Hallo allerseits, ich melde mich wieder und schau was! Auf dem Foto - ein sehr seltenes (1989 erschien 56 Stück) Rasterelektronenmikroskop von
TESLA , ausgestellt im Technischen Museum in
Brno . Die Ultrahochvakuumsäule, Kathode mit Kaltfeldemission, ermöglichte eine garantierte Auflösung von 5 nm und eine Erhöhung um das 500.000-fache.
Ich habe es geschafft, genau das gleiche Mikroskop in meine Garage zu bekommen, das seit 1990 ungeöffnet liegt. Übersicht und alle Details des Auspackvorgangs - unter dem Schnitt.
Der „Fehler“, den das Mikroskop bis heute überlebt hat, war höchstwahrscheinlich die schwierige geopolitische Situation von 1989-1993. Das Mikroskop wurde aus der Tschechoslowakei in die UdSSR geschickt (wahrscheinlich mit dem Zug, gemessen an den reichlich vorhandenen Vibrationsspuren), und fast auf dem Weg, auf dem beide Länder ihre Existenz beendeten. In der UdSSR / im neuen Russland lag es irgendwie nicht an der Wissenschaft, aber in der Tschechoslowakei / der Tschechischen Republik lag es nicht an der Inbetriebnahme, die nationale Firma TESLA wurde 1990 reformiert.
Danach standen die Kisten mit dem Mikroskop auf wundersame Weise bis 2018 auf den Weiten unseres Mutterlandes, bevor sie zu mir kamen.
Er brachte es, lud es in die Garage (in einem anderen, nicht in dem, in dem JEOL und Werkzeugmaschinen waren) und machte sofort ein Foto.
Schalttafel:
Hochvakuumsäule:
Und noch drei Holzkisten. Es sieht aus wie der größte von ihnen mit offenem Deckel:
Es hat eine Reihe von Boxen in tschechischer Sprache signiert oder einfach nummeriert:
Wenn Sie mit dem Foto vom Anfang des Artikels vergleichen, können Sie sehen, dass das Bedienfeld sehr ähnlich ist, die Spalte auch ähnlich ist, aber einige Details fehlen, es gibt überhaupt keine Verbindungskabel.
Wir schweifen kurz vom Auspacken ab, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was dieses Ding ist.
Technische Eigenschaften
Auf der Website radiohistoria.sk befand sich ein gescanntes
Stück Papier mit einer detaillierten Auflistung der technischen Eigenschaften des Mikroskops. Kurzum:
- Der Durchmesser des Abtastflecks beträgt 25 Å (2,5 nm). Der Vergrößerungsbereich beträgt 100x - 500.000x.
- Säulengewicht 250 kg, Bedienfeld 200 kg.
- Das Mikroskop ist mit zwei "Orbitron" -Pumpen (ich werde ein separates Video darüber aufnehmen und / oder einen Artikel schreiben) und einer Ionenpumpe ausgestattet, um ein Ultrahochvakuum im Pistolenbereich zu erreichen.
- Zum Vorpumpen wird eine Kryosorptionspumpe verwendet.
- Feldemissionskathode
Alle Schwierigkeiten mit Ultrahochvakuum sind gerade wegen der Verwendung der Feldemissionskathode erforderlich.
Was sind ihre Vorteile?
In der Kommunikation mit Vertretern der modernen mikroskopischen Industrie stellte ich allen diese Frage, und die Antwort darauf klang ungefähr so: "Es ist viel besser, aber viel teurer."
Ich habe versucht, das Thema etwas tiefer zu verstehen, und es stellte sich heraus, dass alles ganz einfach ist.
Feldemission
In gewisser Weise können die Feldkathode und die thermionische Emission wie bei einem Laser mit einer Glühlampe verglichen werden.
In einem Rasterelektronenmikroskop wird ein Bild durch Einwirkung eines Elektronenstrahls auf eine Probe Punkt für Punkt durch Abtasten erzeugt. Je dünner der Punkt dieses Strahls ist, desto höher kann die Auflösung erreicht werden. Und je heller dieser Punkt ist, desto größer ist das Signal-Rausch-Verhältnis und desto schneller erhalten Sie ein qualitativ hochwertiges Bild.
Daher besteht die Hauptaufgabe darin, die Größe des Elektronenstrahls auf so dünn wie möglich zu reduzieren, ohne jedoch seine Energie zu verlieren. Dies erfolgt unter Verwendung eines Systems elektromagnetischer Linsen (dieselben ein oder zwei Kondensatoren, eine Objektivlinse).
Die Größe der Strahlungsquelle der Feldkathode beträgt ungefähr 100 nm (nach anderen Quellen im Allgemeinen ungefähr 5 nm virtuelle Größe), die thermionische Kathode ist 30.000 nm. Es ist klar, dass wir die thermionische Kathode um den Faktor Tausend und das Feld um den Zehner reduzieren müssen.
Ein weiterer Vorteil der Feldkathode ist die hohe monochromatische Strahlung, d.h. geringere Energieverteilung des emittierten Elektronenstrahls. Dies ist wichtig, da Elektronen mit unterschiedlichen Energien von den Linsen auf unterschiedliche Weise abgelenkt werden (chromatische Aberration in Analogie zu optischen Systemen).
Ist es toll Ja, aber es gibt auch Nachteile. Erstens ist für die Feldemission ein Ultrahochvakuum erforderlich, je tiefer desto besser. Andernfalls arbeitet die Kathode instabil oder überhaupt nicht. Zweitens und vor allem kann eine solche Kathode nicht unabhängig hergestellt werden. Dies ist ein Wolframkristall mit einer speziellen Ausrichtung (310) in Form einer Nadel.
Was in dieser Kolumne in 30 Jahren passiert ist, ob es dort ein Vakuum gibt (unwahrscheinlich) und ob wir es jemals starten können, sind offene Fragen. Aber ich möchte es wirklich versuchen!
Auspacken und überprüfen
In Fortsetzung der Geschichte schlage ich vor, ein Video anzuschauen
Ich versuche, alle Handlungen mit ihm zu dokumentieren, schließlich eine ziemlich einzigartige Instanz.