Mikroskop elektron di garasi. Vakum hitam

Jika Anda melewatkan rilis sebelumnya, pastikan untuk membaca .

Forevacuum dalam mikroskop ternyata menjadi faktor yang sangat memotivasi untuk melanjutkan kerja :) Bagaimanapun, hal yang paling menarik adalah mendapatkan ruang hampa udara yang tinggi dan memulai sistem berkas elektron!



Untuk melakukan ini, Anda perlu menghidupkan kembali pompa difusi (uap-minyak) . Tidak memiliki satu bagian penting - pemanas, tetapi jika tidak berfungsi, dan bahkan meninggalkan sejumlah minyak vakum asli, yang disebut fluida kerja .

Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa pompa difusi bekerja sesuai dengan skema yang sangat sederhana. Di dalam, minyak dituangkan, yang dipanaskan oleh pemanas. Ketika mulai mendidih (sekitar 180-200 derajat Celcius), maka uapnya keluar melalui saluran khusus di dalam pompa dengan kecepatan supersonik dan mengembun di dinding, yang secara khusus didinginkan dari luar. Sepanjang jalan, molekul-molekul minyak bertabrakan dengan molekul-molekul gas dan dengan demikian memajukannya lebih dekat ke saluran masuk pompa depan.
Ilustrasi dari buku N.G. Sushkin . Mikroskop elektron. M., 1949. Pada saat itu dianggap normal untuk menggunakan merkuri sebagai cairan kerja, dan buku itu bahkan menyajikan alat untuk menjebak uap merkuri. Tetapi banyak yang telah ditulis tentang manfaat minyak vakum khusus.

Pembuat pompa diferensial pembuat kopi

Saya tidak dapat segera menemukan pemanas khusus untuk pompa, sehingga muncul ide untuk membuat alat yang tersedia sekaligus menggunakan peralatan yang tidak perlu.

Pandangan saya tertuju pada pembuat kopi tua, KRUPS, yang dibeli kembali di tahun 90-an yang jauh (dibuat di Jerman sendiri, dan bukan di China, seperti kebanyakan peralatan rumah tangga sekarang) dan dengan jujur ​​bekerja selama dua puluh tahun. Dasar untuk membuat kopi dalam jenis pembuat kopi ini adalah pipa mendidih, yang dikombinasikan dengan pemanas minuman jadi dalam bentuk burner.

Membongkar itu, dan melihat elemen pemanas 1000 W berkualitas tinggi, diisi dengan silumin, dan bahkan dengan lubang di tengah di mana dapat diperbaiki ke diffuser!



Pada foto di sebelah kanan Anda dapat melihat bahwa permukaannya tidak terlalu mulus dan hanya menyambungkan pesawat pada beberapa titik. Ini perlu diperbaiki, dan pemotong frais dengan pemotong frais “fly” akan membantu.

Perhatian, suara yang keras (pada kenyataannya itu sama kerasnya) dan pandangan orang pertama!



Selesai, letakkan pemanas pada pompa difusi tanpa melepaskannya dari mikroskop. Saya merindukan senyawa dengan pasta KPT-8 dan juga menempatkan termokopel di sana untuk mengamati suhu.



Dari bawah, saya menekannya dengan pegas sehingga tidak ada deformasi yang terjadi akibat ekspansi termal. Selang vakum terhalang dari radiasi suhu selama percobaan, jadi semuanya baik-baik saja dengan itu. Tidak normal dengan yang lain :)

Karena pemanas mesin kopi memiliki kekuatan 1 kW, dan pompa dirancang untuk 600 watt, tidak baik untuk menyalakan pemanas di jaringan. Lalu saya ingat sebuah perangkat yang diproduksi oleh industri Soviet bernama Electronic Power Regulator RME 100/220 .


Ini adalah regulator thyristor paling umum yang banyak digunakan dalam dimmer (walaupun sekarang ada sirkuit lain).

Prinsip operasi sangat sederhana: elemen kontrol (thyristor) dihidupkan dengan penundaan, dan karena itu bagian dari sinusoid AC terputus. Ini terlihat jelas pada bentuk gelombang:



Menurut instruksi, beban maksimum yang terhubung ke RME 100/220 adalah 100 watt. Untungnya, sekitar 30 tahun yang lalu, ayah saya telah meningkatkan satu RME seperti itu: dia merakit jembatan dioda dengan dioda kuat pada radiator besar terpisah dan meletakkan thyristor yang kuat di sana. Sirkuit kontrol tidak perlu diubah, tidak dipanaskan sama sekali.

Anehnya, hal ini ditemukan cukup cepat (itu adalah salah satu elemen otomatisasi eksekutif, yang bekerja hingga sekitar tahun 1990), tetapi setelah menyalakan masalah ditemukan - kekuatannya hampir tidak diatur. Saya memeriksa semua kabel, membersihkan semuanya dari debu, akhirnya mulai menguap dan memeriksa semua elemen langkah demi langkah. Thyristor, tiga dioda dari jembatan dioda - semuanya beres. Tanpa harapan, saya memeriksa dioda keempat terakhir yang tersisa, dan ternyata rusak! Saya mengubah yang sama dari stok saya ke yang asli dan semuanya mulai bekerja dengan sempurna.

Dari luar, selama proses perbaikan, dia tampak seperti ini:


Karena semuanya ada - lalu tunggu apa lagi, mari unduh ke ruang hampa udara yang dalam!

Mencoba memompa No. 1. Nyebelin

Kami menghubungkan seorang tukang listrik, kami menghubungkan air yang mengalir untuk mendinginkan pompa difusi (biarkan mengalir di jalan sejauh ini, tidak ada waktu untuk menunggu).

Kami menyalakan fornasos, menghidupkan pengatur daya hingga penuh, membuka semua katup (buah ara dengan itu, bahwa uap minyak akan masuk ke dalam kolom, semuanya ada di dalam minyak di sana, tapi saya belum membersihkannya), lihat termometer dan sensor tekanan.

Suhu pemanas naik dan naik, pasta mulai merokok, tekanannya tidak pernah turun. Panaskan pemanas hingga 200 derajat, lalu dinginkan.

Tidak goyang. Hal-hal yang harus dilakukan ... Saya memasang termokopel ke tempat lain - ke pompa itu sendiri, untuk mengetahui suhu minyak, bukan pemanas. Saya menyalakannya lagi, mulai pemanasan - suhu pompa mencapai dengan kesulitan hingga 100 derajat, asap dari pasta KPT-8 sudah terlihat dengan mata telanjang, semua pintu terbuka, saya sudah berventilasi dan dipanaskan, percobaannya sama saja.

Saya melihat, suhu mulai mendekati 180, dan kemudian tekanan tiba-tiba berubah - pemompaan dimulai. 7 * 10 ^ -4 torr, 5 * 10 ^ -4 dan bahkan telah beralih ke 9 * 10 ^ -5 torr! Kemudian ia menjadi lebih lambat (ingat, tekanan kerja mikroskop adalah 5 * 10 ^ -5 Torr).

Dan di sini saya, tanpa curiga, memutuskan untuk mengambil foto - berbagi dengan seluruh peserta proyek, menunjukkan kesuksesan!



Pertama-tama, saya tegang dari kenyataan bahwa pemanas menyala merah. Ini bukan bagian dari rencanaku, tetapi untuk mengontrol suhu pompa, semuanya beres, 180-190 derajat Celcius. Tentu saja, saya segera mematikan energi pemanas, terus mendinginkan diffuser, dan terus mengungsi (pompa dipanaskan, minyak mendidih, dan vakum masih memompa) dan mencapai inersia tekanan kerja 5 * 10 ^ -5 torr.

Saya terus melihat foto itu, dan melihat ada tetesan besar yang mengkilap. Itu setetes dari pemanas yang saya giling begitu menyenangkan dalam video di atas ...

Dia mendingin, mendinginkan dirinya selama beberapa hari (dari kemarahan, lelucon :)), dan membongkar semuanya lagi. Pemanas tidak dapat dipulihkan, semuanya menyatu, termasuk elemen pemanas itu sendiri.



Tapi ada apa, mengapa kontak termal begitu buruk? Dan semuanya ternyata menjadi sepele. Pejantan dengan mana pemanas dipasang pada pompa dilas ke dalam tubuh dan lasan menonjol di atas permukaan. Saya mengebor lubang yang sudah ada di pemanas dengan diameter stud dengan margin kecil. Tapi jahitan yang menonjol menyediakan celah antara pemanas dan bagian bawah pompa. Pemanas terlalu panas, pasta KPT-8 tidak dimaksudkan untuk celah seperti itu (sekitar 1 mm) dan suhu.

Mencoba memompa No. 2. Sukses

Jangan berkecil hati, kita membutuhkan pemanas baru. Setelah membaca forum penyedot debu pada pembuat chip dan forum mikroskop, saya menemukan bahwa saya bukan satu-satunya yang bingung dengan masalah memanaskan minyak di pompa. Pada awalnya, berbagai ide orisinal muncul di benak saya. Misalnya, menghitamkan bagian bawah pompa dan meletakkan beberapa lampu halogen di masing-masing 500 watt. Atau, letakkan kompor induksi sehingga menghangatkan bagian bawah pompa itu sendiri. Tetapi metode ini terlalu rumit (mengapa meletakkan halogen, jika Anda bisa dan hanya perlu menghangatkan), atau tidak cocok untuk mikroskop elektron (kompor induksi pasti akan mengganggu radiasi ke perangkat sensitif).

Karena itu, kami mengambil cincin pertama dari kompor listrik dan memeriksa apakah itu berfungsi.



Satu belitan tidak bekerja, yang kedua bekerja - dan kami tidak membutuhkan lebih banyak. Benar, permukaan pembakar entah bagaimana berkarat di atasnya, tidak terlalu indah, dan saya tidak ingin memanaskan kembali semuanya untuk yang kedua kalinya menjadi merah.

Kami menjepit sebuah bubut, menggiling permukaan dan mengebor sebuah lubang di tengah.



Kami mengumpulkan semuanya untuk mencoba memompa keluar. Sebuah pompa vakum kedepan, kompresor, pompa diafragma untuk air, ember air sebagai pendingin (musim dingin ada di halaman, jadi tidak ada masalah dengan pendinginan), voltmeter dengan pembacaan vakum dalam volt. Saat itu, tanpa estetika apa pun, yang utama adalah fungsionalitas. Ternyata seperti ini:



Termometer menunjukkan suhu 191.1 C, dan voltmeter - 3.33 V. Rumus untuk mengubah volt menjadi torre:

Untuk Pirani:

$$

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

Untuk katoda panas:

$$

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

Oleh karena itu, pembacaan 3.3V sesuai dengan ruang hampa 4,7 * 10 ^ -5 Torr, yang merupakan tekanan kerja untuk mikroskop ini. Sukses! Percobaan itu diulang sepuluh kali, jadi semuanya jelas.

Agar lebih menarik menunjukkan proses pemompaan dalam video, saya melakukan hal berikut: Saya mengambil magneto mekanik dari mesin pembakaran internal dan membawa output tegangan tinggi ke ruang pengunci mikroskop untuk secara visual mengamati bagaimana pelepasan berubah tergantung pada tekanan.



Pengukur vakum visual bahkan dibuat berdasarkan efek ini.

Apa selanjutnya

Setelah ruang hampa telah tercapai, dan tidak ada masalah besar ditemukan, maka Anda perlu melakukan satu hal yang sedikit membosankan, tetapi sangat penting: untuk mengatur semuanya, atur rak dengan alat, sambungkan dengan hati-hati dan pisahkan kabel. Saya akan merekam video tentang ini dalam beberapa hari mendatang dan mempostingnya di saluran saya . Anda mungkin memperhatikan bahwa saya menerbitkan artikel ini dengan istirahat yang cukup lama. Ini karena artikel-artikel itu "menyusul" kemajuan proyek, dan Anda sekarang mengikutinya secara langsung.

Dalam waktu dekat, rencananya adalah sebagai berikut:

• Pemasangan katoda (dan pada saat yang sama perubahan kecil dari rakitan katoda)
• Catu daya tegangan tinggi (Anda perlu mengetahuinya, hubungkan)
• Prototyping dari rangkaian elektronik untuk mengendalikan lensa elektromagnetik
• Visualisasi dari berkas elektron pada layar luminescent

Apa yang kamu butuhkan

Artikel-artikel ini menghasilkan respons yang baik, untuk itu terima kasih! Dan kadang-kadang mereka bertanya kepada saya apa yang bisa membantu dalam proyek sains populer ini atau yang terkait. Dalam rencana saya, ada eksperimen lain dengan optik elektronik, thermo- dan magnetron sputtering.


Seperti biasa, saya menantikan komentar Anda dan terima kasih telah menonton!

Dalam seri berikutnya - kami membongkar kolom elektron-optik.