История самостоятельного изготовления вольфрамовых катодов началась с растрового микроскопа МРЭМ 200 про который я в 2020 году выкладывал тут статью. Причина была в дороговизне оригинальных катодов. Поставщик запросил 18 000 рублей за штуку. А в микроскопе это расходник, как лампочка на лестничной площадке. В итоге пришлось освоить всю технологию, включающую в себя оснастку для формовки филамента, оснастку для точного совмещения филамента с держателями при сварке. Также пришлось изготавливать сварочную установку, которая способна даже сваривать вольфрамовые филаменты между собой. И обязательный отжиг готового катода в вакууме для очистки поверхности филамента и снятия механических напряжений. Отжиг производится в установке термического вакуумного напыления. Катоды в специальном держателе устанавливаются вместо испарителя. Иначе при первом включении микроскопа, испаряющимися загрязнениями начинает замыкать высоковольтный катодный узел и кончик филамента смещается от положения юстировки. Готовый катод для МРЭМ 200 выглядит так:
Ради интереса была сделана фотография сгоревшего катода МРЭМ 200:
Развитие технологии вылилось в изготовление хитрых острийных катодов для экспериментального микроскопа, разрабатываемого моими друзьями в Черноголовке. Заготовки филамента с приваренным острием выглядят следующим образом:
После всех танцев с бубном при изготовлении готовый катод получался таким (держателем по желанию Заказчика выбирался держатель катода от МРЭМ):
Сделал фотографии процесса отжига катода в вакууме. Катоды отжигаются парами:
Готовое острие перед отжигом еще и затачивалось. Сделал и фотографию острия:
Недавно еще одни знакомые попросили изготовить на пробу катод для микроскопа FEI. Прислали коробку сгоревших катодов, на держатели которых и требуется наварить новый филамент. Микроскоп используется 24/7 а катодов почти не осталось. Новые из США получить будет, мягко говоря, сложновато. Пока по обходной технологии – максимум ручного труда сделал один катод на пробу. На днях отправлю на тестирование. Потом придется изготавливать всю оснастку для техпроцесса под этот тип катода.
Вот так выглядит готовый катод для FEI. Сделал сразу пару, но как это обычно бывает - один уронил именно филаментом вниз на пол. Филамент использую еще СССР из старых запасов. В моем микроскопе он показал отличные характеристики и долгую жизнь. Современный вольфрамовый филамент часто оказывается низкого качества и даже новые фирменные катоды быстро перегорают. Надеюсь, продолжение будет...
P. S. Благодаря моей прошлой статье про электронный микроскоп познакомился с интересными людьми - энтузиастами электронной микроскопии. Спасибо, HABR.
