[发明专利]一种用于透射电镜的加速极的制造方法及其陶瓷环

说明书

技术领域

本发明涉及仪器仪表(分析仪器)领域，特别是一种用于透射电镜的加速极的制造方法及其陶瓷环。

背景技术

透射电子显微镜(简称透射电镜)是一种利用电子的波动性来直接观察固体材料内部原子结构的仪器。透射电镜由电子光学系统(又称镜筒)、真空系统和供电系统三部分组成。其中，电子光学系统是透射电镜的基本部分，自上而下地包括电子枪、聚光系统、成像系统、放大系统和记录系统等。

其中，电子枪是透射电镜的照明源，其工作环境为超高真空，电子枪通常包括阴极(又称灯丝)、控制极(又称栅极)和阳极(又称加速极)。阴极用于发射电子；控制极的电位较阴极为负，用来控制电子束流的大小和像的亮度，从而会聚电子束；阳极与阴极之间有较高的电位差，用于加速从阴极发射出的电子。为了保证工作安全，一般都是将阳极接地，阴极接负高压。当加速电压低于100KV时，可以采用单级加速，即采用由一个陶瓷环构成的加速极进行加速；当加速电压高于200KV时，一般要采用多级加速，即采用由多个陶瓷环和封接金属片(又称为可伐)封接而成的加速极进行加速，上述加速极通常采用六级陶瓷环和七级封接金属片封接组成。

现有技术中，虽然存在用于多级加速的加速极产品，但其加工工艺都属于各生产厂家的技术秘密，本领域技术人员无法获得相关技术资料，也不能通过结构破解来获得该技术资料，使得本领域技术人员不能依照现有技术制造出该产品。本申请人独自研发制造加速极，在研发制造过程中发现存在两个技术难点问题，一个是陶瓷环的成型，另一个是陶瓷环的金属化，而陶瓷环的金属化直接影响到陶瓷环与封接金属片的封接技术问题。如果陶瓷环成型密度过大，虽然能达到耐压要求(耐压200KV以上)，但使得陶瓷晶粒偏小，造成玻璃相迁移不足，导致后续金属化强度和封接强度偏低，无法实现良好的金属化，造成陶瓷环与封接金属片封接不牢固，抗拉强度达不到标准；而如果过分注重金属化效果，虽然能满足抗拉强度要求，但陶瓷环的密度过低，造成陶瓷环质地疏松，致密性不好，达不到耐压要求。因此，必须将陶瓷环成型工艺与金属化工艺相结合，才能制造出满足各种性能要求的加速极。

而现有技术加速极中的陶瓷环为内部中空的圆柱体形，其内壁和外壁均为平整柱面。单级加速极的爬电距离是指两个封接金属片之间沿陶瓷环表面的最短距离，由于陶瓷环的内外表面(即内壁和外壁)均为平整柱面，所以上述单级加速极的爬电距离等于陶瓷环的高度，而由于设置空间所限，陶瓷环的高度都很小，导致上述爬电距离很短，在使用过程中容易发生爬电、打火甚至击穿，而工作时，陶瓷环的极间电压通常都在几万伏，所以一旦发生爬电、打火或击穿事故是非常危险的，存在安全隐患。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于制造加速极过程中如果陶瓷环成型密度过大，将无法实现良好的金属化，造成陶瓷环与封接金属片封接不牢固，抗拉强度达不到标准，如果过分注重金属化效果，陶瓷环的密度将过低，造成陶瓷环质地疏松，致密性不好，达不到耐压要求，而且现有技术中的陶瓷环爬电距离短、容易发生爬电、打火或击穿事故的技术问题，而提供一种将陶瓷环成型工艺与金属化工艺相结合，能满足耐高压、抗拉强度等各种性能要求的用于透射电镜的加速极的制造方法，及爬电距离长、能保证使用安全的陶瓷环。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于透射电镜的加速极的制造方法，包括以下步骤：

①陶瓷环成型，采用等静压成型工艺，使陶瓷粉成型为内部中空的圆柱体状的陶瓷环；

②金属化，采用厚膜工艺对成型后的所述陶瓷环进行金属化；

③组装，将n个金属化后的所述陶瓷环与n+1个圆环状的封接金属片同轴心且相间隔地固定组装在一起，组装后在其中一端的所述封接金属片上固定连接能与所述透射电镜其他部件装配的连接机构，从而形成所述加速极。

上述制造方法中，所述步骤①中采用的压力为150-350MPa；所述陶瓷粉为95氧化铝陶瓷。

上述制造方法中，所述步骤②中采用厚膜工艺钼锰法对成型后的所述陶瓷环进行金属化。

上述制造方法中，在所述步骤①之后还包括清洗和焙烧的步骤。

上述制造方法中，在所述步骤③之前还包括对所述封接金属片进行防锈处理的步骤。

上述制造方法中，所述防锈处理的步骤为在所述封接金属片表面镀镍。

上述制造方法中，所述步骤③中采用氢焊或真空焊接方法使相邻所述陶瓷环和所述封接金属片焊接在一起；所述连接机构包括依次连接组装在一起的第一绝缘环、连接圈和第二绝缘环，所述第一绝缘环与所述封接金属片固定连接。