一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的制作方法

1.本实用新型涉及扫描电镜原位实验领域，更具体地说是涉及一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器。


背景技术：

2.我国已有的材料力学性能测量和材料显微结构表征一直是分时独立进行的，无法将其服役工况-性能测试-显微结构进行一体化表征，这严重制约了我国在关键性战略材料领域的发展。而扫描电镜原位实验是将材料性能测试与微观结构演变实时、动态的联系在一起，在进行性能测试的同时可以对材料微观结构演变进行实时的观察，是一种新兴的实验方法。
3.目前基于扫描电镜的原位实验在高温条件下升温过程中产生的电磁场对二次电子有很大的影响，同时产生的大量热电子会干扰电镜成像，使实验难以获得高质量的扫描电镜图像。
4.因此，如何提供一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器，使其能够克服上述问题。是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器，安装在扫描电镜的样品台上，包括：
8.底板，所述底板包括依次平行固定的底板一、底板二以及底板三，所述底板一远离所述底板二的一侧板面通过多个氧化锆陶瓷柱与所述样品台平行固定；
9.屏蔽管，所述屏蔽管包括一端均与所述底板三固定的屏蔽管一、屏蔽管二以及屏蔽管三，所述屏蔽管一内部依次同轴布置有所述屏蔽管二和所述屏蔽管三；
10.盖板，所述盖板包括盖板一、盖板二以及盖板三，所述屏蔽管一、所述屏蔽管二以及所述屏蔽管三远离所述底板三的一端各自扣设有所述盖板一、所述盖板二以及所述盖板三，所述盖板一、所述盖板二以及所述盖板三的板面上各自开设有通孔一、通孔二以及通孔三，所述通孔一、所述通孔二以及所述通孔三位置对应；
11.坩埚，所述坩埚整体呈柱形且其一端开设有样品放置槽，另一端安装有支撑架，所述坩埚同轴布置在所述屏蔽管三内部，所述支撑架远离所述坩埚的一端穿过所述底板三后与所述底板二固定，所述样品放置槽与所述通孔一位置对应，所述坩埚外壁呈螺旋状盘设有加热钨丝，所述加热钨丝外侧呈螺旋状盘设有屏蔽线，所述加热钨丝与所述屏蔽线的旋向相反且二者通电时产生的电磁场相反；
12.控制器，所述控制器安装在所述扫描电镜上，所述加热钨丝和所述屏蔽线均与所述控制器电性连接。
13.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器，本实用新型通过设置依次同轴布置的屏蔽管一、屏蔽管二以及屏蔽管三，坩埚布置在屏蔽管三内，并且在屏蔽管一、屏蔽管二以及屏蔽管三远离底板三的一端各自扣设有盖板一、盖板二以及盖板三，该设置克服了在扫描电镜内加热的过程中，由于磁场对电子的影响而难以成像的问题，在对样品进行高温性能测试的同时能够取得良好成像。
14.优选的，还包括测温组件，所述测温组件包括固定架和热电偶，所述固定架整体呈倒置的“l”形且其一端与所述底板二固定，另一端在依次穿过所述屏蔽管一、所述屏蔽管二以及所述屏蔽管三的侧壁后布置在所述屏蔽管三内部，所述热电偶布置在所述屏蔽管三内部，所述热电偶的接线端穿过所述固定架后布置在所述屏蔽管一的外侧并与所述控制器电性连接，所述坩埚远离所述支撑架的一端开设有热电偶固定槽，所述热电偶固定槽与所述样品放置槽相邻布置，所述热电偶的检测端嵌装在所述热电偶固定槽内。该设置使得坩埚的温度能够被可靠地实时监测。
15.优选的，还包括接线柱，所述接线柱平行设置有两个，两个所述接线柱的轴心线共同限定的平面与所述底板三的板面平行，两个所述接线柱通过一个安装块固定在一起，两个所述接线柱一端布置在所述屏蔽管三内部并与所述加热钨丝的两端连接，另一端在依次穿过所述屏蔽管三、所述屏蔽管二以及所述屏蔽管一后与所述控制器通过导线连接。该设置保证加热钨丝能够可靠地与位于屏蔽管一外部的控制器电性连接。
16.优选的，所述底板一、所述底板二以及所述底板三的截面均为矩形，所述底板二靠近所述底板一的一侧板面上垂直固定有多个支撑柱，多个所述支撑柱远离所述底板二的一端与所述底板一的一侧板面固定。通过设置支撑柱，保证底板二与底板一之间具有较小的接触面积，有效降低底板一与底板二之间的热传导。
17.优选的，还包括冷却管，所述冷却管固定在所述底板一靠近所述底板二的一侧板面上，所述冷却管的形状与所述底板二的外轮廓适配，所述底板二的外侧壁与所述冷却管的外壁紧密抵接，所述冷却管一端为进水端，另一端为回水端，所述进水端与所述回水端分别与外部冷却水源接通，所述安装块的外侧壁与所述冷却管的外壁固定。该设置保证加热过程中底板二与底板三能够及时地被冷却管进行冷却。
18.优选的，还包括偏压线陶瓷管，所述屏蔽管一、所述屏蔽管二以及所述屏蔽管三的外侧壁上开孔并共同支撑有两个互相平行的所述偏压线陶瓷管，两个所述偏压线陶瓷管的管中心线共同限定的平面与所述底板三的板面平行，所述坩埚限位在两个所述偏压线陶瓷管之间，在两个所述偏压线陶瓷管内部各自穿设有一根偏压线，两根所述偏压线均与所述控制器电性连接。该设置能够可靠地消除加热过程中的荷电现象。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的轴测图；
21.图2是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的局部轴测图一；
22.图3是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的局部轴测图二；
23.图4是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的局部轴测图三；
24.图5是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的局部轴测图四；
25.图6是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的局部轴测图五；
26.图7是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器的局部轴测图六；
27.图8是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器中坩埚的轴测图；
28.图9是一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器中控制器与加热钨丝、屏蔽线、热电偶以及偏压线的连接示意简图。
29.在图中：
30.1为底板一、2为底板二、3为底板三、4为氧化锆陶瓷柱、5为屏蔽管一、6为屏蔽管二、7为屏蔽管三、8为盖板一、80为通孔一、9为盖板二、90为通孔二、10为盖板三、100为通孔三、11为坩埚、110为样品放置槽、111为热电偶固定槽、12为支撑架、120为三角支架、121为支杆、13为加热钨丝、14为屏蔽线、15为控制器、16为固定架、17为热电偶、18为接线柱、19为安装块、20为支撑柱、21为冷却管、22为偏压线陶瓷管、23为偏压线、24为支撑管。
具体实施方式
31.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型公开了一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器，本实用新型通过设置依次同轴布置的屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7，坩埚11布置在屏蔽管三7内，并且在屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7远离底板三3的一端各自扣设有盖板一8、盖板二9以及盖板三10，该设置克服了在扫描电镜内加热的过程中，由于磁场对电子的影响而难以成像的问题，在对样品进行高温性能测试的同时能够取得良好成像；通过设置测温组件，测温组件中热电偶17的检测端嵌装在热电偶固定槽111中，该设置使得坩埚11的加热温度能够实时地被监测；通过设置冷却管21，该设置保证底板二2和底板三3能够在实验过程中及时地散热。
33.实施例
34.参见附图1-9为本实用新型的一种实施方式的整体和部分结构示意图，本实用新型具体公开了一种基于扫描电镜可抵消磁场干扰的原位加热器，安装在扫描电镜(图中未示出)的样品台(图中未示出)上，包括：
35.底板，底板包括依次平行固定的底板一1、底板二2以及底板三3，底板一1远离底板二2的一侧板面通过四个氧化锆陶瓷柱4与样品台平行固定，氧化锆陶瓷柱4的轴心线与底板一1的板面垂直，氧化锆陶瓷柱4的作用是减少样品台与底板一1的接触面积，起到隔热的效果。
36.屏蔽管，屏蔽管包括一端均与底板三3通过螺钉固定的屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7，屏蔽管一5内部依次同轴布置有屏蔽管二6和屏蔽管三7，屏蔽管一5的长度大于
屏蔽管二6的长度，屏蔽管二6的长度大于屏蔽管三7的长度，屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7的材质均为不锈钢且内壁均做镜面抛光处理，这样设置的目的是反射加热过程中产生的热电子，降低辐射传热，起到绝热保温的作用。
37.盖板，盖板包括盖板一8、盖板二9以及盖板三10，屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7远离底板三3的一端各自扣设有盖板一8、盖板二9以及盖板三10，盖板一8的形状与屏蔽管一5的形状适配且二者通过螺钉紧固，盖板二9的形状与屏蔽管二6的形状适配且二者通过螺钉紧固，盖板三10的形状与屏蔽管三7的形状适配且二者通过螺钉紧固，盖板一8、盖板二9以及盖板三10的板面上各自开设有通孔一80、通孔二90以及通孔三100，通孔一80、通孔二90以及通孔三100位置对应且形状相同；
38.坩埚11，坩埚11整体呈柱形且其一端开设有半圆形的样品放置槽110，另一端安装有支撑架12，坩埚11同轴布置在屏蔽管三7内部，支撑架12包括三角支架120和支杆121，三角支架120布置在底板一1和底板二2之间且其与底板二2通过螺钉固定，支杆121一端与三角支架120固定，另一端穿过底板三3后与坩埚11远离样品放置槽110的一端固定，支杆121与坩埚11的轴心共线，样品放置槽110与通孔一80位置对应，坩埚11外壁呈螺旋状盘设有加热钨丝13，并且加热钨丝13紧贴坩埚11外壁，加热钨丝13外侧呈螺旋状盘设有屏蔽线14，加热钨丝13与螺旋状的屏蔽线14之间具有一定的间隙，加热钨丝13与屏蔽线14的旋向相反且二者通电时产生的电磁场相反，这样设置的目的是抵消加热过程中电磁场对电子移动的影响，屏蔽线14的材质为钨，目的是便于匹配磁场强度；螺旋状的屏蔽线14通过一个支撑管24与底板三3固定；
39.控制器15，控制器15安装在扫描电镜上，加热钨丝13和屏蔽线14均与控制器15电性连接。
40.进一步具体的，还包括测温组件，测温组件包括固定架16和热电偶17，固定架16整体呈倒置的“l”形且其一端与底板二2通过螺钉固定，另一端在依次穿过屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7的侧壁后布置在屏蔽管三7内部，热电偶17布置在屏蔽管三7内部，热电偶17的接线端穿过固定架16后布置在屏蔽管一5的外侧并与控制器15电性连接，坩埚11远离支撑架12的一端开设有热电偶固定槽111，热电偶固定槽111与样品放置槽110相邻布置，热电偶17的检测端嵌装在热电偶固定槽111内并用陶瓷胶进行固定。
41.进一步具体的，还包括铜制的接线柱18，接线柱18平行设置有两个，两个接线柱18的轴心线共同限定的平面与底板三3的板面平行，两个接线柱18通过一个安装块19固定在一起，安装块19能够对两个接线柱18起到限位作用，两个接线柱18一端布置在屏蔽管三7内部并与加热钨丝13的两端连接，另一端在依次穿过屏蔽管三7、屏蔽管二6以及屏蔽管一5后与控制器15通过导线(图中未示出)连接。
42.进一步具体的，底板一1、底板二2以及底板三3的截面均为矩形，底板三3的板面面积小于底板二2的板面面积，底板二2靠近底板一1的一侧板面上垂直一体成型有四个截面呈矩形的支撑柱20，多个支撑柱20远离底板二2的一端与底板一1的一侧板面固定。
43.进一步具体的，还包括铜制的且截面为矩形的冷却管21，冷却管21固定在底板一1靠近底板二2的一侧板面上，冷却管21的形状与底板二2的外轮廓适配，底板二2的外侧壁与冷却管21的外壁紧密抵接，冷却管21一端为进水端，另一端为回水端，进水端与回水端分别与外部冷却水源(图中未示出)通过管路接通。安装块19的外侧壁与冷却管21的外壁固定。
外部冷却水源属于非常成熟的现有技术，故本实施例中不再对其进行具体的展开说明。
44.进一步具体的，还包括偏压线陶瓷管22，屏蔽管一5、屏蔽管二6以及屏蔽管三7的外侧壁上开孔并共同支撑有两个互相平行的偏压线陶瓷管22，两个偏压线陶瓷管22的管中心线共同限定的平面与底板三3的板面平行，坩埚11限位在两个偏压线陶瓷管22之间，在两个偏压线陶瓷管22内部各自穿设有一根偏压线23，两根偏压线23均与控制器15电性连接。设置偏压线23的目的是消除加热过程中的荷电现象。
45.该原位加热器的使用方法：
46.该原位加热器在使用时，需要将底板一1固定在扫描电镜的样品台上，然后将待检测的样品通过位置正对的通孔一80、通孔二90以及通孔三100加入至样品放置槽110中，调整样品台的位置以及屏蔽线14和偏压线23的电压大小与正负，调整完成后确保实验人员通过扫描电镜能够扫描到清晰且完整的电镜图像，此时，先启动外部冷却水源，使冷却管21内充满流动的冷却水，然后再给加热钨丝13通电，观察样品在加热过程中的微观组织结构演化过程。
47.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
48.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。