[发明专利]一种底装镜头耦合透射电镜数字成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及透射电子显微镜，特别是涉及一种在透射电镜底部安装、镜头耦合的，以数字方式记录透射电子图像和衍射花样的装置。

背景技术

反映样品信息的透射电子束(10)投射到主荧光屏(11)上，转换成光学图像，操作者通过铅玻璃观察窗(12)观察此样品的光学图像。当主荧光屏(11)抬起，把电镜胶片送到胶片曝光窗口(13)，就可以用胶片直接记录样品的电子图像；在不拍摄胶片时，透射电子束(10)便投射到投影室(14)的底部。

传统上人们采用电镜胶片记录标本的透射电子图像和衍射花样信息，自上世纪九十年代开始，透射电镜数字成像技术进入快速发展阶段。目前，在国内市场上，国外的Gatan、TVIPS、OSIS等公司是最主要的透射电镜数字成像产品制造商，国内还没有一款定型的透射电镜数字成像装置。

众所周知，透射电镜数字成像产品获得越来越广泛的应用，但在衡量成像装置最重要的参数-有效成像面积和视野上，透射电镜数字成像装置与胶片相比一直处于明显劣势。应用最广的透射电镜胶片是一种底插式相机使用的规格为90mm×60mm的胶片，其成像面积远大于绝大多数透射电镜数字成像装置的有效成像面积。

“透射电镜即时成像装置”(CN101788506A，发明专利申请说明书)公开一种透射电镜数字成像装置，其特点是：透射电子荧光屏(15)固定在投影室底部、胶片曝光窗口(13)的下方，其中心与透射电子束(10)的中心重合；数码相机(17)位于投影室外、正对透射电子荧光屏(15)；在透射电子荧光屏(15)和数码相机(17)之间还有铅玻璃窗口(16)；计算机(19)通过USB2.0电缆(18)控制数码相机(17)的曝光参数。该技术方案的一个实施例的透射电子荧光屏(15)为直径70mm的圆形，面积达3800mm2，但由于数码相机的图像传感器为长方形，只利用了圆形荧光屏的内接长方形区域，约为58mm×38.5mm，因此其有效成像面积远小于胶片的90mm×60mm。

“透射电子显微镜成像方式综述”(医疗设备信息，2007，22(9)：43-46)介绍的Gatan和TVIPS公司通用底装型透射电镜数字成像产品的有效成像面积都小于30mm×30mm，它们当时(2007年)最高端产品的有效成像面积分别为61.2mm×61.2mm和61.4mm×61.4mm，与通用底插式相机所使用胶片的90mm×60mm还有相当大的差距。虽然最近(2011年)TVIPS公司推出的最高端产品Tem-Cam-F816(http://www.tvips.com/pdfs/TEMCAM-F816.pdf)的有效成像面积达到了128mm×128mm，但其最主要的组成部分-超大面积的图像传感器和光纤组件的价格非常昂贵，只有极少数顶级研究机构才可能购买这种产品。数量最多的普通透射电镜用户一直期待在中端及普及型透射电镜数字成像产品上实现更大面积和更大视野的数字成像，这也是透射电镜数字成像技术研发人员的追求。

发明内容

为了研制经济并且具有接近甚至超过通用透射电镜胶片有效成像面积和视野(90mm×60mm)的透射电镜数字成像产品，本发明提出一种结构简单的底装镜头耦合透射电镜数字成像装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：①用观察兼透射电子荧光屏(20)替代透射电镜的主荧光屏(11)和现有技术(CN101788506A)中的透射电子荧光屏(15)，其效果是显而易见的-即在相同空间位置安装相同数码相机(17)的条件下，有效成像面积和视野明显增大；②取消CN101788506A中的铅玻璃窗口(16)，使数码相机(17)与观察兼透射电子荧光屏(20)同处一真空室，简化了设计和制作，避免了铅玻璃窗口(16)对光学图像的吸收衰减和由于散射及界面折射、反射导致的对图像的干扰；③采用真空插座(21)实现真空隔离和有关电气连接；④所述的观察兼透射电子荧光屏(20)是一种包括透明基底层(30)、导电透明膜层(31)和荧光粉层(32)三层结构的电子荧光屏。