[发明专利]一种侧装光纤耦合透射电镜数字成像方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及透射电子显微镜和成像方法及其装置，特别是涉及一种通过透射电镜的35mm相机接口安装、光纤耦合的、以数字方式记录样品的透射电子图像或衍射花样的透射电镜成像方法及其装置。

背景技术

如图1所示，长期以来，人们通过铅玻璃观察窗16观察样品的透射电子图像或衍射花样11在主荧光屏13上的图像，在确定感兴趣区并用对焦屏精确调焦后通过位于主荧光屏13下方的底插式相机用底装胶片14记录样品信息，或通过安装在透射电镜35mm相机接口10和12处的侧插式相机拍摄样品信息。自二十世纪九十年代以来，透射电镜数字成像装置的应用越来越普及。

陈朝庆等人在国内首先公开一种侧装镜头耦合型透射电镜数字图像系统（陈朝庆,邵贝羚,孙继光,等.透射电镜CCD数字图像接收处理系统[J].现代仪器,1999(5)：8-11.）。龚丹等人介绍一种侧装镜头耦合型透射电镜CCD 数字图像系统（龚丹,曾立波,张宏波,等.透射电镜CCD 数字图像系统的研制[J].分析测试技术与仪器,2005,11(2):133-136.），参见图2，该装置主要特点是：数码相机25和透射电子荧光屏20分别通过透射电镜的两个35mm相机接口10和12安装，数码相机25位于透射电镜的镜筒外，透射电子荧光屏20则位于透射电镜的镜筒内；光学窗口24起光学信号传输和真空隔离作用；步进电机22驱动透射电子荧光屏20进入或退出透射电镜的电子光路；透射电子荧光屏20上的光学图像经直角棱镜21、光学窗口24和镜头23成像在数码相机25上。

然而，镜头耦合型装置的光耦合效率低，特别不适合只能接受低剂量电子照射的生物类样品的观察。根据高应俊等人的实验研究（高应俊,姚胜利,高凤,等.纤维光锥与CCD相机的耦合研究[J].光子学报,1999,28(10):947-950.），光锥与CCD相机耦合的光透过率在57%以上；Proxitronic Detector Systems（http://www.proxivision.de/datasheets/Fiber-Optical-Coupling-PR-0051E-03.pdf）在其Fiber Optical Couplings文中说1:1的光纤与CCD相机耦合的光透过率约70%，而F1.0大光圈镜头的光耦合效率在5%左右。由于镜头中央和边缘的分辨率差别大，特别在大光圈时，镜头四周的分辨率下降很多，因而在实际产品中镜头耦合型装置所用镜头的光圈系数一般不大于F1.4，这时的光透过率在2%左右。以光纤与CCD相机耦合的光透过率为50%，镜头（光圈系数F1.4）的光透过率为2%计算，光纤耦合型透射电镜数字成像装置的灵敏度是镜头耦合型装置的25倍，特别适合生物医学领域的应用。

现有光纤耦合型透射电镜数字成像装置普遍采用直行的光纤器件（光学输入面和光学输出面的方向一致）进行光纤（锥）与CCD的耦合。由于透射电镜的35mm相机接口10和12空间狭小，以Philips EM208-S透射电镜为例，其提供的安装空间宽为60mm，高仅为36mm，参见图3，只能容纳下专门研制的定制数码相机32，而不能利用成熟市场上各种类型、高性能的数码相机。除去光锥31所占用一定的高度，留给定制数码相机32的空间非常小，不利于该定制数码相机32的高性能设计。

发明内容

为了克服基于现有技术的侧装镜头耦合透射电镜数字成像装置灵敏度不高，光纤耦合型透射电镜数字成像装置由于透射电镜的35mm相机接口空间狭小而不能利用成熟市场上高性能的数码相机，也不利于研制高性能的定制数码相机的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种结构独特、容易实现的侧装光纤耦合型透射电镜数字成像方法及其装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是：一种侧装光纤耦合透射电镜数字成像装置，包括透射电镜，所述透射电镜的镜筒具有两个35mm相机接口，其中任一个35mm相机接口连接有真空密封外壳，所述真空密封外壳内设置有数码成像器件，所述数码成像器件连接有将样品的透射电子图像或衍射花样传输到镜筒外的光纤电子光学转换器，所述光纤电子光学转换器伸入镜筒内。

进一步的，所述光纤电子光学转换器包括由光纤棒制作而成的转向光纤，所述转向光纤的光学输入面设有电子荧光粉层，所述电子荧光粉层表面设有与镜筒壁导通的导电膜层。

进一步的，所述转向光纤的光学输入端为圆形大端，所述转向光纤的光学输出端为矩形小端，所述转向光纤的光学输入面和光学输出面互相垂直。

进一步的，所述转向光纤的光学输入面的中垂线与光学输出面之间的距离为60~160mm。