扫描电镜用电磁透镜线圈冷却系统的制作方法
1.本实用新型涉及扫描电子显微镜技术领域，特别是涉及一种扫描电镜用电磁线圈冷却系统。
背景技术：
2.扫描电子显微镜(scanning electron microscope，缩写为sem)，简称扫描电镜，是利用聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的一种常用的显微分析仪器。其中要利用到由电磁透镜等组成的透镜系统对电子束进行聚焦。
3.目前，主流扫描电子显微镜使用的电磁透镜中的线圈普遍采用水冷、风冷或自然冷却的方式，冷却效果不能得到有效保证，容易造成温度不恒定，温度场分布不均匀，从而导致磁场不均匀，降低了器件的性能，进而影响到扫描电子显微镜的成像效果。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的至少在于提供一种能够提高冷却效果的扫描电镜用电磁线圈冷却系统。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，包括电磁透镜线圈、冷却介质供给装置和液泵，所述电磁透镜线圈由中空导体绕制而成，所述中空导体具有外壁和位于所述外壁内的两端贯通的中空腔体，所述电磁透镜线圈的一端与所述冷却介质供给装置连通，由所述冷却介质供给装置向所述中空腔体内供入冷却介质，所述液泵连接在所述电磁透镜线圈和所述冷却介质供给装置之间，为所述冷却介质在所述中空腔体内的流动提供动力。
7.可选地，所述冷却介质供给装置为风冷散热器。
8.可选地，所述冷却介质供给装置为冷却塔。
9.可选地，所述冷却介质为水。
10.可选地，所述冷却介质供给装置为液氮供给装置，所述冷却介质为液氮。
11.可选地，所述中空导体由高温超导体制成。
12.可选地，还包括温度检测装置，用于检测所述电磁透镜线圈的入口流体温度和/或出口流体温度。
13.可选地，还包括压力检测装置，用于检测所述电磁透镜线圈的入口流体压力和/或出口流体压力。
14.本实用新型提供的电磁透镜线圈冷却系统，采用中空导体绕制线圈，并在导体的中空腔体内通入冷却介质，通过冷却介质在导体内部的流动实现温度的快速传导，能够实现线圈的有效降温与温度恒定，使得线圈的温度分布均匀，保证磁场的均匀性，进而有效保证扫描电子显微镜的成像效果。
15.根据下文结合附图对本实用新型的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
16.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
17.图1是本实用新型一个实施例中，扫描电镜用电磁线圈冷却系统的系统组成示意图；
18.图2是本实用新型一个实施例中，中空导体的截面示意图。
19.附图标记：
20.1-电磁透镜线圈；11-外壁；12-中空腔体；2-冷却介质供给装置(风冷散热器)；3-液泵；4-电源
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
22.扫描电子显微镜主要包括以下几个组成部分：
23.电子光学系统，该系统包括电子和透镜系统。电子的作用是产生电子照明源。透镜系统的作用是，(1)把虚光源的尺寸从几十微米缩小到5nm(或更小)，并且从几十微米到几个纳米间连续可变，(2)控制电子束的开角，可以在10-2
～10-3
rad范围内可变，(3)所形成的聚焦电子束可以在样品的表面上作光栅状扫描，且扫描角度范围可变，为了获得上述扫描电子束，透镜系统通常包括电磁透镜、扫描线圈和光阑，电磁透镜用于电子束的聚焦，扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面做有规则的扫动，光阑的作用包括过滤电子束中的远轴电子，以及调节图像景深。
24.机械系统，该系统包括支撑部分和样品室。样品室中有样品台，四壁一般备有数个窗口，除安装电子探测器外，还能同时安装其它探测器和谱仪。
25.真空系统，真空系统在电子光学仪器中十分重要，这是因为电子束只能在真空下产生和操纵。常用的高真空系统有干泵系统、涡轮分子泵系统和离子泵系统三种。
26.信号的收集、处理和显示系统，扫描电子显微镜电子发射出的电子束经过聚焦后会聚成点光源，点光源在加速电压下形成高能电子束，高能电子束经由电磁透镜被聚焦成直径微小的光点,在透过最后一级带有扫描线圈的电磁透镜后,电子束以光栅状扫描的方式逐点轰击到样品表面,同时激发出不同深度的物理信号。物理信号会被不同信号探测器接收,通过放大器同步传送到电脑显示屏,形成实时成像记录。样品在入射电子束的作用下会产生各种物理信号，有俄歇电子(au e)、二次电子(se)、背散射电子(bse)、x射线(特征x射线、连续x射线)、阴极荧光(cl)、吸收电子(ae)和透射电子，不同的物理信号要用不同类型的探测系统。大致可以分为三大类，即电子探测器、阴极荧光探测器和x射线探测器。
27.电子光学系统一般位于样品室上方的镜筒内，信号探测器通常位于样品室或镜筒内，电子、透镜系统及信号探测器等与外部电源连接，真空系统为镜筒和样品室提供真空环境。
28.为了克服现有技术中电磁透镜线圈冷却方式的不足，本实用新型提供了一种电磁透镜线圈的冷却系统，该冷却系统采用中空导体绕制线圈，并在导体的中空腔体内通入冷
却介质，通过冷却介质在导体内部的流动实现温度的快速传导，能够实现线圈的有效降温与温度恒定，使得线圈的温度分布均匀，保证磁场的均匀性，进而有效保证扫描电子显微镜的成像效果。
29.如图1-2所示，本实用新型提供扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统包括电磁透镜线圈1、冷却介质供给装置2和液泵3。其中电磁透镜线圈1由中空导体绕制而成，该中空导体具有外壁11和位于外壁内的两端贯通的中空腔体12。电磁透镜线圈1的一端与冷却介质供给装置2连通，由冷却介质供给装置2向中空腔体12内供入冷却介质，液泵3连接在电磁透镜线圈1和冷却介质供给装置2之间，为冷却介质在中空腔体12内的流动提供动力。电磁透镜线圈1的外壁11两端则分别与电源4的正负极电连接。
30.在一些实施例中，如图1所示，冷却介质供给装置2为风冷散热器，冷却介质为水，水在电磁透镜线圈1的中空腔体12和风冷散热器2的管路中循环，在吸收电磁透镜线圈1的热量后返回风冷散热器2，通过空气强制对流将热量向外界环境散发。在其他一些实施例中，冷却介质供给装置2可以是冷却塔等其他类型的散热冷却装置。
31.在一些实施例中，冷却介质供给装置2为液氮供给装置，例如液氮罐，液氮流入电磁透镜线圈1的中空腔体12内吸收电磁透镜线圈1的热量后向外流出回收。在这些实施例中，电磁透镜线圈1可由高温超导体制成，所谓高温超导体为在液氮温度(77k)以上超导的材料，由于液氮的温度低于材料达到超导的临界温度，因此该电磁透镜形成为超导电磁透镜，可以达到提供强磁场的目的。
32.在一些实施例中，本实用新型提供扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统还可包括温度检测装置，例如检测电磁透镜线圈1的入口流体温度和出口流体温度，借此可通过控制冷却介质的温度或流速调节电磁透镜线圈1，以进一步提高其冷却效果和温度均匀性。
33.在一些实施例中，本实用新型提供扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统还可包括压力检测装置，例如检测电磁透镜线圈1的入口流体压力和出口流体压力，借此对冷却介质的流速、流量进行控制，从而进一步提高电磁透镜线圈1的冷却效果和温度均匀性。
34.扫描电子显微镜在工作时，电流从电磁透镜线圈1流过产生磁场，并使电磁透镜线圈1产生热量，电磁透镜线圈1的温度上升会造成电阻的上升，从而影响电子光学系统的稳定性，通过本实用新型提供的上述实施例，可以更有效地对电磁透镜线圈1进行冷却，及时将其产生的热量导出，并且因冷却介质通过在电磁透镜线圈1的中空腔体12内流动，能够更好地保证电磁透镜线圈1的温度均匀性，进而提高系统稳定性，提高扫描电子显微镜的分辨率。
35.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，包括电磁透镜线圈、冷却介质供给装置和液泵，所述电磁透镜线圈由中空导体绕制而成，所述中空导体具有外壁和位于所述外壁内的两端贯通的中空腔体，所述电磁透镜线圈的一端与所述冷却介质供给装置连通，由所述冷却介质供给装置向所述中空腔体内供入冷却介质，所述液泵连接在所述电磁透镜线圈和所述冷却介质供给装置之间，为所述冷却介质在所述中空腔体内的流动提供动力。2.根据权利要求1所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，所述冷却介质供给装置为风冷散热器。3.根据权利要求1所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，所述冷却介质供给装置为冷却塔。4.根据权利要求1-3任一所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，所述冷却介质为水。5.根据权利要求1所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，所述冷却介质供给装置为液氮供给装置，所述冷却介质为液氮。6.根据权利要求5所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，所述中空导体由高温超导体制成。7.根据权利要求1所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，还包括温度检测装置，用于检测所述电磁透镜线圈的入口流体温度和/或出口流体温度。8.根据权利要求1所述的扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，其特征在于，还包括压力检测装置，用于检测所述电磁透镜线圈的入口流体压力和/或出口流体压力。
技术总结
本实用新型公开了一种扫描电镜电磁透镜线圈冷却系统，包括电磁透镜线圈、冷却介质供给装置和液泵，电磁透镜线圈由中空导体绕制而成，中空导体具有外壁和位于外壁内的两端贯通的中空腔体，电磁透镜线圈的一端与冷却介质供给装置连通，由冷却介质供给装置向中空腔体内供入冷却介质，液泵连接在电磁透镜线圈和冷却介质供给装置之间，为冷却介质在中空腔体内的流动提供动力。本实用新型采用中空导体绕制线圈，并在导体的中空腔体内通入冷却介质，通过冷却介质在导体内部的流动实现温度的快速传导，能够实现线圈的有效降温与温度恒定，使得线圈的温度分布均匀，保证磁场的均匀性，进而有效保证扫描电子显微镜的成像效果。有效保证扫描电子显微镜的成像效果。有效保证扫描电子显微镜的成像效果。
