Электронный микроскоп

[Alexey Galakhov]

Раз уж зашел разговор про приборы...

Вот такую штуку мы приобрели:
https://www.kreativitaet-trifft-technik.de/media/ifs-images//0754.jpg
Это в процессе демонтажа у продавца. Купили за 500 евро. Прибор Tesla
BS-300 1979-го года выпуска, чехословацкий. Похожий (BS-350) сейчас
восстанавливает небезызвестный Алексей Брагин
https://www.youtube.com/channel/UCFPPiFWtjf-y7cnUsjSeWxw
но его модель значительно более редкая.

Краткие характеристики: разрешение около 15 нм, вольфрамовый катод.
Детекторы: детектор вторичных электронов Эверхарда-Торнли, твердотельный
детектор отраженных электронов, пикоамперный усилитель с возможностью вывода
изображения в токе. Перемещение образца ручное по 3 осям + 2 поворота.
Фокусировка, отклонение и стигматор полностью магнитные. Ускоряющее
напряжение от 1 до 49 кВ с шагом 1 кВ. Вакуумные насосы: два
ротационных форвакуумных с ременным приводом + диффузионный
паромасляный на 250 мл масла. Вакуумметры все Пирани. Вентили вакуумной
системы управляются пневматикой от компрессора. Охлаждение насосов и
силовых транзисторов водяное от чиллера. Общая потребляемая мощность
около 4 кВт, из них 1.5 кВт рассеиваются транзисторами линейных
стабилизаторов питания. Масса колонны 200 кг, электроники 250 кг.

Электроника почти вся аналоговая, собрана в основном на старых
операционных усилителях. В критичных местах стоят 741, в менее
критичных - более старые предшественники 741. В самых критичных -
гибридные на основе 741 с дополнительными транзисторами. На всех
активных деталях маркировка "Tesla". Многие детали советские: резисторы
МЛТ, разъемы ШР. Блок логики на ТТЛ 74xx. Отдельный блок отвечает за
показ увеличения цифрами: тоже на 74xx с АЦП последовательных
приближений на дискретных резисторах и ОУ. Блок питания
трансформаторный. Высоковольтный источник работает от двухтактного
транзисторного генератора и масляный. В цепи развертки очень интересный
аналоговый вычислитель синуса на ОУ и диодах.

Прибор был весьма ушатан. Многие платы ремонтировались кое-как, часть
схем не работала (например, не было развертки на дисплее для
фотографирования). У нас все это сразу стало сыпаться: последовательно
сгорели несколько разверток, затем нагреватель насоса, а под конец
был даже мелкомасштабный пожар в блоке питания, в котором, как
потом выяснилось, стоял "жучок". Взамен поврежденных плат были сделаны
новые, уже на современных деталях:

[Alexey Galakhov]

Взамен поврежденных плат были сделаны новые, уже на современных деталях:

https://www.kreativitaet-trifft-technik.de/media/ifs-images//0886.jpg

Текущее состояние: прибор работает. Может делать вот такие снимки:
https://www.kreativitaet-trifft-technik.de/media/ifs-images//0842.jpg
Это винт М1 с постепенно возрастающим увеличением.

А вот неисправная деталь самого микроскопа (микросхема MAA723):
https://www.kreativitaet-trifft-technik.de/media/ifs-images//0841.jpg
Видно то самое неисправное место. Здесь снимок зашумленный, так как
сделан в режиме "предварительного просмотра", а не медленной развертки.

Планы:
1. Найти подходящий пленочный фотоаппарат и восстановить систему
фотографирования (пневматический спуск затвора). Фотолаборатория для
проявки у нас есть.
2. Добавить оцифровку изображения непосредственно в компьютер.
3. Частично переделать источники питания с линейных на импульсные, что
должно сэкономить примерно полтора киловатта.
4. Встроить компрессор от холодильника прямо в корпус микроскопа.
Сейчас используется шумный гаражный компрессор.

Местная газета написала про нас статью:
https://www.nwzonline.de/oldenburg/wirtschaft/oldenburg-oldenburger-verein-kauft-rasterelektronenmikroskop-wie-aus-einem-witz-ein-kurioser-ebay-kauf-wird_a_50,4,632064558.html

И напоследок: у нас появился еще один научный прибор в полуубитом
состоянии - фурье-спектрометр ИК-диапазона Nicolet Avatar 360. После
колхозного ремонта удалось получить спектры:
https://www.kreativitaet-trifft-technik.de/media/ifs-images//0894.jpg
Колхозный ремонт заключался в замене дохлого пироэлектрического сенсора
на дешевый от датчика движения. Который по теории хорошо работать не
должен, но работает вполне удовлетворительно. Когда найдем настоящий -
поставим настоящий (новый на заводе покупать не хотим, дорого).

План по этому прибору один: среверсить протокол и написать свой софт.
Он подключается по LPT к Windows 95, родной софт отвратительный и все
время виснет. Я сейчас сижу с декомпилятором и пытаюсь разобраться, что
там делает драйвер. Сниффером на стороне Windows снять протокол не
удалось, логический анализатор на LPT пока не подпаивали (сделаем
позднее).

Алексей

[Ilya Nemihin]

Алексей, привет!

Спасибо за информацию - на хабр думаю была бы крутая статья.

Может кто-нибудь там что дельное мог подсказать.

С уважением,

Илья

--
Веб-адрес группы: https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/makeitlab
---
Вы получили это сообщение, поскольку подписаны на группу Makeitlab.

Чтобы отменить подписку на эту группу и больше не получать от нее сообщения, отправьте письмо на электронный адрес makeitlab+...@googlegroups.com.
Просмотреть это обсуждение в Сети можно по адресу https://groups.google.com/d/msgid/makeitlab/20190527121848.12de0466.agalakhov%40gmail.com.
Настройки подписки и доставки писем: https://groups.google.com/d/optout.

[Alexey Galakhov]

On Mon, 27 May 2019 19:44:13 +0500
Ilya Nemihin <nem...@gmail.com> wrote:

> Алексей, привет!
>
> Спасибо за информацию - на хабр думаю была бы крутая статья.
> Может кто-нибудь там что дельное мог подсказать.
>
> С уважением,
> Илья

Привет!

Может быть и напишу. Писать-оформлять время надо, а у нас тут еще
спектрометр на очереди, а еще какие-то слухи вообще про
атомно-силовой микроскоп ходили, типа кто-то где-то нам его
обещал, но пока вилами по воде. Плюс еще токарный станок будет... да
вообще у нас ситуация обратная той, что обычно: СЛИШКОМ много места и
СЛИШКОМ много оборудования, не хватает рабочих рук. У нас уже почти
2000 квадратных метров в общей сложности, промышленный фрезерный станок
с ЧПУ, три лазерных резака и т.д.

Вообще подсказок там особо не требуется, прибор простой, как валенок,
нужна только аккуратность, время и местами деньги. Например, у него
очень долго не чистили колонну, и теперь ее надо мыть большим
количеством очень чистого ацетона (он дорогой). Иначе вековая грязь под
пучком электронов подзаряжается и начинает работать как дополнительный
"отклоняющий электрод", ломая на фиг всю фокусировку.

Когда нам его только привезли, прибор с трудом давал 1 мкм разрешения.
Сейчас дает 100 нм уверенно. Что все равно очень мало, потому что по
паспорту должен на порядок лучше. Значит, что-то где-то недочистили и
недорегулировали. Прибор стоял на заводе в лаборатории контроля
качества, с ним работали не физики, и, видимо, ухаживать как следует
было некогда и неохота. Ушатать такой прибор до состояния "пора на
свалку" надо очень постараться. Но им это удалось.

Алексей

[Ilya Nemihin]

Понял, спасибо.

"СЛИШКОМ много места и СЛИШКОМ много оборудования, не хватает рабочих рук. У нас уже почти
2000 квадратных метров в общей сложности, промышленный фрезерный станок
с ЧПУ, три лазерных резака и т.д."

Я немного не в курсе - поясни это где такое?)

Илья

--
Веб-адрес группы: https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/makeitlab
---
Вы получили это сообщение, поскольку подписаны на группу Makeitlab.

Чтобы отменить подписку на эту группу и больше не получать от нее сообщения, отправьте письмо на электронный адрес makeitlab+...@googlegroups.com.

Просмотреть это обсуждение в Сети можно по адресу https://groups.google.com/d/msgid/makeitlab/20190527200432.7a09dea7.agalakhov%40gmail.com.

[Павел Серков]

нубский вопрос обывателя не знакомого с колоннами электронных микроскопов - а вместо мойки ацетоном нельзя просто разряд поджечь в кислороде и плазмохимически сожрать все загрязнения?

вт, 28 мая 2019 г. в 10:39, Ilya Nemihin <nem...@gmail.com>:

Чтобы посмотреть обсуждение на веб-странице, перейдите по ссылке https://groups.google.com/d/msgid/makeitlab/CAM30JebdLs7sb1EfKqEVYGgxW-6rb7KR-6K2mucDsifwoc%3DGBw%40mail.gmail.com.
Чтобы настроить другие параметры, перейдите по ссылке https://groups.google.com/d/optout.

--

С уважением, Серков П.А.

[Alexey Galakhov]

On Tue, 28 May 2019 10:39:02 +0500
Ilya Nemihin <nem...@gmail.com> wrote:

> Понял, спасибо.
>
> "СЛИШКОМ много места и СЛИШКОМ много оборудования, не хватает рабочих рук.
> У нас уже почти
> 2000 квадратных метров в общей сложности, промышленный фрезерный станок
> с ЧПУ, три лазерных резака и т.д."
>
> Я немного не в курсе - поясни это где такое?)
>
> Илья

Хакспейс Ольденбурга. У нас сейчас, по-видимому, самый большой из
реально действующих хакспейсов Германии. Есть больше по формальным
размерам, организованный богатой фирмой, но там людей нет.

[Alexey Galakhov]

On Tue, 28 May 2019 11:35:35 +0500
Павел Серков <pavel....@gmail.com> wrote:

> нубский вопрос обывателя не знакомого с колоннами электронных микроскопов -
> а вместо мойки ацетоном нельзя просто разряд поджечь в кислороде и
> плазмохимически сожрать все загрязнения?

Неорганика останется, а какой-нибудь SiO2 там мешает очень сильно.

Суть такая: имеется длинная тонкая трубка около 5 мм диаметром. Внутри
вакуум, через нее идут электроны. Снаружи магнитные катушки. Трубка
проводящая (внутри даже позолоченная) и заземлена. Те электроны,
которые случайно попадают на эту трубку, должны уходить в землю.

Если на стенках трубки есть что-то непроводящее, то в этом месте
возникает подзарядка, грязь работает как конденсатор. Напряжения очень
быстро становятся большими (сотни вольт), электроны начинают от этого
места отталкиваться, и вся фокусировка идет насмарку. Поэтому, если
пучок не удается сфокусировать, если у луча большой астигматизм, первое
подозрение всегда на грязную колонну и грязные диафрагмы. Диафрагмы
можно вынуть и вообще полностью заменить, а вот трубку в 5 мм диаметром
и 30 см длиной почистить ИЗНУТРИ так, чтобы там не осталось ни пылинок,
ни песчинок - это весьма непростая задача.

Отдельная пакость в том, что сам электронный пучок работает как
напылительная установка. Пучком захватываются тяжелые ионы, у которых
достаточно много шансов впечататься в стенку, если центровка далека от
идеала: полем можно центрировать электроны, но у ионов, конечно, другое
отношение заряда к массе, и в этом "масс-спектрометре" они попадут на
стенку. Вакуумный насос стоит под столом, а электронная пушка - на
самом верху колонны, между ними сбоку труба сантиметров пять в
диаметре, что для вакуума очень мало. Поэтому пространство пушки
откачивается относительно плохо (хуже, чем пространство образца,
которое прямо над насосом и где труба 15 см диаметром), и всяких атомов
кислорода и паров масла там много. Вот все это ацетоном и смывают.

Алексей

[Павел Серков]

После слова неорганика вобщем то все ясно стало, спасибо) а статью мне кажется надо планировать - я сразу вспомнил публикации Брагина на хабре.

to Илья: а у нас на сайте хакспейса есть ссылка на группу рассылки? а то что-то я не нашел

вт, 28 мая 2019 г. в 13:10, Alexey Galakhov <agal...@gmail.com>:

--
Веб-адрес группы: https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/makeitlab
---
Вы получили это сообщение, поскольку подписаны на группу Makeitlab.

Чтобы отменить подписку на эту группу и больше не получать от нее сообщения, отправьте письмо на электронный адрес makeitlab+...@googlegroups.com.

Просмотреть это обсуждение в Сети можно по адресу https://groups.google.com/d/msgid/makeitlab/20190528101013.1fb1b61c.agalakhov%40gmail.com.

Настройки подписки и доставки писем: https://groups.google.com/d/optout.

--

С уважением, Серков П.А.

[Ilya Nemihin]

Павел - в информации ВК группе есть.

Чтобы посмотреть обсуждение на веб-странице, перейдите по ссылке https://groups.google.com/d/msgid/makeitlab/CAPQFO4w3WJHf1yS0egiVpeMR5rarg6S7EMcC7L6%2BL74yCwFYCw%40mail.gmail.com.