一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于掃描電子顯微鏡應用技術領域，尤其是涉及一種掃描電子顯微鏡用全 方位輔助成像系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 掃描電鏡，全稱掃描電子顯微鏡（scanningelectronmicroscope，英文縮寫 SEM)，是一種利用電子束掃描樣品表面從而獲得樣品信息的電子顯微鏡，主要由真空系統(tǒng)， 電子束系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)等三大部分組成。掃描電子顯微鏡（SEM)用極細的電子束在樣品 表面掃描，并將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏 上顯示物體，其分辨率可達0. 2納米，遠高于光學顯微鏡的分辨率。因此，掃面電子顯微鏡 廣泛應用于科學研宄和工程實踐領域。然而，由于掃描電子顯微鏡成像原理的限制，電子束 只能掃描樣品的上表面。因而，掃描電子顯微鏡只能得到樣品上表面的二維圖像。
[0003] 掃描電子顯微鏡觀察范圍的局限性，已經(jīng)成為限制納米科技發(fā)展的一個關鍵因 素。為了更詳細地了解樣品的表面特征，目前已經(jīng)有商業(yè)化的用于電子顯微鏡的擺品臺。通 過把樣品放在擺動臺上左右擺動，可以觀測樣品的部分側面。但是，上述擺品臺無法實現(xiàn)對 樣品更大范圍的觀察，例如樣品的背面。由于顯微鏡下的樣品尺度非常小，很難對樣品進行 精確的定位和反轉。因而，現(xiàn)如今還無法實現(xiàn)對樣品的全方位觀察。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種掃描電子 顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其結構簡單、設計合理、安裝布設方便且使用操作簡便、使 用效果好的掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，能解決現(xiàn)有掃描電子顯微鏡存在的觀 察范圍有限、不能對樣品進行全方位觀察的問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種掃描電子顯微鏡用全方位 輔助成像系統(tǒng)，其特征在于：包括安裝在掃描電子顯微鏡的基座上的旋轉對中裝置和供所 掃描樣品放置的樣品臺，所述樣品臺安裝在所述旋轉對中裝置上；所述旋轉對中裝置包括 對所述樣品臺進行平移的平移裝置和帶動所述樣品臺與所述平移裝置同步繞水平轉軸旋 轉的旋轉機構，所述旋轉機構安裝在基座上，所述平移裝置安裝在所述旋轉機構上且其位 于所述旋轉機構內側，所述樣品臺固定在所述平移裝置上且其位于所述平移裝置內側；所 述樣品位于所述樣品臺內側且其呈水平布設，所述樣品與水平轉軸呈平行布設。
[0006] 上述一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征是：所述樣品為圓錐體， 所述圓錐體的底面固定在所述樣品臺上。
[0007] 上述一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征是：所述樣品臺為呈豎 直向布設的豎向平臺；所述基座呈水平布設，所述旋轉機構、所述豎向平移機構和所述水平 平移機構均呈豎直向布設；
[0008] 所述平移裝置包括帶動所述樣品臺在水平方向上進行前后平移的水平平移機構 和帶動所述樣品臺與所述水平平移機構同步在豎直方向上進行上下平移的豎向平移機構， 所述樣品臺安裝在所述水平平移機構上，所述水平平移機構安裝在所述豎向平移機構上， 且所述豎向平移機構安裝在所述旋轉機構上；所述旋轉機構、所述豎向平移機構、所述水平 平移機構和所述樣品臺由外至內進行布設。
[0009] 上述一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征是：所述旋轉機構包括 固定安裝在基座上的豎向固定座和位于豎向固定座內側且能在豎直面上進行旋轉的旋轉 座，所述水平轉軸布設在旋轉座外側且其安裝在豎向固定座上，豎向固定座上開有供水平 轉軸安裝的水平安裝孔。
[0010] 上述一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征是：所述豎向平移機構 包括固定安裝在旋轉座上的第一固定板和安裝在第一固定板內側且能在豎直方向上進行 上下平移的豎向平移板，所述豎向平移板位于第一固定板內側；所述水平平移機構包括固 定安裝在豎向平移板上的第二固定板和安裝在第二固定板內側且能在水平方向上進行前 后平移的水平平移板，所述第二固定板位于豎向平移板內側。
[0011] 上述一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征是：還包括控制器以及 對旋轉座的旋轉角度和旋轉方向進行實時檢測的旋轉角度檢測單元和旋轉方向檢測單元； 所述旋轉座為圓柱形座體，所述旋轉座與水平轉軸呈同軸布設；所述旋轉機構還包括帶動 旋轉座在豎直面上進行旋轉的旋轉驅動機構，所述旋轉驅動機構與水平轉軸進行傳動連 接；所述豎向平移機構還包括帶動豎向平移板進行上下平移的豎向平移驅動機構，所述豎 向平移驅動機構與豎向平移板進行傳動連接；所述水平平移機構還包括帶動水平平移板進 行前后平移的水平平移驅動機構，所述水平平移驅動機構與水平平移板進行傳動連接；所 述旋轉驅動機構、豎向平移驅動機構和水平平移驅動機構均為電動驅動機構，所述旋轉驅 動機構、豎向平移驅動機構和水平平移驅動機構均由控制器進行控制且三者均與控制器相 接；
[0012] 所述豎向平移板上裝有對其上下平移位移進行實時檢測的豎向位移檢測單元，且 水平平移板上裝有對其前后平移位移進行實時檢測的水平位移檢測單元，所述旋轉角度檢 測單元、旋轉方向檢測單元、豎向位移檢測單元和水平位移檢測單元均與控制器相接。
[0013] 同時，本發(fā)明還公開了一種方法步驟簡單、設計合理且實現(xiàn)方便、使用效果好的掃 描電子顯微鏡用全方位輔助成像方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
[0014] 步驟一、樣品固定：將樣品固定于所述樣品臺內側；
[0015] 步驟二、樣品旋轉及成像位置確定，過程如下：
[0016] 步驟201、樣品初始成像位置確定：采用所述掃描電子顯微鏡觀察樣品，并對所述 掃描電子顯微鏡中樣品的成像位置進行確定，此時樣品的成像位置為位置Ptl;
[0017] 步驟202、第一次順時針轉動及樣品成像位置確定：通過所述旋轉機構，將所述樣 品臺與所述平移裝置同步沿順時針轉動，且轉動角度為a;順時針轉動完成后，采用所述 掃描電子顯微鏡觀察樣品，并對所述掃描電子顯微鏡中樣品的成像位置進行確定，此時樣 品的成像位置為位置P1;
[0018] 步驟203、逆時針轉動及樣品成像位置確定：通過所述旋轉機構，將所述樣品臺與 所述平移裝置同步沿逆時針轉動，且轉動角度為2a;逆時針轉動完成后，采用所述掃描電 子顯微鏡觀察樣品，并對所述掃描電子顯微鏡中樣品的成像位置進行確定，此時樣品的成 像位置為位置P2;
[0019] 步驟204、第二次順時針轉動：通過所述旋轉機構，將所述樣品臺與所述平移裝置 同步沿順時針轉動，且轉動角度為a;順時針轉動完成后，樣品的成像位置為位置Pci;
[0020] 步驟三、成像位置對比：將步驟203中所述的位置P2和步驟202中所述的位置Pi， 分別與步驟201中所述的位置Ptl進行對比：當位置P2、位置P1和位置P^為同一位置時，說 明樣品與水平轉軸呈同軸布設，進入步驟五；否則，需對樣品進行平移，進入步驟四；
[0021] 步驟四、樣品平移，過程如下：
【主權項】
1. 一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征在于：包括安裝在掃描電子顯 微鏡的基座（1)上的旋轉對中裝置和供所掃描樣品（6)放置的樣品臺，所述樣品臺安裝在 所述旋轉對中裝置上；所述旋轉對中裝置包括對所述樣品臺進行平移的平移裝置和帶動所 述樣品臺與所述平移裝置同步繞水平轉軸（23)旋轉的旋轉機構，所述旋轉機構安裝在基 座（1)上，所述平移裝置安裝在所述旋轉機構上且其位于所述旋轉機構內側，所述樣品臺 固定在所述平移裝置上且其位于所述平移裝置內側；所述樣品（6)位于所述樣品臺內側且 其呈水平布設，所述樣品（ 6)與水平轉軸（23)呈平行布設。
2. 按照權利要求1所述的一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征在于： 所述樣品（6)為圓錐體，所述圓錐體的底面固定在所述樣品臺上。
3. 按照權利要求1或2所述的一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征在 于：所述樣品臺為呈豎直向布設的豎向平臺（5);所述基座（1)呈水平布設，所述旋轉機構、 所述豎向平移機構和所述水平平移機構均呈豎直向布設； 所述平移裝置包括帶動所述樣品臺在水平方向上進行前后平移的水平平移機構和帶 動所述樣品臺與所述水平平移機構同步在豎直方向上進行上下平移的豎向平移機構，所述 樣品臺安裝在所述水平平移機構上，所述水平平移機構安裝在所述豎向平移機構上，且所 述豎向平移機構安裝在所述旋轉機構上；所述旋轉機構、所述豎向平移機構、所述水平平移 機構和所述樣品臺由外至內進行布設。
4. 按照權利要求3所述的一種掃描電子顯微鏡用全方位輔助成像系統(tǒng)，其特征在于： 所述旋轉機構包括固定安裝在基座（1)上的豎向固定座（21)和位于豎向固定座（21)內側 且能在豎直面上進行旋轉的旋轉座（22)，所述水平轉軸（23)布設在旋轉座（22)外側且其 安裝在豎向固定座（21)上，豎向固定座（21)上開有供水平轉軸（23)安裝的水平安裝孔。
5. 按照權利要求4所述