[发明专利]对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统及方法

说明书

本发明涉及电子显微镜样品台冷却技术领域，提供一种对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统及方法。本发明提供的制冷系统包括第一真空腔体、第二真空腔体、对置式压缩机、制冷机及样品台，制冷机位于第一真空腔体内，样品台位于第二真空腔体内，对置式压缩机位于第一真空腔体外并与制冷机柔性连接，制冷机的冷头与样品台相连。本发明提供的对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统，对置式压缩机带动制冷机制冷，制冷机产生的冷量传递至样品台以降低样品台的温度，从而满足不同样品测量环境的温度要求，适用性高；对置式压缩机与制冷机分别位于第一真空腔体的外部和内部，相互分离设置，两者之间柔性连接，减小样品台的振动。

技术领域

本发明涉及电子显微镜样品台冷却技术领域，尤其涉及一种对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统及方法。

背景技术

目前，扫描电子显微镜只能测试室温环境下的样品温度，适用范围窄，无法测试对温度环境有特殊要求的样品，为解决该问题，现在常见的做法是采用液氨作为冷源，进一步作为扫描电子显微镜冷头，其具体冷却方式是将液氮引入扫描电子显微镜内部直接冷却样品台。此种冷却方式存在着几个问题：一是冷却温度区间窄，使用液氮，温度只能在77K附近，冷却温度范围有限；二是控温精度不高，通过控制液氮流量的方式控温难以达到高精度控温，通常温度波动高达1-2K，甚至更高；三是将液氮引入扫描电子显微镜内部，不可避免的引入振动，将显著影响高倍率下微观形貌的观察。四、通常的控温模式是使用电加热技术，制冷机或冷源通常需要一直处于工作状态，通过电加热到相应的温度，存在着明显的冷量浪费问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统，用以解决现有的扫描电子显微镜制冷系统冷却温度范围有限及样品台容易振动导致测量精度低的问题。

本发明的目的之二是提供一种使用上述对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜系统进行冷却的方法。

(二)发明内容

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统，包括第一真空腔体及第二真空腔体，还包括对置式压缩机、制冷机及样品台，所述制冷机位于所述第一真空腔体内，所述样品台位于所述第二真空腔体内，所述对置式压缩机位于第一真空腔体外并与所述制冷机柔性连接，所述制冷机的冷头与所述样品台相连。

其中，所述对置式压缩机安装在第一基座上，所述第一基座下方安装有第一减振单元。

其中，所述制冷机和所述第二真空腔体安装于第二基座，所述第二基座下方安装第二减振单元。

其中，所述制冷机的热端与所述第二基座硬连接。

其中，所述制冷机为脉冲管制冷机。

其中，所述制冷机的冷端与所述样品台之间通过柔性管道连接。

其中，所述第一真空腔体与所述第二真空腔体相连通。

其中，所述第一真空腔体与所述第二真空腔体的真空度分别为0Pa～10⁵Pa。

其中，所述对置式压缩机包括第一活塞和第二活塞，所述第一活塞与所述第二活塞相向运动。

为了解决上述技术问题之二，本发明提供一种使用上述对置式压缩机驱动的扫描电子显微镜制冷系统进行冷却的方法，包括：

第一真空腔体与第二真空腔体的真空度达到要求后，启动对置式压缩机，制冷机释放冷量为样品台降温，当所述样品台的温度降低至预设温度后，减小所述对置式压缩机的输入电功；当所述样品台的温度高于预设温度时，增大所述对置式压缩机的输入电功。

(三)有益效果