Диафрагма электронного микроскопа Советский патент 1990 года по МПК H01J37/20 

Фиг. 2

ка в радиальном направлении, изменяя таким образом положение апертурных отверстий 11 относительно пучка. Используют пьезокерамическое кольцо ЭПЧК-17-7 и линейный вибродвигатель на пьезопластинке

ЭПЧН-12-4. благодаря исключению механических деталей и узлов между двигателем и штоком с лепестком повышается точность позиции опирования отверстий диафрагмы. 2 ил.

Изобретение относится к диафрагмирующим управляемым устройствам электронной микроскопии и может использоваться в качестве исполнительного механизма, работающего автономно в вакууме. Цель изобретения - повышение точности позиции опирования достигается за счет введения пьезокерамического привода и элементов, обеспечивающих азимутальное и продольное перемещение диафрагмы. Диафрагма содержит корпус диафрагмы в виде рамы 1. Часть 3 внутренней поверхности рамы выполнена цилиндрической и контактирует пьезокерамическое кольцо, связанное с водилом. На водиле установлен с возможностью продольного перемещения шток с лепестком 10, выполненным с опертурными отверстиями 11. Приводом штока служит пьезокерамическая пластина. На кольцо подают высокочастотное многофазное электрическое напряжение. За счет возбуждаемых деформаций напряжение перекатывается по цилиндрической части 3 поверхности рамы 1. При этом водило поворачивается, смещая в азимутальном направлении шток. За счет воздействия электронапряжения на пьезокерамическую пластину осуществляют перемещение штока в радиальном направлении, изменяя таким образом положение апертурных отверстий 11 относительно пучка. Используют пьезокерамическое кольцо ЭПЧК-17-7 и линейный вибродвигатель на пьезопластинке ЭПЧН-12-4. БЛАГОДАРЯ ИСКЛЮЧЕНИЮ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МЕЖДУ ДВИГАТЕЛЕМ И ШТОКОМ С ЛЕПЕСТКОМ ПОВЫШАЕТСЯ ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИИ ОПИРОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ ДИАФРАГМЫ. 2 ИЛ.

Изобретение относится к диафрагмирующим управляемым устройствам электронной микроскопии и может использоваться в качестве исполнительных механизмов, работающих автономно в вакууме.

Цель изобретения - повышение точности позиционирования за счет введения водила, на котором установлен шток, и пьезокерамических приводов, обеспечивающих азимутальное перемещение водила и продольное перемещение штока.

На фиг.1 представлена апертурная диафрагма, разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Диафрагма содержит корпус, выполненный в виде рамы 1, крепящейся в колонне растрового электронного микроскопа 2. Часть 3 внутренней поверхности рамы выполнена цилиндрической, с которой крнтак- тирует пьезокерамическое кольцо 4, связанное с водилом 5. Водило 5 установлено внутри рамы 1 с возможностью азимутального перемещения относительно оси 6 и имеет выфрезерованный паз 7, в котором перемещается хвостовик 8 штока 9 с лепестком 10, выполненным с апертурными отверстиями 11. Перемещение штока осуществляется с помощью пьезодвигате- ля, образованного пьезопластинкой 12.

Испытания проводились на макете растрового электронного микроскопа РЭМ-102Э. В качестве волнового вибродвигателя вращательного движения использовалось пьезокерамическое кольцо ЭП4К-17-7 (ГОСТ 13 927-74) массой 28,8 г, диаметром 40 мм, толщиной стенки 12 мм и высотой 8,5 мм. В качестве линейного вибродвигателя исполь- зовалась пьезопластинка ЭП4Н-12-4 (ГОСТ 13 927-74) массой 2,0 г, длиной 60 мм, шириной 6 мм, толщиной 0,8 мм. В обоих случаях материал пьезокерамики - ЦТС-21 (цирконат-титанат свинца).

Диафрагма работает следующим образом.

На пьезокерамическое кольцо 4 подают высокочастотное многофазное электрическое напряжение. В кольце возбуждается тангенциально-радиальная высокочастотная бегущая волна деформаций, благодаря чему кольцо 4 перекатывается (за счет наличия фрикционных сил) по цилиндрической

части 3 поверхности рамы 1, что обеспечивает перемещение водила 5 в ту или другую сторону вокруг оси 6. Для получения поступательного движения штока диафрагмы с

лепестком 10 на конце на пьезопластинку 12 подают высокочастотное напряжение, а с фиксаторов (не показаны) снимается по стоянное напряжение. Тем самым растормаживается шток и под воздействием

механического контакта между пьезопластинкой 12 и поверхностью водила 5 происходит перемещение штока вдоль водила. Точность позиционирования отверстий 11 диафрагмы определяется датчиком обрат

ной связи (не показан). При занятии отверстием 11 положения для исследования снимается напряжение с пьезокерамических кольца 4 и пластинки 12 и подается напряжение на фиксаторы, предотвращающие перебег штока 9.

Использование изобретения позволяет повысить точность позиционирования отверстий диафрагмы благодаря исключению механических деталей и узлов между двигателем и штоком с лепестком, а также за счет высокой разрешающей способности перемещений - до 0,006 мкм. Вследствие отсутствия наружных управляющих механизмов, передающих движение в вакуум, изобретение позволяет проводить исследования при глубоком вакууме, что повышает качество исследований. Упрощается конструкция привода диафрагмы, улучшаются условия автоматизации управления диафрагмой с

помощью микропроцессоров и ЭВМ.

Формула изобретения Диафрагма электронного микроскопа, содержащая корпус, шток, установленный в

корпусе и снабженный лепестком с апертурными отверстиями, и привод штока, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, корпус выполнен в виде рамы, внутри которой размещено

водило, выполненное с продольным пазом, в котором установлен хвостовик штока, привод штока выполнен в виде пьезокерамиче- ской пластины, при этом водило снабжено приводом, выполненным в виде пьезокерамического кольца, установленного на конце водила с возможностью перемещения по

внутренней торцовой поверхности рамы, выполненной цилиндрической, а пьезокераJ 8

Фиг. 1

мические кольца и пластина снабжены электроподводами.