Конструктор-аматор Олексій Брагін, який збирає у себе в гаражі електронний мікроскоп, підійшов до завершення першого великого етапу робіт. Йому належало, витравивши всі необхідні деталі, провести першу збірку і випробувати колону мікроскопа цілком серйозним вакуумом. Про те, з якими труднощами Олексію довелося при цьому зіткнутися і що з цього вийшло, читайте в новому епізоді нашої саги.
Виготовляємо деталі
Перехідники для вакууметрів
У цьому мікроскопі немає жодного стандартного вакуумного порту. Два його рідних манометричних перетворювача працювали за методом термопари. У кожному з них було дві вакуумні «лампи» з однаковими термопарами всередині. Одна лампа - запаяна, з «зразковим» вакуумом всередині, а друга - відкрита. Порівнюючи значення їхнього опору, можна було кількісно виміряти значення вакууму. Але справа в тому, що один з них взагалі розбили, а другий був вклеєний якимось клеєм, який за роки розклався назад у рідкий стан. І, звичайно, ніякої вимірювальної електроніки для цього не залишилося. Тому логічним рішенням було встановити більш сучасні вакууметри. В ідеалі - активні, які видають сигнал у готовому для інтерпретації вигляді. Спочатку таких мені не попалося, зате попалися старенькі, які виявилися зовсім не «Active». Але зате вони коштували копійки і мають розширений діапазон вимірювань за рахунок спеціальної подовженої нитки напруження. Їх я поставив на місце двох штатних вакууметрів JEOL, і для цього потрібно було виготовити спеціальні перехідники.
Але нещодавно я придбав комбінований вакууметр Пірані + гарячий катод. Поруч з електронною гарматою у мікроскопа є ще один порт, який заглушений рідною заглушкою, і там навіть є вітонове ущільнення. Історію виготовлення перехідника для цього вакууметра я записав на відео.
Вакуумний трійникМікроскоп комплектувався двома форвакуумними насосами (дивіться докладніше про це), але я спростив конструкцію і вирішив виготовити трійник для підключення мікроскопа до одного потужного насосу.
Я вже писав, що вакуумна фурнітура - це особлива річ. Не можна просто так взяти, нарізати різьблення, підмотати стрічкою «ФУМ» і скрутити. Все це буде пропускати. Тому ідеальний варіант - вирізати трійник з цільного шматка металу. Я вирішив використати дюраль Д16Т.Болванка - кругла. З великими труднощами можна вмістити в ній трійник, але почнемо вчитися токарно-фрезерним роботам відразу зі складного. Скористаємося прийомом досвідчених токарів і затиснемо болванку зі зміщенням одного кулачка токарного патрона. Дивно, але все збігається і можна проточити дві сторони майбутнього трійника під тонкі шланги, що йдуть до мікроскопу. Це краще проілюструвати коротким відео.
Тепер треба зробити перпендикулярний ввід. Скористаємося фрезерним верстатом, затиснувши заготівлю в ділову головку, і профрезеруємо внутрішній отвір.
Готово, але виглядає не дуже чисто. Всередині це не важливо, а ось зовні обов'язково потрібно зробити добре і гладко, інакше шланг буде нещільно прилягати і пропускати повітря. На допомогу приходить малий токарний верстат: кулачки його патрона досить малі, щоб взяти трійник на розжим. Проточуємо і фрезеруємо бока.
Акуратно затискаємо у великий токарний верстат і марнотратним різцем розточуємо з кожного боку.
Залишився зробити отвір з боку підключення великого шланга. Я вирішив поки не робити повнорозмірного наскрізного отвору, а просверлити невеликий отвір у перегородці. Не впевнений, що це якимось чином поліпшить потік газу всередині, але прибрати перегородку можна в будь-який момент. Робимо отвори на сверлильному верстаті.
На цьому трійник готовий, можна підключати мікроскоп до насосу шлангами.
Заглушка для детектора електронів
У колоні є великий отвір для детектора вторинних електронів. Я планую розмістити там якийсь детектор (залежно від того, що вдасться знайти), але поки потрібно його просто закрити. Тому точимо просту заглушку з дюралі з відповідним гумовим ущільненням.
У підсумку заглушка цілком органічно вписується в вигляд мікроскопа. Я навіть не став виготовляти для неї прижим, вона і так добре притискається вакуумом.
Відкачуємо колону до форвакууму
Отже, ми зібрали перший пробний варіант працюючої схеми мікроскопа: всі отвори закриті, вакуумний насос підключений до трифазної мережі і працює постійно, повітря накачане в ресивер, клапана управляються з тумблерів. Насоса на відео не видно, зате чути:) . Зауважте, як ходить клапан нагорі ліворуч і як стискаються і розтискаються шланги. Отже, пробуємо!
Перший раз я відкачував колону без робочого датчика вакууму, просто заглушивши отвори, і тому пробував заглушку «на відлип». Перші результати виявилися досить хорошими: я відкачав колону і залишив її на місяць. Повернувшись, насамперед спробував відліпити заглушку - вона все ще міцно трималася. Значить, принаймні великої великої «дірки» бути не повинно. Потім я підключив датчик вакууму, а також невеликий інвертор, який дуже вчасно знайшовся у знайомого. Справа в тому, що в блоці управління вакуумом мікроскопа є вимикач, який синхронізовано включає форвакуумний насос і закриває напускні клапана. Це дуже зручно, і тому я вирішив завести управління включенням форвакуумного насоса на цей вимикач. Ще інвертор забезпечує плавний старт і гальмування електродвигуна насоса, що має продовжити термін його роботи. Зібравши все це, я запустив насос, але форвакууму досягти не вдалося. Значить, система десь пропускає, на виході з форнасоса постійно йде невеликий олійний димок, а тиск становить близько 1 торр. Вимикаю - вакуум тримається. Почав думати, як знайти течу без течеискателя. Взяв знежирювач в розпилювачі, забризкав їм поруч з ущільненнями і став стежити за показаннями вакууметра (розсудивши, що розчинники швидше проникають через течу і можуть змінити свідчення вакууметра) .Бризгал-бризкав, але ніякого результату, свідчення вакууметра не змінюються. Пробував і з увімкненим насосом, і з вимкненим. Нічого.Наступне припущення полягало в тому, що форнасос просто більше не може. Я ж не знаю, що з ним робили раніше, може, там всі платівки стерлися. Для перевірки спорудив на швидку руку невеликий перехідник, що зв'язує вакууметр з вхідним фланцем насоса, і з гвинтиком для плавного напуску повітря (якщо просто відключити вакууметр грубою силою, то потоком повітря зруйнується нитка напруження всередині) .Включив і практично моментально отримав показання порядку 10-2 торр, що нормально для цього насоса і масла, яке я в нього залив. Правда, гвинтик для напуску істотно пропускав, і мені довелося підбирати його положення, щоб наблизитися до 10-2 торр, але це не впливає на суть експерименту.
Далі я почав думати логічно, в чому може бути справа, і так як я вже почав розрізняти на слух, як звучить насос на різних рівнях вакууму, то спробував повідкривати в мікроскопі клапана і послухати, чи впливає це на звук. Вони не впливали, тому логіка підказала, що пропускає ділянку, підключену шлангами. І справді! На фото вище, де трійник, я показав вже кінцевий результат, з надягнутими хомутами. Вся проблема була в тому, що шланги трохи згиналися на трійнику при включенні насоса і починали пропускати. Поставив хомути, включив, і ось воно - вся колона вакуумована до 10-2 торр! Але робочий тиск мікроскопа - 10-5 торр, а значить, далі потрібно оживляти дифузійний насос. Лише після цього можна буде вмикати електронний промінь і малювати ним на спеціальному екрані всередині колони, щоб отримати перше зображення.