透射電子顯微鏡 高穩(wěn)定高壓電源研制進展PPT課件

1、項目來源項目來源國家科技支撐計劃課題國家科技支撐計劃課題場發(fā)射槍透射電子顯微鏡的研制場發(fā)射槍透射電子顯微鏡的研制20062006年年1212月月-2009-2009年年1212月月課題編號：2006BAK03A242006BAK03A24第1頁/共15頁課題設(shè)立背景課題設(shè)立背景 隨著我國改革開放的不斷深入和國民生產(chǎn)總隨著我國改革開放的不斷深入和國民生產(chǎn)總值的不斷攀升，國家的經(jīng)濟和國防建設(shè)對大型裝值的不斷攀升，國家的經(jīng)濟和國防建設(shè)對大型裝備的需求與日俱增，同時也是使國家獲得可持續(xù)備的需求與日俱增，同時也是使國家獲得可持續(xù)性發(fā)展的一個重要方面，意義重大，強盛的國力性發(fā)展的一個重要方面，意義重大，強

2、盛的國力也使研發(fā)大型裝備成為可能。研發(fā)大型裝備就需也使研發(fā)大型裝備成為可能。研發(fā)大型裝備就需要研制大型精密儀器，后者是為研發(fā)大型裝備提要研制大型精密儀器，后者是為研發(fā)大型裝備提供技術(shù)支撐和測試手段。供技術(shù)支撐和測試手段。 場發(fā)射透射電子顯微鏡在科研和生產(chǎn)的各個領(lǐng)場發(fā)射透射電子顯微鏡在科研和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域均有應(yīng)用，尤其是在材料和生命科學(xué)領(lǐng)域有著域均有應(yīng)用，尤其是在材料和生命科學(xué)領(lǐng)域有著不可替代的作用，而研發(fā)大型裝備更是必不可少。不可替代的作用，而研發(fā)大型裝備更是必不可少。 所以，國家把所以，國家把 “場發(fā)射透射電子顯微鏡的研場發(fā)射透射電子顯微鏡的研制制”納入十一五國家科技支撐計劃研制項目的課納入

3、十一五國家科技支撐計劃研制項目的課題之一。題之一。第2頁/共15頁總體總體目標目標l突破和掌握突破和掌握研制透射電鏡的研制透射電鏡的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)，研制成功研制成功具有自主知識產(chǎn)權(quán)的場發(fā)射槍具有自主知識產(chǎn)權(quán)的場發(fā)射槍透射電鏡透射電鏡樣機樣機，加速電壓，加速電壓200 kV，點分辨本領(lǐng)，點分辨本領(lǐng)0.25 nm，總體達到國際同類，總體達到國際同類產(chǎn)品水平產(chǎn)品水平l搭建透射電鏡搭建透射電鏡研發(fā)研發(fā)和知識資源共享和知識資源共享平臺平臺l培養(yǎng)培養(yǎng)滿足國家重大需求的高精尖大型儀器和電子顯微學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)滿足國家重大需求的高精尖大型儀器和電子顯微學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)人才人才 科技部要求：樣機、平臺、隊伍 為規(guī)

4、模生產(chǎn)透射電鏡提供技術(shù)支撐第3頁/共15頁高穩(wěn)定度高壓、場發(fā)射槍電源和絕緣保護系統(tǒng)設(shè)計制造高穩(wěn)定度高壓、場發(fā)射槍電源和絕緣保護系統(tǒng)設(shè)計制造課題課題總目標總目標1 1設(shè)計、研制設(shè)計、研制透射電子顯微鏡高穩(wěn)定度透射電子顯微鏡高穩(wěn)定度高壓電源高壓電源LaB6LaB6電子槍電子槍透射電子顯微鏡的高穩(wěn)定度透射電子顯微鏡的高穩(wěn)定度高壓電源高壓電源 工作電壓工作電壓 120kV120kV200kV200kV場發(fā)射電子槍場發(fā)射電子槍透射電子顯微鏡產(chǎn)品的高穩(wěn)定度透射電子顯微鏡產(chǎn)品的高穩(wěn)定度高壓高壓電源電源 工作電壓工作電壓 120kV120kV200kV200kV 高壓穩(wěn)定度高壓穩(wěn)定度2 21010-6-6/m

5、in/min2. 2. 設(shè)計、研制設(shè)計、研制場發(fā)射槍透射電子顯微鏡產(chǎn)品（樣機）場發(fā)射槍透射電子顯微鏡產(chǎn)品（樣機）的的200kV200kV場發(fā)射電子槍電源場發(fā)射電子槍電源。第4頁/共15頁1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:12-Jan-2009Sheet of File:E:牟洪山電鏡新電鏡.ddbDrawn By:FILSPSEXTFCSACCHT場槍供電加速管高壓200KV場槍電源分配發(fā)生和穩(wěn)定系統(tǒng)場電源發(fā)生電路控制系統(tǒng)光電隔離通訊系統(tǒng)升壓電路IGP課題任務(wù)及相關(guān)部分示意圖加速管高壓電控箱計算機和專用軟件包場電源箱高壓箱場發(fā)射槍加速管

6、TDX_200F高壓框圖鏡筒觀察室及其穩(wěn)壓系統(tǒng)第5頁/共15頁北京有色金屬研究總院承擔北京有色金屬研究總院承擔 “高穩(wěn)定度高高穩(wěn)定度高壓、場發(fā)射槍電源和絕緣保護系統(tǒng)設(shè)計制造壓、場發(fā)射槍電源和絕緣保護系統(tǒng)設(shè)計制造” 課題的課題的設(shè)計和研制任務(wù)設(shè)計和研制任務(wù)1. 1. 設(shè)計、研制場發(fā)射透射電子顯微鏡設(shè)計、研制場發(fā)射透射電子顯微鏡（樣機樣機）高壓電源高壓電源 工作電壓：工作電壓： 120kV120kV200kV200kV 高壓穩(wěn)定度：高壓穩(wěn)定度：2 21010-6-6/min/min2. 2. 設(shè)計、研制設(shè)計、研制200kV200kV場發(fā)射電子槍電源場發(fā)射電子槍電源3. 3. 設(shè)計、研制設(shè)計、研制2

7、00kV200kV高壓電源的供電電源高壓電源的供電電源4. 4. 設(shè)計、研制場發(fā)射電子槍電源的供電電源設(shè)計、研制場發(fā)射電子槍電源的供電電源5. 5. 設(shè)計、研制測控、調(diào)整高壓電源和場槍電源的設(shè)備設(shè)計、研制測控、調(diào)整高壓電源和場槍電源的設(shè)備6. 6. 設(shè)計、研制測控和調(diào)整高壓和場槍電源設(shè)備的設(shè)計、研制測控和調(diào)整高壓和場槍電源設(shè)備的軟件系軟件系統(tǒng)統(tǒng) 在在5.6.5.6.項任務(wù)中采用了光電隔離技術(shù)成功地實現(xiàn)了對高壓的測控和項任務(wù)中采用了光電隔離技術(shù)成功地實現(xiàn)了對高壓的測控和調(diào)整調(diào)整 課題執(zhí)行時間課題執(zhí)行時間:2006.12-2009.12:2006.12-2009.12第6頁/共15頁高壓電源研制高

8、壓電源研制設(shè)計思想設(shè)計思想 跟蹤跟蹤國際上研制國際上研制場槍透射電鏡技術(shù)場槍透射電鏡技術(shù)前沿前沿 建立先進的建立先進的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)核心技術(shù) 研制研制我們自己的我們自己的200kV場槍透射電鏡的場槍透射電鏡的 高穩(wěn)定度高穩(wěn)定度高壓電源高壓電源。第7頁/共15頁高壓電源研制高壓電源研制關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 高穩(wěn)定度的高壓電源是透射電子顯微鏡獲得高高穩(wěn)定度的高壓電源是透射電子顯微鏡獲得高分辨率的基礎(chǔ)和保證。換句話說，透射電子顯微鏡分辨率的基礎(chǔ)和保證。換句話說，透射電子顯微鏡首先要配備有高穩(wěn)定度的高壓電源才有獲得高分辨首先要配備有高穩(wěn)定度的高壓電源才有獲得高分辨率的可能。因

9、此，高壓電源是場發(fā)射透射電子顯微率的可能。因此，高壓電源是場發(fā)射透射電子顯微鏡的研制課題的關(guān)鍵技術(shù)之一。鏡的研制課題的關(guān)鍵技術(shù)之一。第8頁/共15頁高壓電源研制高壓電源研制關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 高壓電源的高壓電源的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)是是升壓、整流電路。升壓、整流電路。該電路是該電路是高壓電源的高壓電源的核心電路核心電路。因此，升壓、整流電路的。因此，升壓、整流電路的設(shè)計、設(shè)計、研制研制水平直接影響到高壓電源的水平直接影響到高壓電源的穩(wěn)定度穩(wěn)定度等性能指標，同等性能指標，同時也影響到場發(fā)射透射電子顯微鏡的性能指標。時也影響到場發(fā)射透射電子顯微鏡的性能指標。 因此，因此，升壓、整流電路是升壓、整流電路是

10、“場發(fā)射透射電子顯微鏡場發(fā)射透射電子顯微鏡研制研制” 課題的關(guān)鍵技術(shù)的課題的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵關(guān)鍵。 以考克洛夫以考克洛夫瓦爾特（瓦爾特（CWCW）的倍壓、整流電路原理）的倍壓、整流電路原理為基礎(chǔ)，采用為基礎(chǔ)，采用平衡式倍壓、整流電路平衡式倍壓、整流電路，其特點是通過，其特點是通過測測試、調(diào)整試、調(diào)整交流端的部分電路找到最佳交流端的部分電路找到最佳諧振頻率諧振頻率，能有效，能有效地抑制噪聲、消除雜波、提高振蕩波形的質(zhì)量，輔以倍地抑制噪聲、消除雜波、提高振蕩波形的質(zhì)量，輔以倍壓、整流各級電路的壓、整流各級電路的電場電場分布分布均勻、電位平衡、穩(wěn)定均勻、電位平衡、穩(wěn)定，反饋回路中各個裝置的電路噪聲低、

11、工作穩(wěn)定、反饋回路中各個裝置的電路噪聲低、工作穩(wěn)定、反饋深反饋深度度適當、適當、調(diào)整有效調(diào)整有效，使得倍壓、整流電路，使得倍壓、整流電路升壓平穩(wěn)、升壓平穩(wěn)、高高壓端輸出壓端輸出電壓平衡、穩(wěn)定電壓平衡、穩(wěn)定。要達到上述這些目的需克服。要達到上述這些目的需克服諸多困難、做大量的實驗研究工作。諸多困難、做大量的實驗研究工作。第9頁/共15頁高壓電源研制高壓電源研制創(chuàng)新點創(chuàng)新點 場發(fā)射槍電源場發(fā)射槍電源功耗功耗比普通比普通W W或或LaBLaB6 6電子槍電源消耗電子槍電源消耗功率大幾倍，因此必須研制出能夠為場發(fā)射槍電源提功率大幾倍，因此必須研制出能夠為場發(fā)射槍電源提供大功率供電的電源供大功率供電的電

12、源（簡稱“場槍供電電源場槍供電電源” ）。 通過大量的實驗通過大量的實驗和和反復(fù)地研究，采用創(chuàng)新性反復(fù)地研究，采用創(chuàng)新性思維思維的全新的全新設(shè)計設(shè)計，突破了技術(shù)難點突破了技術(shù)難點，大幅度地，大幅度地提高提高了了“場場槍供電電源槍供電電源”輸出功率輸出功率，大大，大大提高提高了功率了功率傳輸效率傳輸效率。研制成功的研制成功的“場槍供電電源場槍供電電源”完全能夠完全能夠滿足滿足200kV200kV場發(fā)場發(fā)射電子槍電源射電子槍電源對對 高功率供電的高功率供電的需求需求。 突破技術(shù)難點對完成場發(fā)射電子槍電源的研制任突破技術(shù)難點對完成場發(fā)射電子槍電源的研制任務(wù)起著至關(guān)重要的作用，自主創(chuàng)新務(wù)起著至關(guān)重要的

13、作用，自主創(chuàng)新“場槍供電電源場槍供電電源”取得成功，為場發(fā)射電子槍電源的研制成功奠定了堅取得成功，為場發(fā)射電子槍電源的研制成功奠定了堅實基礎(chǔ)實基礎(chǔ)。第10頁/共15頁高壓電源研制高壓電源研制 根據(jù)課題實施計劃和時間節(jié)點要求課題階段安排如下 調(diào)研設(shè)計階段 研制準備階段 實驗研制階段 安裝調(diào)試階段 總調(diào)安裝階段 第11頁/共15頁高壓電源研制高壓電源研制高壓電源研制最新進展高壓電源研制最新進展 目前，目前，場發(fā)射透射電鏡高壓電源場發(fā)射透射電鏡高壓電源的研制工作的研制工作已經(jīng)已經(jīng)進入安裝、調(diào)試階段，該高壓電源的設(shè)計、進入安裝、調(diào)試階段，該高壓電源的設(shè)計、加工、組裝和部分調(diào)試工作已經(jīng)完成，即；要求加工、組裝和部分調(diào)試工作已經(jīng)完成，即；要求高壓電源課題完成的高壓電源課題完成的（二項指標二項指