Microscope électronique dans le garage. Aspirateur noir

Si vous avez manqué des versions précédentes, assurez-vous de lire .

Le vide dans le microscope s'est avéré être un facteur très motivant pour continuer le travail :) Après tout, la chose la plus intéressante est d'obtenir un vide élevé et de démarrer le système à faisceau d'électrons!



Pour ce faire, vous devez réactiver la pompe de diffusion (vapeur-huile) . Il lui manque une partie importante - le réchauffeur, mais sinon il fonctionne, et il a même laissé une certaine quantité d'huile sous vide native, appelée fluide de travail .

Permettez-moi de vous rappeler que la pompe à diffusion fonctionne selon un schéma très simple. À l'intérieur, de l'huile est versée, qui est chauffée par un radiateur. Lorsqu'il commence à bouillir (environ 180-200 degrés Celsius), sa vapeur sort par des buses spéciales à l'intérieur de la pompe avec une vitesse supersonique et se condense sur les parois, qui sont spécialement refroidies de l'extérieur. En cours de route, les molécules d'huile entrent en collision avec les molécules de gaz et les avancent ainsi plus près de l'entrée de la pompe de ligne de conduite.
Illustration tirée du livre de N.G.Sushkin . Microscope électronique. M., 1949. À cette époque, il était considéré comme normal d'utiliser le mercure comme fluide de travail, et le livre présentait même un appareil pour piéger la vapeur de mercure. Mais beaucoup a déjà été écrit sur les mérites des huiles spéciales sous vide.

Chauffage de pompe différentielle de cafetière

Je n'ai pas pu trouver immédiatement un réchauffeur spécial pour la pompe, donc l'idée est venue de rendre les outils disponibles en même temps en utilisant un équipement inutile.

Mes yeux sont tombés sur l'ancienne cafetière goutte à goutte KRUPS, qui a été rachetée dans les années 90 lointaines (elle a été fabriquée en Allemagne elle-même, et non en Chine, comme la plupart des appareils ménagers maintenant) et a honnêtement travaillé pendant vingt ans. La base pour faire du café dans ce type de cafetière est un tuyau d'ébullition, qui est combiné avec un réchauffeur de boisson fini sous la forme d'un brûleur.

Démonté, et vu un élément chauffant de 1000 W de haute qualité, rempli de silumin, et même avec un trou au milieu à travers lequel il peut être fixé à un diffuseur!



Sur la photo de droite, vous pouvez voir que la surface n'est pas très lisse et ne rejoint l'avion qu'en quelques points. Cela doit être corrigé, et une fraise avec une fraise «à mouche» vous aidera.

Attention, un son fort (en réalité c'est tout aussi fort) et une vue à la première personne!



Terminé, mettez le radiateur sur la pompe de diffusion sans le retirer du microscope. J'ai raté le composé avec de la pâte KPT-8 et j'ai également placé un thermocouple pour observer la température.



Par le bas, je l'ai pressé avec un ressort afin qu'aucune déformation ne se produise à cause de la dilatation thermique. Le tuyau d'aspiration a été bloqué par le rayonnement de température pendant l'expérience, donc tout va bien. Ce n'est pas devenu normal avec un autre :)

Étant donné que le chauffage de la machine à café a une puissance de 1 kW et que la pompe est conçue pour 600 watts, il n'est tout simplement pas bon d'allumer le chauffage dans le réseau. Puis je me suis souvenu d'un appareil produit par l'industrie soviétique appelé le régulateur de puissance électronique RME 100/220 .


Il s'agit du régulateur de thyristor le plus courant qui est largement utilisé dans les gradateurs (bien qu'il existe maintenant d'autres circuits).

Le principe de fonctionnement est très simple: l'élément de commande (thyristor) est mis sous tension avec un retard, et donc une partie de la sinusoïde AC est coupée. Ceci est clairement visible sur la forme d'onde:



Selon les instructions, la charge maximale connectée au RME 100/220 est de 100 watts. Heureusement, il y a environ 30 ans, mon père avait déjà mis à niveau un tel RME: il a assemblé un pont de diodes de diodes puissantes sur un grand radiateur séparé et y a placé un thyristor puissant. Il n'était pas nécessaire de changer le circuit de commande, il n'était pas chauffé du tout.

Étonnamment, cette chose a été trouvée assez rapidement (c'était l'un des éléments de l'automatisation des cadres, qui a fonctionné jusqu'en 1990 environ), mais après avoir allumé un problème a été découvert - le pouvoir était presque non réglementé. J'ai vérifié tous les fils, tout nettoyé de la poussière, j'ai finalement commencé à m'évaporer et à vérifier tous les éléments étape par étape. Thyristor, trois diodes du pont de diodes - tout est en ordre. Sans aucun espoir, je vérifie la dernière quatrième diode restante, et il s'avère qu'elle est cassée! Je change la même chose de mon stock à mon stock natif et tout commence à fonctionner parfaitement.

Extérieurement, pendant le processus de réparation, il ressemblait à ceci:


Puisque tout est là - alors qu'attendre, allons télécharger dans un vide profond!

Tentative de pompage n ° 1. Bummer

Nous connectons un électricien, nous connectons l'eau courante pour refroidir la pompe de diffusion (laissez-la couler jusque dans la rue jusqu'à présent, il n'y a pas de temps à attendre).

Nous allumons les fornasos, tournons le régulateur de puissance au maximum, ouvrons toutes les vannes (avec les figues, que les vapeurs d'huile entreront dans la colonne, tout est dans l'huile là-bas, mais je ne l'ai pas encore nettoyé), regardez le thermomètre et le capteur de pression.

La température du radiateur monte et monte, la pâte commence à fumer, la pression ne baisse jamais. Chauffé le radiateur à 200 degrés, puis refroidi.

Ne tremble pas. Choses à faire ... J'ai attaché un thermocouple à un autre endroit - à la pompe elle-même, afin de savoir quelle est la température de l'huile, pas du réchauffeur. Je l'ai rallumée, j'ai commencé à me réchauffer - la température de la pompe a atteint avec difficulté jusqu'à 100 degrés, la fumée de la pâte KPT-8 était déjà visible à l'œil nu, toutes les portes étaient ouvertes, j'ai ventilé et chauffé, l'expérience était tout de même.

Je regarde, la température a commencé à approcher 180, puis la pression change soudainement - le pompage a commencé. 7 * 10 ^ -4 torr, 5 * 10 ^ -4 et est même passé à 9 * 10 ^ -5 torr! Ensuite, il est allé plus lentement (rappel, la pression de travail du microscope est de 5 * 10 ^ -5 Torr).

Et ici, sans méfiance, j'ai décidé de prendre une photo - partager avec le reste des participants au projet, montrer le succès!



Tout d'abord, je me suis efforcé du fait que le radiateur s'allume en rouge. Cela ne faisait pas partie de mes plans, mais pour contrôler la température de la pompe, tout était en ordre, 180-190 degrés Celsius. Bien sûr, j'ai immédiatement mis le radiateur hors tension, continuant à refroidir le diffuseur et continuant à évacuer (la pompe était chauffée, l'huile bouillait et le vide pompait toujours) et j'ai atteint une inertie de la pression de travail de 5 * 10 ^ -5 torr.

J'ai continué à regarder la photo et j'ai remarqué une grosse goutte magnifiquement brillante dessus. C'était une goutte du radiateur que j'ai fraisé si amusant dans la vidéo ci-dessus ...

Il s'est refroidi, s'est refroidi pendant plusieurs jours (de colère, une blague :)), et a tout démantelé à nouveau. Le chauffage ne peut pas être restauré, tout a fusionné, y compris l'élément chauffant lui-même.



Mais qu'est-ce qui se passe, pourquoi un si mauvais contact thermique? Et le tout s'est avéré être de petites choses. Le goujon avec lequel l'élément chauffant est monté sur la pompe est soudé dans le corps et la soudure dépasse de la surface. J'ai percé un trou qui était déjà dans le radiateur au diamètre du montant avec une petite marge. Mais la couture saillante a fourni un espace entre le réchauffeur et le bas de la pompe. Le réchauffeur est surchauffé, la pâte KPT-8 n'est pas destinée à de tels écarts (environ 1 mm) et températures.

Tentative de pompage n ° 2. Succès

Ne vous découragez pas, nous avons besoin d'un nouveau radiateur. Après avoir lu les forums sur les aspirateurs sur le fabricant de puces et le forum des microscopes, j'ai découvert que je n'étais pas le seul à être perplexe face au problème de chauffage de l'huile dans la pompe. Au début, plusieurs idées originales me sont venues à l'esprit. Par exemple, noircissez le bas de la pompe et éteignez quelques lampes halogènes à 500 watts chacune. Ou, mettez un brûleur à induction afin qu'il réchauffe le fond de la pompe elle-même. Mais ces méthodes sont soit trop compliquées (pourquoi mettre un halogène, si vous pouvez et avez juste besoin de se réchauffer), soit ne conviennent pas pour un microscope électronique (une cuisinière à induction va certainement interférer avec son rayonnement vers un appareil sensible).

Par conséquent, nous prenons le premier anneau de la cuisinière électrique et vérifions si cela fonctionne.



Un enroulement ne fonctionne pas, le second fonctionne - et nous n'en avons pas besoin de plus. Certes, la surface du brûleur est en quelque sorte rouillée sur le dessus, elle n'est pas très belle, et je ne veux pas tout réchauffer une seconde fois au rouge.

On serre dans un tour, on rectifie la surface et on perce un trou au centre.



Nous collectons tout pour essayer de pomper. Une pompe à vide avant, un compresseur, une pompe à membrane pour l'eau, un seau d'eau comme liquide de refroidissement (l'hiver est dans la cour, donc il n'y a pas de problèmes de refroidissement), un voltmètre avec des lectures de vide en volts. A cette époque, sans aucune esthétique, l'essentiel est la fonctionnalité. Il s'est avéré comme ceci:



Le thermomètre affiche une température de 191,1 C, et un voltmètre - 3,33 V. Formules pour convertir les volts en torres:

Pour Pirani:

$$

$$\ begin {eqnarray} p & = & 10 ^ {4 (U-9.031)} \\ \ end {eqnarray}$$

Pour la cathode chaude:

$$

$$\ begin {eqnarray} p & = & 10 ^ {U-7.625} \\ \ end {eqnarray}$$

Par conséquent, la lecture de 3,3 V correspond à un vide de 4,7 * 10 ^ -5 Torr, qui est la pression de travail pour ce microscope. Succès! L'expérience a été répétée dix fois, donc tout est clair.

Afin de montrer de manière plus intéressante le processus de pompage dans la vidéo, j'ai fait ce qui suit: j'ai pris une magnéto mécanique d'un moteur à combustion interne et apporté une sortie haute tension dans la chambre de verrouillage du microscope pour observer visuellement comment la décharge change en fonction de la pression.



Des jauges à vide visuelles sont même construites sur cet effet.

Et ensuite?

Une fois que le vide est atteint et qu'aucun gros problème n'a été détecté, vous devez faire une chose légèrement ennuyeuse, mais très importante: tout organiser, organiser le rack avec l'outil, connecter et séparer soigneusement les fils. Je vais tourner une vidéo à ce sujet dans les prochains jours et la publier sur ma chaîne . Vous avez probablement remarqué que j'ai publié cet article avec une pause assez longue. En effet, les articles ont «rattrapé» l'avancement du projet et vous le suivez désormais en temps réel.

Dans un avenir proche, le plan est le suivant:

• Installation de la cathode (et en même temps une petite modification de l'ensemble de cathode)
• Alimentation haute tension (vous devez le comprendre, le connecter)
• Prototypage de circuits électroniques pour le contrôle de lentilles électromagnétiques
• Visualisation d'un faisceau d'électrons sur un écran luminescent

De quoi avez-vous besoin?

Ces articles ont produit une bonne réponse, merci! Et parfois, ils me demandent ce qui peut aider dans ce projet ou dans des projets scientifiques populaires connexes. Dans mes plans, il y a d'autres expériences avec l'optique électronique, la pulvérisation thermo et magnétron.


Comme toujours, j'attends vos commentaires avec impatience et je vous remercie d'avoir regardé!

Dans la prochaine série - nous démontons la colonne électro-optique.