺紋套筒8，內螺紋套筒8與套筒6通過導軌配合，軌道沿套筒6徑向延伸。內螺紋套筒8的上部通過內螺紋和鏡筒下端外螺紋配合，內螺紋套筒8的底端通過螺紋和和顯微物鏡相連。其中內螺紋套筒的上部螺紋起主要的調節作用，在轉動鏡筒2時，內螺紋套筒8會沿著軌道在鏡筒2上上升或下降。
[0031]本實用新型中各結構的尺寸及材料可因需要不同而進行調整，本實施例中設定如下:
[0032]觀察窗I采用K9光學玻璃，直徑25mm，厚4mm，觀察窗I和鏡筒2之間采用O型橡膠圈密封;法蘭盤5、軸承4、鏡筒2、密封套筒3、內螺紋套筒8、套筒6和壓緊螺栓10的材料均采用304無磁鋼材加工;V型密封圈9，采用橡膠材料，厚15mm，內徑16mm，外徑30mm;鏡筒2總長100mm，內徑14mm，外徑17mm;密封套筒3和套筒6的內徑30mm，外徑40mm;套筒6內部附有導軌凹槽;壓緊螺栓1的內徑18mm，外徑30mm;內螺紋套筒8的外徑30mm、長30mm、與鏡筒2連接處內徑17mm，與顯微物鏡7連接處內徑20.32mm，外部附有導軌的凸端;顯微物鏡7采用含有無限遠光學矯正系統，短工作距，高倍，高數值孔徑的顯微物鏡7;鏡筒2調節行程O至25mm。
[0033]使用時，轉動鏡筒2即可實現顯微物鏡7與樣品之間距離的調節。
[0034]本實用新型極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，該系統結合(a)方案和(b)方案的優點，解決了在極低溫、高真空環境下同時實現保持高真空密封和物鏡實時調焦的難題，從而使顯微鏡系統更好的應用于極低溫和真空環境。
【主權項】
1.極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，其特征在于，包括法蘭盤、鏡筒、觀察窗和顯微物鏡， 所述鏡筒穿過所述法蘭盤盤面中心處且與所述法蘭盤滑動配合，所述法蘭盤與所述鏡筒之間密封， 所述鏡筒一端安裝有所述觀察窗、另一端與所述顯微物鏡相連。2.如權利要求1所述極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，其特征在于，在所述法蘭盤上安裝有密封套筒，所述密封套筒與所述觀察窗位于所述法蘭盤同一側， 所述密封套筒位于所述鏡筒外部，在所述鏡筒與所述密封套筒之間設置有V型密封圈。3.如權利要求2所述極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，其特征在于，在所述密封套筒內、所述法蘭盤與所述V型密封圈之間設置有軸承，所述軸承套在所述鏡筒外部。4.如權利要求3所述極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，其特征在于，在所述密封套筒端口處設置有壓緊螺栓，所述壓緊螺栓套在所述鏡筒外部，所述V型密封圈與軸承位于所述壓緊螺栓和所述法蘭盤之間。5.如權利要求1至4任一所述極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，其特征在于，在所述法蘭盤上還安裝有位于所述鏡筒外部的套筒，所述套筒與所述顯微物鏡位于所述法蘭盤同一側， 在所述顯微物鏡與所述鏡筒之間通過內螺紋套筒連接，所述內螺紋套筒的上端螺紋和下端螺紋分別與所述鏡筒外部螺紋和所述顯微物鏡螺紋配合。
【專利摘要】本實用新型公開了極低溫、高真空環境材料顯微觀測系統，包括法蘭盤、鏡筒、觀察窗和顯微物鏡，所述鏡筒穿過所述法蘭盤盤面中心處且與所述法蘭盤滑動配合，所述法蘭盤與所述鏡筒之間密封，所述鏡筒一端安裝有所述觀察窗、另一端安裝有所述顯微物鏡。本實用新型解決了在極低溫、高真空環境下同時實現保持高真空密封和物鏡實時調焦的難題。
【IPC分類】G01N21/01
【公開號】CN205374282
【申請號】CN201620134985
【發明人】劉聰, 張興義, 周軍, 周又和
【申請人】蘭州大學
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年2月23日