基于IP成像板的透射电镜成像扫描系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于IP成像板的透射电镜成像扫描系统及其控制方法。本发明的透射电镜成像扫描系统包括：透射电镜及扫描装置；其中，透射电镜中采用IP成像板，透过样品后的电子束曝光在IP成像板上形成影像；扫描装置对已曝光的IP成像板进行影像扫描，直接生成影像的数码信息。本发明采用IP成像板，曝光时间短，从而提高了透射电镜的灵敏度，操作快捷，图像对比度高；存储在IP成像板内的影像保持7天以上；IP成像板可在正常的可见光环境中操作，使用方便；IP成像板中的信息可选择性的重复读取，已曝光的IP成像板经消光后，可以重复利用近两万次。因此，本发明在可方便地观察图像的细节的同时，消除资源浪费和环境污染，提高测量精度。

说明书

技术领域

本发明涉及电子学成像领域，具体涉及一种基于IP成像板的透射电镜成像扫描 系统及其控制方法。

背景技术

透射电镜是一种高分辨率、高放大倍数的显微镜，是材料科学研究的重要手段， 能提供材料的组织结构、晶体结构和化学成分等方面的信息。一般透射电镜的分辨 率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几十万倍。现有技术中的透射电镜的工作原理 如下：照明系统发射出电子束，照射在样品室内的样品上；透过样品后的电子束携 带有样品内部的结构信息，经过成像系统，成像在观察室内的荧光屏上；曝光后影 像记录在位于荧光屏下的照相室内的胶片上。在照相室内设置有送片盒和接片盒， 胶片放在底片夹上，放置在送片盒内，一般送片盒内放置20~50片底片夹；已曝光 的胶片通过设置在送片盒和接片盒之间的传送带自动传输到接片盒内。然后，取出 接片盒，将胶片在暗室内的红光条件下，显影、定影及晾干，显示出样品的图像。

现有技术中采用胶片进行曝光成像，而目前随着数码产品的日益普及，胶片的 生产数量越来越少，并且质量差，使得胶片的成像效果不好。进一步，胶片只能在 暗室中操作，不能见自然光，而且胶片不能重复使用，冲洗胶片的过程也给环境带 来污染。因此，极大地影响了透射电镜的应用和影像效果。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，提出本发明。

本发明的一个目的在于提出一种基于IP成像板的透射电镜成像扫描系统。

本发明的透射电镜成像扫描系统包括：透射电镜及扫描装置；其中，透射电镜 中采用IP成像板，透过样品后的电子束曝光在IP成像板上形成影像；扫描装置对 已曝光的IP成像板进行影像扫描，直接生成影像的数码信息。

本发明的透射电镜包括：照明系统、样品室、成像系统、观察室和照相室；其 中，照明系统发射出电子束，照射在样品室内的样品上；透过样品后的电子束携带 有样品内部的结构信息，经过成像系统，成像在观察室内的荧光屏上；曝光后影像 记录在位于荧光屏下的照相室内的IP成像板上。在照相室内设置有送片盒和接片 盒，IP成像板夹在底片夹内，放置在送片盒内；已曝光的IP成像板通过设置在送 片盒和接片盒之间的传送带自动传输到接片盒内。

本发明采用IP成像板（Imaging plate）取代传统的胶片，IP成像板是一种既 可接受模拟信息又可以实现模拟信息向数字化信息转化的载体，其上设置有感光材 料。电子束照射到IP成像板上，在IP成像板上形成影像，通过激光激发IP成像板 上的感光材料，得到相应的波长的光信号，收集光信号，转换为数码信息，以一定 格式存储于计算机中。与胶片相比，IP成像板形成影像的曝光时间短，从而提高了 透射电镜的灵敏度，操作快捷。在高于15万放大倍数下，IP成像板的图像对比度 优于胶片的效果；存储在IP成像板内的影像可以保持7天以上；IP成像板可在正 常的可见光环境中操作，使用方便；IP成像板中的信息可选择性的重复读取，已 曝光的IP成像板经消光后，可以重复利用近两万次。

本发明采用扫描装置对已曝光的IP成像板进行影像扫描，从而直接生成影像的 数码信息。本发明的扫描装置包括：激光光源、接收器、消光灯、传送机构和计算 机；其中，在扫描装置内分为激发采集区和消光区，激光光源和接收器设置在激发 采集区，消光灯设置在消光区；已曝光的IP成像板由传送机构传输到激发采集区， 激光光源发射出激光激发IP成像板上的感光材料，得到相应波长的光信号，接收器 采集光信号，转化为数码信息，并将数码信息传送至计算机；然后，传送机构将IP 成像板传输至消光区，消光灯对IP成像板进行消光。

进一步，在激发采集区和消光区之间设置有隔板，从而在消光灯发出红光对IP 成像板进行消光时，不影响同时位于激发采集区的IP成像板，因此两个不同区域可 同时并行处理，缩短图像采集时间。

本发明的另一个目的在于提供一种上述基于IP成像板的透射电镜成像扫描系 统的控制方法。

本发明的透射电镜成像扫描系统的控制方法包括：

1）照明系统发射出电子束，照射在样品室内的样品上，透过样品后的电子束携带有 样品内部的结构信息，经过成像系统，成像在观察室内的荧光屏上，曝光后影像记 录在位于荧光屏下的照相室内的IP成像板上；

2）将已曝光的IP成像板放置在扫描装置内，由传送机构传输到激发采集区，激光 光源发射出激光激发IP成像板上的感光材料，得到相应波长的光信号，接收器采集 光信号，转化为数码信息，并将数码信息传送至计算机；

3）传送机构将IP成像板传输至消光区，消光灯对IP成像板进行消光。

本发明的优点：

（1）由于IP成像板能在可见光环境下操作，因此可省去暗室环境，并且IP成像板 可以重复使用近2万次，消除资源浪费和环境污染；

（2）灵敏度更高，使学生和研究人员能够容易观察到对电子束敏感的样品；

（3）可以得到和胶片相同的成像视野，适用于任何透射电镜，IP成像板有很好的 耐强辐照性能，电子衍射斑和零级斑的强光束不会灼伤IP成像板；

（4）胶片的动态范围大约在200范围以内，而IP成像板的动态范围可以达到104数 量级，可以在很弱光强的情况下，得到丰富的具有层次感的图像；

（5）由于IP成像板的“光致发光”呈现线性特点，故而该线性信号强度使得衍射 图案电子计量的测量成为可能；

（6）IP成像板可以通过扫描装置把图像信息直接转换成数码信息，可方便地观察 图像的细节。

附图说明

图1为本发明的基于IP成像板的透射电镜成像扫描系统的透射电镜的结构示意图；

图2为本发明的基于IP成像板的透射电镜成像扫描系统的扫描装置的实施例一的结 构示意图；

图3为本发明的基于IP成像板的透射电镜成像扫描系统的扫描装置的实施例二的结 构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例详细描述本发明的实施方式。

如图1所示，本发明的透射电镜包括：照明系统11、样品室12、成像系统13、 观察室14和照相室15；其中，照明系统11发射出电子束，照射在样品室内12的 样品上121；透过样品121后的电子束携带有样品121内部的结构信息，经过成像 系统13，成像在观察室14内的荧光屏141上；曝光后影像记录在位于荧光屏141 下的照相室15内的IP成像板上；在照相室内设置有送片盒151和接片盒，IP成像 板夹在底片夹内，放置在送片盒151内；已曝光的IP成像板通过设置在送片盒151 和接片盒之间的传送带自动传输到接片盒内。

本发明中采用IP成像板代替了胶片，曝光后的IP成像板在扫描装置中生成影 像的数码信息。

本发明的扫描装置可以通过以下两种实施方式实现。

实施例一

如图2所示，在本实施例中，扫描装置包括：激光光源21、接收器22、消光灯 23、传送机构24、计算机和外壳25；其中，在外壳25内分为激发采集区A和消光 区B，激光光源21和接收器22设置在激发采集区A，消光灯23设置在消光区B； 传送机构24的一端的上表面设置有接片盒152，已曝光的IP成像板放置在接片盒 152中，另一端的下表面设置有送片盒151；IP成像板从接片盒152的底部的狭缝 弹出，由传送机构24传输到激发采集区A，激光光源21发射出激光激发IP成像板 上的感光材料，得到相应波长的光信号，接收器22采集光信号，转化为数码信息， 并将数码信息传送至位于外壳25外面的计算机；然后，传送机构24将IP成像板传 输至消光区B，消光灯23对IP成像板进行消光；消光后的IP成像板由传送机构24 传输到设置在传送机构24另一端的下表面的送片盒151中。计算机将图片的数码信 息存储在存储器中，并从显示器直接显示图片。

在激发采集区A和消光区B之间设置有隔板26，从而在消光灯23发出红光对 IP成像板进行消光时，不影响同时位于激发采集区A的IP成像板，因此两个不同 区域可同时并行处理，缩短图像采集时间。

在本实施例中，透射电镜成像扫描系统的控制方法包括：

1）照明系统发射出电子束，照射在样品室内的样品上，透过样品后的电子束携带有 样品内部的结构信息，经过成像系统，成像在观察室内的荧光屏上，曝光后影像记 录在位于荧光屏下的照相室内的IP成像板上，在照相室内设置有送片盒和接片盒， IP成像板夹在底片夹内，放置在送片盒内；已曝光的IP成像板通过设置在送片盒 和接片盒之间的传送带自动传输到接片盒内；

2）将在接片盒放置在扫描装置内，位于传送机构的一端的上表面，由传送机构传输 到激发采集区，激光光源发射出激光激发IP成像板上的感光材料，得到相应波长的 光信号，接收器采集光信号，转化为数码信息，并将数码信息传送至计算机；

3）传送机构将IP成像板传输至消光区，消光灯对IP成像板进行消光；

4）消光后的IP成像板由传送机构传输到设置在传送机构另一端的下表面的送片盒 中。

照明系统11以阴极电子枪灯丝发出的自由电子作为光源，再通过几十至几百千 伏的高压电场对电子束进行加速，而获得波长较短、能量更高的电子束。一定波长 的电子束照射在样品室12内的样品121上，并发生物理作用。这样，透过样品后的 电子束就携带样品内部的结构信息，被成像系统13将信息投射在荧光屏141上，可 进行动态观察。荧光屏141上的信息又可通过曝光快门使照相室15内的底片夹上的 IP成像板感光，形成影像。之后，再将IP成像板放入设计的扫描装置，利用激光 光源21对IP成像板扫描，使IP成像板中的已感光的感光材料受到激发，基于IP 成像板“光致发光”呈现线性的特点，接收器22采用光电接收器对受激发射出的波长 为390nm的光信号进行收集，通过计算机对光信号进行转换，便得到影像的数码信 息，故可获得层次丰富的样品图像或衍射结构信息。

实施例二

在本实施例中，扫描装置内置在透射电镜的照相室15内，将IP成像板直接放 置在传动机构24上，在照相室15内分为激发采集区A、消光区B和照相区C。扫 描装置包括：激光光源21、接收器22、消光灯23、传送机构24和计算机；其中， 激光光源21和接收器22设置在激发采集区A，消光灯23设置在消光区B；已曝光 的单片的IP成像板由传送机构传输到激发采集区A，激光光源21发射出激光激发 IP成像板上的感光材料，得到相应波长的光信号，接收器22采集光信号，转化为 数码信息，并将数码信息传送至位于照相室15外面的计算机；然后，传送机构将 IP成像板传输至消光区B，消光灯23对IP成像板进行消光，传动机构24将IP成 像板传输至位于观察室14下的照相区C，重新曝光成像。

在激发采集区A和消光区B之间，以及在消光区B和照相区C之间分别设置 有隔板26。

在此实施例中，利用已有定位螺孔，在不破坏真空的情况下，扫描装置内置在 透射电镜的照相室15内。

在本实施例中，透射电镜成像扫描系统的控制方法包括：

1）照明系统发射出电子束，照射在样品室内的样品上，透过样品后的电子束携带有 样品内部的结构信息，经过成像系统，成像在观察室内的荧光屏上，曝光后影像记 录在位于荧光屏下的照相室内的位于照相区的IP成像板上；

2）已曝光的IP成像板由传送机构传输到激发采集区，激光光源发射出激光激发IP 成像板上的感光材料，得到相应波长的光信号，接收器采集光信号，转化为数码信 息，并将数码信息传送至计算机；

3）传送机构将IP成像板传输至消光区，消光灯对IP成像板进行消光；

4）传送机构将IP成像板传输至照相区。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本 领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各 种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例中所公开的内容，本发 明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。