一种全自动透射样品减薄设备及其应用方法

技术领域

本发明属于减薄机械设备技术领域，涉及一种全自动透射样品减薄设备及其应用方法。

背景技术

透射电镜样品的制备是电子显微学研究中重要的步骤，透射电镜样品制备一般分两步，第一步是机械磨制，将待观察的试样按预定取向切割成约200μm-500μm的薄片，再经机械减薄至30-50μm；第二步是根据材料和仪器的要求的不同，根据试样特征需选择适当的制备方法进一步减薄，如双喷减薄法和离子减薄法等。

目前的机械减薄方法是手动研磨法，手动研磨法通常由人工按照金相砂纸型号从小到大依次进行研磨减薄和测量，以确定样品厚度。但是这种方法却存在诸多问题，如磨样时施加的力不均匀而使得试样发生偏磨，易造成样品厚度不均的现象而导致样品报废，且人工减薄法制备透射样品耗时耗力，存在成功率低、所得薄片尺寸精度差等问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种全自动透射样品减薄设备，解决了现有样品减薄设备制得的薄片尺寸精度差，难以制备出微米级厚度透射样品的问题。

本发明的另一个目的是提供一种全自动透射样品减薄设备的应用方法。

本发明所采用的第一技术方案是，一种全自动透射样品减薄设备，包括底座，底座上设置有多级磨样盘，多级磨样盘相对两侧设置有X轴运动机构，X轴运动机构上设置有Y轴运动机构，Y轴运动机构上设置有Z轴运动机构，Z轴运动机构上安装有夹持机构和激光测距传感器，X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构均各连接有伺服电机，所述伺服电机和激光测距传感器都连接在控制器上。

本发明的技术特征还在于，多级磨样盘包括至少两个不同目数的磨盘，多级磨样盘中磨盘呈“一”字形排列在底座顶面上。

X轴运动机构包括滚珠丝杠，滚珠丝杠包括螺杆和螺母，螺杆连接有伺服电机，螺母与Y轴运动机构通过螺钉连接。

X轴运动机构包括相对设置的两幅滚珠丝杠。

X轴运动机构包括与螺杆平行设置的滑轨，滑轨上套设有滑块，滑块与Y轴运动机构通过螺钉连接。

Y轴运动机构包括相配合的丝杠导轨A和丝杠滑台A，丝杠滑台A与Z轴运动机构通过螺钉连接。

Z轴运动机构包括竖直的丝杠导轨B和丝杠滑台B，丝杠滑台B套设在丝杠导轨B上，与丝杠导轨B上螺纹相互啮合，激光测距传感器和夹持机构都安装在丝杠滑台B上。

夹持机构安装在丝杠滑台B底面上，激光测距传感器高于夹持机构。

Z轴运动机构包括侧板，侧板上下两端均设置有安装丝杠导轨B的安装座，夹持机构底部低于侧板下端安装座底面，激光测距传感器安装在丝杠滑台B远离侧板的侧面上。

本发明所采用的第二技术方案是，一种全自动透射样品减薄设备的应用方法，包括将样品通过夹持机构固定在Z轴运动机构底部，在控制器中设置样品预定厚度，将Z轴运动机构移动至低目数磨盘上方，再使样品下降至磨盘表面，样品底面与磨盘完全接触，启动激光测距传感器，若测得的样品厚度大于100μm，则控制样品在低目数磨盘上来回运动，直到样品厚度等于100μm，再将Z轴运动机构移动至高目数磨盘上方，控制样品在高目数磨盘上来回运动，直到样品厚度等于样品预定厚度；若测得的样品厚度≤

100μm，则使Z轴运动机构移动至高目数磨盘上方，使样品底面与磨盘完全接触，控制样品在高目数磨盘上来回运动，直到样品厚度等于样品预定厚度。

本发明的有益效果是，采用X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、多级磨样盘、夹持机构和激光测距传感器组成全自动透射样品减薄设备，能够实时监测样品的厚度，根据样品实时厚度和目标厚度控制样品的运动轨迹，提高了样品减薄效率，也提高了样品减薄精度，结构简单，占用空间小，拆装方便，实用性高，采用该全自动透射样品减薄设备可制得各种厚度的透射样品，操作简单，精度较高。

附图说明

图1是本发明一种全自动透射样品减薄设备的立体结构示意图；

图2是本发明一种全自动透射样品减薄设备的平面结构示意图；

图3是本发明一种全自动透射样品减薄设备的俯视结构示意图；

图4是本发明一种全自动透射样品减薄设备的侧面结构示意图；

图5是本发明一种全自动透射样品减薄设备使用方法的流程示意图。

图中，1.X轴运动机构，2.Y轴运动机构，3.Z轴运动机构，4.激光测距传感器，5.滑轨，6.滑块，7.夹持机构，8.底座，9.多级磨样盘，11.滚珠丝杠，111.螺杆，112.螺母，21.丝杠导轨A，22.丝杠滑台A，31.丝杠导轨B，32.丝杠滑台B，33.侧板，34.安装座，91.600#磨盘，92.1500#磨盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种全自动透射样品减薄设备，参照图1和图2，包括底座8，底座8上设置有多级磨样盘9，多级磨样盘相对两侧设置有X轴运动机构1，X轴运动机构1上设置有Y轴运动机构2，Y轴运动机构2上设置有Z轴运动机构3，Z轴运动机构3上安装有夹持机构7和激光测距传感器4，X轴运动机构1、Y轴运动机构2和Z轴运动机构3均各连接有伺服电机，所述伺服电机和激光测距传感器4都连接在控制器上，控制器为计算机。

激光测距传感器4的检测距离为30±5mm，检测精度为0.01μm。

多级磨样盘9包括两个不同目数的磨盘，分别为600#磨盘91和1500#磨盘92，这两个磨盘呈“一”字形排列在底座8顶面上，此实施例中磨盘均为砂纸磨盘，砂纸固定在其顶部。

参考图3和图4，X轴运动机构1包括滚珠丝杠11，滚珠丝杠11包括螺杆111和螺母112，螺杆111连接有伺服电机，螺母112与Y轴运动机构2通过螺钉连接。

X轴运动机构1包括与螺杆111平行设置的滑轨5，滑轨5上套设有滑块6，滑块6与Y轴运动机构2通过螺钉连接。

Y轴运动机构2包括相配合的丝杠导轨A21和丝杠滑台A22，丝杠滑台A22与Z轴运动机构3通过螺钉连接。

Z轴运动机构3包括竖直的丝杠导轨B31和丝杠滑台B32，丝杠滑台B32套设在丝杠导轨B31上，与丝杠导轨B31上螺纹相互啮合，激光测距传感器4和夹持机构7都安装在丝杠滑台B32上，夹持机构7安装在丝杠滑台B32底面上，夹持机构7即夹具，用于夹持固定待磨试样。

Z轴运动机构3包括侧板33，侧板33上下两端均设置有安装丝杠导轨B31的安装座34，夹持机构7底部低于侧板33下端的安装座34底面，激光测距传感器4安装在丝杠滑台B32远离侧板33的侧面上，激光测距传感器4安装在样品夹持装置上方5cm处。

参照图5，使用本发明全自动透射样品减薄设备时，先将样品通过夹持机构7固定在Z轴运动机构3底部，在控制器中设置样品预定厚度，将Z轴运动机构3移动至低目数磨盘上方，再使样品下降至磨盘表面，样品底面与磨盘完全接触，启动激光测距传感器4，若测得的样品厚度大于100μm，则启动X轴运动机构的伺服电机，伺服电机带动螺杆111旋转，带动螺母112在螺杆111上作往复运动，螺母112带动Y轴运动机构2和Z轴运动机构3作水平往复运动，使样品在低目数磨盘上来回运动，直到样品厚度等于100μm，再将Z轴运动机构3移动至高目数磨盘上方，控制样品在高目数磨盘上来回运动，直到样品厚度等于样品预定厚度。

若测得的样品厚度≤100μm，则使Z轴运动机构3移动至高目数磨盘上方，使样品底面与磨盘完全接触，控制样品在高目数磨盘上来回运动，直到样品厚度等于样品预定厚度。