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Elektronenmikroskop in der Garage

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Irgendwie rief mich ein Freund an und sagte: Ich habe eine interessante Sache gefunden, ich muss sie dir bringen, sie wiegt eine halbe Tonne. Also bekam ich eine Säule von einem JEOL JSM-50A Rasterelektronenmikroskop. Es wurde lange von einem Forschungsinstitut abgeschrieben und in Schrott gebracht. Wir haben die Elektronik verloren, aber es ist uns gelungen, die elektronenoptische Säule zusammen mit dem Vakuumteil zu retten.

Bis zu diesem Punkt habe ich mich nicht mit solchen wissenschaftlichen Geräten befasst, ganz zu schweigen davon, dass ich sie verwenden und mir vorstellen kann, wie sie funktionieren. Um dieses Mikroskop wieder in den Zustand „Wir zeichnen mit einem Elektronenstrahl auf einem Lumineszenzschirm“ zu versetzen, benötigen Sie:

  • Verstehen Sie die Grundlagen von Elektronenmikroskopen
  • Verstehe, was ein Vakuum ist, wie es passiert
  • Wie man das Vakuum misst, wie man es bekommt
  • Wie Hochvakuumpumpen funktionieren
  • Minimieren Sie das Verständnis der Chemie (welche Lösungsmittel sollten zum Reinigen der Vakuumkammer verwendet werden, welches Öl zum Schmieren von Vakuumteilen verwendet werden sollte)
  • Beherrschen Sie die Metallbearbeitung (Dreh- und Fräsarbeiten) für die Herstellung aller Arten von Adaptern und Werkzeugen
  • Beschäftige dich mit Mikrocontrollern, Schaltkreisen für deren Anschluss

Mit der wissenschaftlichen Methode werde ich versuchen, völlig neue Bereiche zu beherrschen, mit denen ich mich noch nie befasst habe. Ich lade Sie ein, dies mit mir zu tun.

Die Restaurierung des Mikroskops nach mindestens einem Dutzend Jahren erfolgt unter Kat.


HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Denken Sie daran, Sicherheit steht an erster Stelle! Ich übernehme keine Verantwortung dafür, dass Sie mit dem Wissen aus diesem Artikel versehentlich Ihre Gesundheit schädigen oder ein Schwarzes Loch schaffen.

Es ist interessant, nicht nur das alte Stück Eisen in einen funktionsfähigen Zustand zu versetzen , sondern auch zu prüfen, ob es möglich ist, mit der wissenschaftlichen Methode völlig neue Bereiche zu beherrschen.

Bevor Sie etwas tun, ist es daher immer hilfreich zu verstehen, wie es funktioniert.

Funktionsprinzipien von Elektronenmikroskopen


Es gibt zwei Arten von Elektronenmikroskopen:


Transmissionselektronenmikroskop


TEM ist einem herkömmlichen optischen sehr ähnlich, nur die untersuchte Probe wird nicht wie in einem optischen Mikroskop mit Licht (Photonen) bestrahlt, sondern mit Elektronen.

Die Länge des Elektronenstrahls Wellenlänge ist viel kleiner als das Photon, so Sie viel gewöhnen zu proc eed Auflösung.

Die Fokussierung und Steuerung des Elektronenstrahls erfolgt mit elektromagnetischen oder elektrostatischen Linsen. Sie haben sogar die gleiche Verzerrung (chromatische Aberration) wie optische Linsen, obwohl die Art der physikalischen Wechselwirkung völlig anders ist. Übrigens fügt es auch neue Verzerrungen hinzu (Verdrehen von Elektronen in der Linse entlang der Achse des Elektronenstrahls, was bei Photonen in einem optischen Mikroskop nicht der Fall ist).

TEM hat Nachteile: Die Testproben müssen sehr dünn sein, dünner als 1 Mikron, was zu Hause nicht immer praktisch ist. Um beispielsweise Ihr Haar in Freiraum zu betrachten, müssen Sie es entlang mindestens 50 Schichten schneiden. Dies liegt an der Tatsache, dass die Durchdringungsfähigkeit eines Elektronenstrahls viel schlechter ist als die des Photonenstrahls. Darüber hinaus ist TEM mit seltenen Ausnahmen ziemlich umständlich. Das unten abgebildete Gerät scheint nicht so groß zu sein (obwohl es größer als ein Mann ist und einen soliden Gusseisenrahmen hat), aber es gibt auch ein Netzteil von der Größe eines großen Schranks, das einen ganzen Raum einnimmt.


Die TEM-Auflösung ist jedoch die höchste. Damit können Sie (wenn Sie sich anstrengen) die einzelnen Atome der Substanz sehen. (Foto von hier ).


Diese Erlaubnis ist besonders nützlich, um den Erreger einer Viruserkrankung zu identifizieren. Alle Virusanalysen des 20. Jahrhunderts wurden auf der Grundlage von TEM erstellt, und erst mit dem Aufkommen billigerer Methoden zur Diagnose populärer Viren (z. B. PCR ) wird die routinemäßige Verwendung von TEMs für diesen Zweck nicht mehr gefunden.

Hier ist zum Beispiel, wie die H1N1-Grippe "klar" aussieht: (Foto von hier )


Rasterelektronenmikroskop


SEM wird hauptsächlich verwendet, um die Oberfläche von Proben mit sehr hoher Auflösung zu untersuchen (eine millionenfache Zunahme im Vergleich zu zweitausend für optische). Und das ist im Haushalt viel nützlicher :)

Zum Beispiel schaut sich jemand eine neue Zahnbürste an:


In einem Rastermikroskop "scannt" ein eng fokussierter Elektronenstrahl die Oberfläche der Probe Punkt für Punkt, und alle Arten von Sensoren erfassen, was aus der Probe herausfliegt, nachdem sie von Elektronen getroffen wurden.

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Folgendes kann herausfliegen:

- Elektronen mit unterschiedlichen Energien
- optische Strahlung im sichtbaren, infraroten, ultravioletten Bereich
- Röntgenstrahlung
- unbekannter Mist

Das Funktionsprinzip eines Rasterelektronenmikroskops ähnelt in etwa der Kathodenstrahlröhre eines Fernsehgeräts (das sowohl ein tiefes Vakuum als auch eine Elektronenkanone hat, und System zum Fokussieren und Ablenken von Linsen). Übrigens, wie es beim Aufnehmen von 1000 Bildern / s funktioniert:



Dasselbe sollte in der elektronenoptischen Säule des Mikroskops passieren, nur die Probe wird bestrahlt, nicht der Bildschirmleuchtstoff, und das Bild wird auf der Grundlage von Informationen von Sensoren (Sekundärelektronen, elastisch reflektierte Elektronen und andere) erzeugt.

Sowohl die Fernsehbildröhre als auch die elektronenoptische Mikroskopsäule arbeiten nur unter Vakuum.

Inspiriert von den Bildern machen wir uns an die Arbeit.

Optische Säule


Eine elektronenoptische Mikroskopsäule ist eine Vakuumkammer, in der sich befinden:

  • Elektronenstrahl, der einen Elektronenstrahl emittiert
  • ein System elektromagnetischer Linsen, die den Strahl fokussieren, verschieben, abwickeln und bewegen
  • Probenhalter mit der Fähigkeit, sich entlang verschiedener Achsen zu bewegen und zu kippen
  • Strahlungsdetektoren verschiedener Art - Elektronen, Röntgen, Lichtbereiche
  • Anschlüsse zum Anschließen zusätzlicher Geräte
  • Vakuumsteuerungssystem

Elektronische Kanone (mit entferntem Venelta- Zylinder ):



Eine kontrollierte Bühne (innerhalb der Säule, Zugang zu ihr über ein spezielles Gateway außerhalb ihrer Position ist an der Fülle an Griffen zum Bewegen und Kippen zu erkennen).



I. Demontage, Reinigung, Lackierung


Das allererste, was ich tun wollte, war, die verrosteten Teile gründlich zu waschen und zu streichen. Die Schutzabdeckungen von oben und von der Seite wurden entfernt, noch mehr Staub trat unter ihnen auf, und der Stahl rostete stellenweise durch Einwirkung von Feuchtigkeit und Luft. Es ist gut, dass die Säule selbst aus Edelstahl besteht und so leicht nicht oxidiert.

Der Vakuumteil (unter der Säule) während des Demontageprozesses sah



ungefähr so ​​aus : Entfernen Sie vom Boden alle Vakuumanschlüsse, die Reste der Vakuumsteuereinheit, die Diffusionspumpe. Wir reinigen und streichen den Boden mit einer halbmatten schwarzen Farbe, um ihn schön zu machen. Entfernen Sie die Schutzhüllen von oben, sehen Sie 30 Jahre Staub, waschen Sie alles mit unserer Haut, Farbe und Farbe. Hier war / war zum Vergleich:



Nachdem ich mich mit den Eisenstücken befasst hatte, entriegelte ich die Antivibrationsfederaufhängung der Säule und versuchte, die Säule in der Arbeitsposition aufzuhängen (ein zwei Zentimeter großes Stahlblech und mehrere Gewichtungsmaterialien sorgen für eine solide Schwankung).



Alle Teile des Projekts:



Sehen Sie sich auch das Video auf meinem Kanal an .

Ich freue mich auf Ihre Kommentare und Fragen, wir sehen uns in der nächsten Serie!

Source: https://habr.com/ru/post/de398853/

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