极低温、高真空环境材料显微观测系统

摘要

本发明公开了极低温、高真空环境材料显微观测系统，包括法兰盘、镜筒、观察窗和显微物镜，所述镜筒穿过所述法兰盘盘面中心处且与所述法兰盘滑动配合，所述法兰盘与所述镜筒之间密封，所述镜筒一端安装有所述观察窗、另一端安装有所述显微物镜。本发明解决了在极低温、高真空环境下同时实现保持高真空密封和物镜实时调焦的难题。

说明书

技术领域

本发明涉及实验器材制造技术领域，尤其是极低温、高真空环境材料显微观测系统。

背景技术

根据已有的文献调研可知，截止目前，国外在极低温真空环境下光学显微镜的观测方案主要分为（a）、（b）两种，如图1和2所示。

比较（a）、（b）两种方案，我们发现（a）方案中显微物镜外置，需要考虑样品到观察窗的距离，观察窗的厚度以及显微物镜到观察窗的安全距离，因此该装置只适用于长工作距显微物镜。然而随着工作距离增加，同倍数下显微物镜的数值孔径的值却减小，造成实际的物理分辨率降低。（b）方案中装置可以用工作距离短，放大倍数高，数值孔径大的显微物镜，从而获得比（a）方案更高的物理分辨率。因此从物理分辨率而言（b）方案中装置优于（a）方案中装置。

从调节角度而言，（a）方案中装置可以实时调节，（b）方案中装置只有提前调节好后在低温真空环境中保持固定，但是在实验过程，抽真空会导致O型密封圈的挤压变形导致观测箱外壳基座的沉降，降温（主要利用液氮/氦进行降温）会导致样品台热收缩引起的下降。如果显微物镜固定在观测箱外壳上，第一种沉降导致显微物镜与样品距离降低引起图像模糊，后者导致显微物镜与样品距离增加导致图像模糊。因此从调节精度而言（a）方案中装置优于（b）方案中装置。

目前，尚未有同时克服（a）、（b）两种方案中问题的设备。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出极低温、高真空环境材料显微观测系统，解决了在极低温、高真空环境下同时实现保持高真空密封和物镜实时调焦的难题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

极低温、高真空环境材料显微观测系统，其特征在于，包括法兰盘、镜筒、观察窗和显微物镜，

所述镜筒穿过所述法兰盘盘面中心处且与所述法兰盘滑动配合，所述法兰盘与所述镜筒之间密封，

所述镜筒一端安装有所述观察窗、另一端通过内螺纹套筒与所述显微物镜相连。

进一步地，在所述法兰盘上安装有密封套筒，所述密封套筒与所述观察窗位于所述法兰盘同一侧，

所述密封套筒位于所述镜筒外部，在所述镜筒与所述密封套筒之间设置有V型密封圈。

进一步地，在所述密封套筒内、所述法兰盘与所述V型密封圈之间设置有轴承，所述轴承套在所述镜筒外部。

进一步地，在所述密封套筒端口处设置有压紧螺栓，所述压紧螺栓套在所述镜筒外部，所述V型密封圈与轴承位于所述压紧螺栓和所述法兰盘之间。

进一步地，在所述法兰盘上还安装有位于所述镜筒外部的内螺纹套筒，所述内螺纹套筒与所述显微物镜位于所述法兰盘同一侧，

在所述显微物镜与所述镜筒之间通过内螺纹套筒连接，所述内螺纹套筒的上端螺纹和下端螺纹分别与所述镜筒外部螺纹和所述显微物镜螺纹配合。

本发明极低温、高真空环境材料显微观测系统，该系统结合（a）方案和（b）方案的优点，解决了在极低温、高真空环境下同时实现保持高真空密封和物镜实时调焦的难题，从而使显微镜系统更好的应用于极低温和真空环境。

附图说明

图1为本发明所述国外在极低温真空环境下光学显微镜的观测方案（a）的示意图；

图2为本发明所述国外在极低温真空环境下光学显微镜的观测方案（b）的示意图；

图3为本发明所述极低温、高真空环境材料显微观测系统的方案的示意图。

具体实施方

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图3所示的极低温、高真空环境材料显微观测系统，包括法兰盘5、镜筒2、观察窗1和显微物镜7，

镜筒2穿过法兰盘5盘面中心处且与法兰盘5滑动配合，法兰盘5与密封套筒3之间为焊接密封，密封套筒3与镜筒2之间通过压紧螺栓10对V型密封圈9的挤压形成动态密封。

镜筒2一端安装有观察窗1、另一端通过内螺纹套筒与所述显微物镜相连，法兰盘5固定在观测箱壳体上，显微物镜7伸入观测箱壳体内部，观察窗1位于观测箱壳体外部。

在法兰盘5上安装有密封套筒3，密封套筒3与观察窗1位于法兰盘5同一侧，

密封套筒3位于镜筒2外部且中轴与镜筒2中轴重合，在镜筒2与密封套筒3之间设置有V型密封圈9，密封套筒3与在V型密封圈9之间存在挤压力，V型密封圈9与镜筒2之间涂有密封脂，以避免V型密封圈9与镜筒2之间摩擦力过大阻碍镜筒2转动。

在密封套筒3内、法兰盘5与V型密封圈9之间设置有轴承4，轴承4套在镜筒2外部，轴承4可以降低镜筒2与法兰盘5之间的摩擦。

在密封套筒3端口处设置有压紧螺栓10，压紧螺栓10套在镜筒2外部，V型密封圈9与轴承4位于压紧螺栓10和法兰盘5之间。

在法兰盘5上还安装有位于镜筒2外部的附加有导轨的套筒6，套筒6与显微物镜7位于法兰盘5同一侧且中轴与镜筒2中轴重合，

在显微物镜7与镜筒2之间安装有内螺纹套筒8，内螺纹套筒8与套筒6通过导轨配合，轨道沿套筒6径向延伸。内螺纹套筒8的上部通过内螺纹和镜筒下端外螺纹配合，内螺纹套筒8的底端通过螺纹和和显微物镜相连。其中内螺纹套筒的上部螺纹起主要的调节作用，在转动镜筒2时，内螺纹套筒8会沿着轨道在镜筒2上上升或下降。

本发明中各结构的尺寸及材料可因需要不同而进行调整，本实施例中设定如下：

观察窗1采用K9光学玻璃，直径25mm，厚4mm，观察窗1和镜筒2之间采用O型橡胶圈密封；法兰盘5、轴承4、镜筒2、密封套筒3、内螺纹套筒8、套筒6和压紧螺栓10的材料均采用304无磁钢材加工；V型密封圈9，采用橡胶材料，厚15mm，内径16mm，外径30mm；镜筒2总长100mm，内径14mm，外径17mm；密封套筒3和套筒6的内径30mm，外径40mm；套筒6内部附有导轨凹槽；压紧螺栓10的内径18mm，外径30mm；内螺纹套筒8的外径30mm、长30mm、与镜筒2连接处内径17mm，与显微物镜7连接处内径20.32mm，外部附有导轨的凸端；显微物镜7采用含有无限远光学矫正系统，短工作距，高倍，高数值孔径的显微物镜7；镜筒2调节行程0至25mm。

使用时，转动镜筒2即可实现显微物镜7与样品之间距离的调节。

本发明极低温、高真空环境材料显微观测系统，该系统结合（a）方案和（b）方案的优点，解决了在极低温、高真空环境下同时实现保持高真空密封和物镜实时调焦的难题，从而使显微镜系统更好的应用于极低温和真空环境。