[发明专利]一种三维重构所用的透射电镜样品杆

说明书

三维重构所用的透射电镜样品杆，样品杆上连接有样品夹，样品装夹于样品夹上；该样品杆包括中空的外壳和安装于外壳内的转轴，转轴和外壳之间设置一对轴承，转轴上设有驱动转轴自转的旋转驱动机构，样品夹与转轴一端固定。本发明具有无需改变现有透射电镜的结构，即可实现样品的360°旋转的优点。

技术领域

本发明涉及一种透射电子显微镜（透射电镜）的样品杆。

背景技术

透射电镜是一种能在亚纳米尺度下观察材料微观结构的重要仪器设备，深入观察研究材料的微结构对于设计新型高性能材料，构建材料组织和性能关系等方面具有至关重要的作用。发展透射显微表征技术，全面剖析材料的形貌、结构、位向、成分等信息是现代透射显微技术的主要发展方向。在材料形貌表征方面，从原理上，如果在观察样品时能360°旋转样品，获得样品在每个观察角度下的形貌，就能构建样品的三维模型。样品的三维模型重构的实现，必须以样品的大角度旋转为前提，旋转角度越大，获得的三维重构模型越精确，通常希望样品能够实现360°旋转。

样品360°旋转有两种实现途径。第一种是样品杆不动，而样品杆内部的旋转机构带动样品实行360°旋转；第二种是夹持样品杆的样品台（亦称为透射电镜测角台）实行360°旋转。发表在《Journal of Electron Microscopy》第50卷第3期第235-241页的文章《Three-dimensional STEM for observing nanostructures》公开了一种透射电镜测角台。该测角台含有旋转装置，能夹持着样品杆共同旋转；同时该测角台还含有y、z轴调整装置，以操作样品杆作微小的平移，使观察目标区域落在旋转轴上，避免在旋转过程中观察区域移出视野或失焦。通过上述两种装置，该测角台能够带动样品作360°旋转实现全圆周观察样品的目的。该测角台实现360°旋转属于上述所言第二种途径，必须使用专门的透射电镜，或者对现有的透射电镜（主要是测角台部位）作出较大的改造，具有很大的限制性。

若能够采用第一种途径开发一种能够360°旋转的样品杆。考虑到同一个透射电镜公司所生产的各类型号透射电镜均采用同一规格的样品杆，则此方法将具有极大的灵活性和通用性。目前已存在一些商业销售的大倾转样品杆，配合大倾转测角台，能够实现正负70°的旋转。但是这些大倾转样品杆需要以透射电镜本身装配有大倾转测角台为前提。对于本身未转配有大倾转测角台的透射电镜而言，即使购买了大倾转样品杆也无法实现样品正负70°的旋转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需改变现有透射电镜的结构，即可实现样品的360°旋转的样品杆。

一种三维重构所用的透射电镜样品杆，样品杆上连接有样品夹，样品装夹于样品夹上；其特征在于：该样品杆包括中空的外壳和安装于外壳内的转轴，转轴和外壳之间设置一对轴承，转轴上设有驱动转轴自转的旋转驱动机构；样品夹与转轴一端固定。将样品杆设置为由外壳与转轴组装而成，旋转动作由转轴来完成，将旋转装置安装在杆身和转轴之间，而无需改变样品杆的形状和尺寸，因此无需改变电镜的结构。轴承外圈与外壳固定，轴承内圈与转轴固定，轴承使转轴能周向转动而不能轴向平移。

转轴与外壳共同组成样品杆，旋转驱动机构使转轴自转，转轴自转时、样品夹带着样品绕转轴的中轴线自转，实现样品的360°旋转。

进一步，旋转驱动机构具有支架和摩擦驱动组件，支架具有凹形腔体，支架与外壳固定，摩擦驱动组件固定在腔体内；摩擦驱动组件由一对基板、弹簧、螺钉和压电片组成，每个基板上固定一个压电片，螺钉依次穿过两个基板，转轴穿过腔体位于两个基板之间，压电片分别贴紧转轴。