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Microscópio eletrônico na garagem

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De alguma forma, um amigo me ligou e disse: achei uma coisa interessante, preciso trazer para você, pesa meia tonelada. Então, eu recebi uma coluna de um microscópio eletrônico de varredura JEOL JSM-50A. Há muito tempo que é retirado de algum instituto de pesquisa e levado para sucata. Perdemos a eletrônica, mas conseguimos salvar a coluna elétron-óptica juntamente com a parte do vácuo.

Até o momento, eu não lidei com esse equipamento científico, sem mencionar a possibilidade de usá-lo e imaginar como ele funciona. Para restaurar este microscópio para pelo menos o estado "desenhamos com um feixe de elétrons em uma tela luminescente", você precisará de:

  • Compreender o básico dos microscópios eletrônicos
  • Entenda o que é um vácuo, como acontece
  • Como medir o vácuo, como obtê-lo
  • Como as bombas de alto vácuo funcionam
  • Minimize a compreensão da química (quais solventes devem ser usados ​​para limpar a câmara de vácuo, qual óleo deve ser usado para lubrificar as peças de vácuo)
  • Domine o trabalho em metal (torneamento e fresamento) para a fabricação de todos os tipos de adaptadores e ferramentas
  • Lidar com microcontroladores, circuitos para sua conexão

Tendo o método científico em serviço, tentarei dominar áreas completamente novas com as quais nunca lidei antes. Convido você a fazer isso comigo.

A restauração do microscópio após pelo menos uma dúzia de anos está sob o gato.


AVISO LEGAL: Lembre-se, a segurança vem em primeiro lugar! Não me responsabilizo pelo fato de você acidentalmente prejudicar sua saúde ou criar um buraco negro usando o conhecimento deste artigo.

É interessante não apenas iniciar o antigo pedaço de ferro em condições de trabalho, mas também verificar se é possível usar o método científico para dominar áreas completamente novas.

Portanto, antes de fazer algo, é sempre útil entender como funciona.

Princípios de operação de microscópios eletrônicos


Existem dois tipos de microscópios eletrônicos:


Microscópio eletrônico de transmissão


O TEM é muito semelhante ao óptico convencional, apenas a amostra em estudo não é irradiada com luz (fótons), como em um microscópio óptico, mas com elétrons.

O comprimento do comprimento de onda feixe de elétrons é muito menor do que o fóton, assim você pode obter muito usado para resolução proc EED.

A focagem e o controle do feixe de elétrons são realizados usando lentes eletromagnéticas ou eletrostáticas. Eles até têm a mesma distorção (aberração cromática) das lentes ópticas, embora a natureza da interação física seja completamente diferente. Aliás, também adiciona novas distorções (torção de elétrons na lente ao longo do eixo do feixe de elétrons, o que não acontece com os fótons em um microscópio óptico).

O TEM tem desvantagens: as amostras de teste devem ser muito finas, menores que 1 mícron, o que nem sempre é conveniente em casa. Por exemplo, para observar seu cabelo com folga, é necessário cortá-lo em pelo menos 50 camadas. Isso se deve ao fato de a capacidade de penetração de um feixe de elétrons ser muito pior que o feixe de fótons. Além disso, o TEM, com raras exceções, é bastante complicado. Esse dispositivo, na foto abaixo, não parece ser tão grande (embora seja mais alto que um homem e tenha uma estrutura sólida de ferro fundido), mas também há uma fonte de alimentação do tamanho de um grande gabinete, ocupando uma sala inteira.


Mas a resolução TEM é a mais alta. Com ele (se você se esforçar), você pode ver os átomos individuais da substância. (Foto daqui ).


Essa permissão é especialmente útil para identificar o agente causador de uma doença viral. Toda a análise de vírus do século XX foi construída com base no TEM, e somente com o advento de métodos mais baratos para diagnosticar vírus populares (por exemplo, PCR ), o uso rotineiro de TEMs para esse fim não é mais encontrado.

Por exemplo, aqui está como a gripe H1N1 se parece "clara": (foto daqui )


Microscópio Eletrônico de Varredura


O MEV é usado principalmente para estudar a superfície de amostras com resolução muito alta (um aumento de um milhão de vezes, comparado a 2 mil no óptico). E isso é muito mais útil em casa :)

Por exemplo, alguém está olhando para uma nova escova de dentes:


Em um microscópio de varredura, um feixe de elétrons com foco estreito "varre" a superfície da amostra ponto a ponto, e todos os tipos de sensores captam o que sai da amostra após ser atingido por elétrons.

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O seguinte pode voar:

- elétrons com energias diferentes
- radiação óptica das faixas visível, infravermelha e ultravioleta
- radiação de raios X
- porcaria desconhecida

O princípio de operação de um microscópio eletrônico de varredura é um pouco como o tubo de raios catódicos de um aparelho de televisão (que possui um vácuo profundo e uma pistola de elétrons, e sistema de focagem e desvio de lentes). Aqui, a propósito, como funciona ao fotografar 1000 quadros / s:



O mesmo deve acontecer na coluna elétron-óptica do microscópio, apenas a amostra é irradiada, não o fósforo da tela, e a imagem é formada com base nas informações dos sensores (elétrons secundários, elétrons refletidos elasticamente e outros).

O tubo de imagem da televisão e a coluna do microscópio eletrônico óptico funcionam apenas sob vácuo.

Inspirados pelas fotos , começamos a trabalhar.

Coluna ótica


Uma coluna de microscópio eletrônico é uma câmara de vácuo na qual estão localizados:

  • feixe de elétrons emitindo um feixe de elétrons
  • um sistema de lentes eletromagnéticas focando, deslocando, desenrolando e movendo o feixe
  • suporte de amostras, com a capacidade de mover e inclinar ao longo de diferentes eixos
  • detectores de radiação de várias naturezas - elétrons, raios-x, faixas de luz
  • portas para conectar dispositivos adicionais
  • sistema de controle de vácuo

Canhão eletrônico (com o cilindro Venelta removido ):



Um estágio controlado (localizado dentro da coluna, acesso a ele através de um gateway especial, fora de sua localização pode ser reconhecido pela abundância de alças para mover e inclinar)



I. Desmontagem, limpeza, pintura


A primeira coisa que eu queria fazer era lavar e pintar completamente as peças enferrujadas. As tampas protetoras de cima e de lado foram removidas, mais poeira apareceu sob elas, e o aço conseguiu enferrujar em alguns lugares devido à ação da umidade e do ar. É bom que a própria coluna seja feita de aço inoxidável e que com facilidade não se oxide.

A parte do vácuo (sob a coluna) durante o processo de desmontagem ficou assim:



Remova da parte inferior todos os acessórios de vácuo, os restos da unidade de controle de vácuo, a bomba de difusão, limpamos e pintamos o fundo com uma tinta preta semi-fosca para torná-la bonita. Remova as capas protetoras de cima, veja trinta anos de poeira, lave tudo com a nossa pele, tinta e tinta. Aqui foi / foi para comparação:



Depois de lidar com as peças de ferro, destranquei a suspensão da mola antivibração da coluna e tentei pendurá-la na posição de trabalho (uma chapa de aço de dois centímetros e vários materiais de pesagem proporcionam solidez ao balanço).



Todas as partes do projeto:



Também assista ao vídeo no meu canal .

Aguardo seus comentários e perguntas. Até a próxima série!

Source: https://habr.com/ru/post/pt398853/

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