МРЭМ – 200. Электронный микроскоп родом из СССР


Неоценимую помощь в размещении статьи оказал ZEvS_Poisk с Habr.
К написанию этой статьи меня подтолкнула статья Алексея Брагина «Растровый микроскоп в гараже». С Алексеем я немного знаком по переписке и по совместному пребыванию на сайте microscopist.ru.

Итак – Растровый настольный малогабаритный электронный микроскоп МРЭМ 200. Год выпуск 1987. Заводской номер 8704. Место обитания – Северо-Осетинский государственный университет имени К. Л. Хетагурова. г. Владикавказ.


Вид спереди


Вид сзади

Как заметил один из моих студентов – Кабелей, как в серверной стойке.


Так выглядит в процессе работы. На экране вид поверхности древесного угля при увеличении 5000 крат


Вакуумная колонна с магнитной оптикой и 5-ти координатным манипулятором образцов


Манипулятор образцов с предметным столиком

Краткие технические характеристики:

  • Максимальное увеличение 50000х.
  • Предельная разрешающая способность 10 нм.
  • Телевизионный режим сканирования.
  • Быстрый режим сканирования. Разрешение 400х300 точек.
  • Медленный режим сканирования. Разрешение 1280х1024 точки.
  • Дифференциальные режимы построения изображения.
  • Режим Y модуляции. Изображение выглядит рельефным. Типа 3D.
  • Режим дополнительного электронного увеличения. «Электронная лупа».
  • Детектор отраженных электронов.
  • Детектор вторичных электронов.
  • Детектор катодолюминесценции.
  • Детектор поглощенных электронов.
  • Возможность объединения в произвольных пропорциях сигналов с нескольких детекторов на одном изображении.
  • Цифровая система управления режимами.

К микроскопу была полная техническая документация. Два гроссбуха с инструкцией по эксплуатации, описанием, как и что там работает. Полный комплект принципиальных электрических схем. Что меня поразило – большинство электронных блоков имеют собственное инверторное питание с обратной связью минимум по двум параметрам для поддержания стабильности рабочих режимов. Из расходных материалов микроскоп требует только электричество, воду и иногда замену термоэмиссионного катода. Отличается неубиваемостью и ремонтопригодностью. На нашем факультете он выполняет функцию «рабочей лошади» лабораторных работ и фотографирования всего подряд, что покажется интересным.


Так выглядит термоэмиссионный катод. Время работы от 40 до 80 часов

Самое интересно, что при попытке купить новые, выяснилось, что цена за 1 штуку 18 000 руб (восемнадцать тысяч рублей). Продавец из Ростова просто «берега потерял». В результате он был послан, и пришлось изготовить установку для наварки катодов на держатели. Теперь этих катодов «как грязи». Хотя про запас есть еще около 30 штук родных заводских. Катушка вольфрамовой проволоки, диаметром 0.1 мм и длиной 2 км для катодов обошлась в 400 рублей.

В этом году к микроскопу был изготовлен новый усовершенствованный детектор Эверхарта-Торнли, который проходит испытания с различными видами сцинтилляторов.


Детектор вторичных/отраженных электронов Эверхарта – Торнли

В завершении некоторые фотографии, полученные с помощью этого микроскопа.


Сожженный дипломником катод микроскопа. Увеличение 300х


Парашют одуванчика. Увеличение 200х


Чешуйка крыла бабочки. Увеличение 10 000х


Чешуйка крыла той же бабочки. Увеличение 25 000х


Дыхательная трубка мучного хрущака. Увеличение 7500х


Когти на лапке того же жука. Увеличение 2000х


Глаз неизвестного мелкого жука. Увеличение 10 000х


Поверхность катализатора оксида титана TiO2. Увеличение 50 000х


Поверхность древесного угля. Увеличение 500х


Отдельный участок поверхности древесного угля. Увеличение 10 000х

Больше всего людей впечатляют фотографии биологических объектов. Потому, что растровый микроскоп превосходит оптический, который видели все по глубине резкости. Благодаря этому биологические объекты получаются особо выразительными.

Остается только грустить, что когда-то мы умели делать и такую технику. А в настоящий момент отечественных растровых микроскопов больше нет. Профессиональные компетенции утрачены. Мне этот микроскоп очень нравится. Надеюсь, что и кому – то из прочитавших эту статью он так же понравится. Как кто-то метко выразился – «Остатки древней высокоразвитой цивилизации».
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 87

    +3
    Спасибо за статью!
    Насколько я понял, насос является частью микроскопа?
    Каким образом делаются цифровые фотографии?
      0
      как обычно: пленка/скан
        +6
        К микроскопу шла приставка для фотографирования в которую устанавливался пленочный фотоаппарат. Приставка была модифицирована для установки цифрового фотоаппарата. Теперь фотографии делаются на Canon.
        +2
        Форвакуумный насос установлен отдельно. А диффузионный паромасляный является частью колонны. Сейчас планирую переход на без масляную систему откачки на турбомолекулярном насосе. Насос нужных габаритов уже есть. Нужно снять размеры с переходника и его выточить на токарном станке.
          +2
          Планируем приобретение ВЭЖХ-МС-МС, там тоже идёт переход с диффузионных насосов на турбомолекулярные.
          Мало того что умели делать — техника не устарела до сих пор и самое главное, продолжает работать.
          Как кто-то метко выразился – «Остатки древней высокоразвитой цивилизации».

          Это я был =).
            +3
            Главные проблемы всей импортной техники — полностью закрытая техническая документация и необходимость непрерывно покупать дорогущие расходники, либо продлевать всякие лицензии. Купил импортное электронное великолепие и тебя тут же, как буренку в коровнике, подключили к доильному аппарату. Только и успевай башлять. Или купил установку, а оказывается что для полной реализации ее возможностей требуется кое-какую мелочевку дополнительно докупить. А эта мелочевка имеет ТАКОЙ ценник, что если один ноль в конце убрать — все равно дорого получается. Получается что наш конечный потребитель оплачивает и жадность производителя и СУПЕР ЖАДНОСТЬ российского спекулянта -«официального представителя».
              +2
              Вот только из этой де статьи видно, что этим не только импортная техника страдает. Катод за 18000 рублей…
                +4
                Причина подобного ценообразования низкий оборот продукции. К примеру, нужно продавать 12 катодов в год, чтобы платить зарплату, налоги, аренду, отдых в Турции и прочее. А удается продать только один. Вот его и продают по цене всех не проданных 12 штук. Меня умиляют иконки на многих сайтах в разделе цена -«Цена по запросу» или «Цену уточняйте». И понравилось, как на одном из сайтов, посвященных продажам микроскопов Хитачи про их самую бюджетную модель (между прочим за 5 000 000 руб) было гордо написано, что в России таких микроскопов продано ах 30 штук))))))))))))))) К этому микроскопу можно докупить столик нагрева/охлажения образца, представляющий собой элемент Пельтье, скромный медный радиатор и 4 проводочка, всего за 1 200 000 рублей. Не удивительно, что такие колоссальные продажи.
                  +1
                  А что — если они этот столик будут за тысячу рублей продавать их удастся продать миллион штук, что ли?

                  Не удивлюсь если с токи зрения «отдыха в Турции» (и количества людей кому этот столик может быть реально нужен) цена в 1 200 000 рублей — как раз оптимальна.
                    0
                    А вы уверены, что их надо много? Потребность в них не настолько велика, чтобы их продавать сотнями в год. Да и обновляют подобную технику у нас достаточно редко, эксплуатируя ее до последнего. Более крупные аппараты вообще продаются единичными тиражами.
                  0
                  Отечественное оборудование тоже без схем и сервисных инструкций идет. И импортное тоже раньше со схемами было.
                    0

                    Да сейчас уже без разницы, наше или импортное оборудование, методы ведения бизнеса везде одни и те же. В принципе при хороших отношениях с поставщиком получить необходимую техдокументацию не проблема.

                      0
                      Нам как-то один из российских поставщиков вакуумного оборудования расписал структуру цены: закупочная (которая была указана у производителя на сайте) + таможня + налог + прибыль.

                      так вот «навар» супержадного спекулянта был 5 процентов (откуда берутся все расходы на офис, зарплаты и т.д.).
                +4
                Статья замечательная! Давайте попробуем поиграть в бизнес: видимо есть потребность в конкретной «услуге» — получении изображений с увеличением, недоступным оптике, которая обеспечивается вполне конкретным набором «механики» и «электроники». При соответствующем ценнике — такую штуку даже в школе на уроке биологии (и не только) использовать нужно, на производстве — смотреть микроструктуру материалов что на входе, что на выходе и т.п… Так вот:
                а) есть ли зарубежные аналоги? И если да, то сколько стоят?
                б) а сколько Вы (ваша организация) готовы заплатить за такое же (в части результата), только новое?
                в) кто на Ваш взгляд ещё готов платить т.е. каков объём рынка, и насколько он покрыт импортом?
                Имея а), б) и в) — можно уже искать исполнителей — воспроизвести всё, что есть в документации, но на современной элементной базе. Судя по качеству кондовости обработки деталей на фотографиях — механика там не особо сложная, а электроника ушла сильно далеко за эти годы.
                PS. Уж больно задело «Остатки древней высокоразвитой цивилизации»
                  +10
                  >> такую штуку даже в школе на уроке биологии (и не только) использовать нужно
                  Если пройдете требования безопасности для детей установки включающей напряжение в десятки тысяч вольт и источник рентгеновского излучения (экранированный, но есть).
                  >> Так вот:
                  а) есть ли зарубежные аналоги?

                  Вот тут прямо смешно стало. Выйти сейчас из гаража и подвинуть с рынка Никон метролоджи, Цейсс, Хитачи и Термо Фишер сайнтифик, которые этот рынок 50 лет окучивали. У всех кому оно правда надо, такие микроскопы давно есть. И даже в очень специфичных местах типа центра вирусологии ФБУН ГНЦ ВБ „Вектор“ микроскопы стоят иностранные. Приход техники такого уровня в школы не реален, она слишком дураконеустойчива, чтобы подпускать к ней 15 летнего оболтуса на расстояние броска тапком. А из-за потребности в качественных, стабилизированных высоковольтных источниках питания и прочего обвеса — дешевле пары десятков килобаксов оно не будет в самой простой версии.
                    +2
                    Jeol про свои настольные СЭМ JCM-6000 пишет, что они пережили использование японскими школьниками. Но у меня есть подозрение, что японские школьники сильно отличаются от наших.

                    И, если говорить про отечественный рынок настольных СЭМ, то у нас больше всего распространены аппараты Phenom (нынче приобретенных Thermo), Hitachi и Jeol. Все остальные (тот же Zeiss, корейцы из Coxem, а также всевозможные китайцы) пока не прижились.
                      +1
                      Там написано, что школьники бета-тестировали его прототипы ломанием. Стали ли прототипы к серийному образцу школьнико-устойчивы я не уверен. В моем представлении это труднее, чем пройти приемку у военных, включающую случай ядерной войны. Ну и вопросы цены. Открытых ценников не нашел, но час работы на нем продают за около 100 баксов в организации не стремящейся к прибыли. Оборудование такой ценности в российской школе врят ли из коробки вынут, и выставят за пределы директорского кабинета (до проверки из центра, тогда вытащат, а то ж поломают дорогой прибор, а потом директору прилетит)
                        +2
                        Как человек, закупавший подобные приборы разных производителей, могу сказать, что ценник на них находится в диапазоне 90-110 тыс. евро за стартовую комплектацию. Причем наименее дорогой был от Hitachi, затем Jeol и Phenom — самый дорогой, но зато с катодом из гексаборида церия против вольфрама у остальных, максимально дуракоустойчивый и с возможностью смотреть большие (до 100х100 мм) образцы. Если нужен энергодисперсионный микроанализ, ценник можно умножать где-то на 1,6
                          0
                          >> но зато с катодом из гексаборида церия против вольфрама у остальных
                          Вольфрам это конечно так себе, но вот из хороших опций мне казалось, что самый цимес это иридий-цериевые (если знать где добыть), а гексаборид (правда лантана) это вещь малость капризная по части химической стойкости и в контактах кермика-металл. Или цериевый гексаборид заметно лучше лантанового? Я как-то про него раньше и не слышал даже, смотришь какой-нибудь Kimball-physics, а там из нетривиального только LaB6.
                            0
                            Скажем так, основной его недостаток — микроскоп не рекомендуется отключать от сети, чтобы насос всегда поддерживал вакуум. Понятно, что от 1-2 раз ничего страшного не случится, но каждый день на ночь его не выключишь, иначе срок жизни катода станет неприлично малым. А так — на 1,5-2 тыс. часов хватает
                              0
                              А при загрузке образцов и с них самих не налетает всякого?
                                0
                                Если соблюдать элементарные требования по работе с образцами — то нет
                                  +3
                                  И тут мы подходим к школьнику, движемому искренним любопытством юности, который точно догадается засунуть туда что-нибудь феноменальное :)
                  +3
                  При соответствующем ценнике — такую штуку даже в школе на уроке биологии

                  Если кратко, то 1. дорого; 2. не нужно.
                  Давайте попробуем поиграть в бизнес

                  Бизнес уже решил, что лучше перепродавать их из Японии.
                    +10
                    Во — первых, спасибо товарищам, которые обратили мое внимание на некоторые грамматические ошибки. На днях перечитаю и устраню. У меня в школе по русскому языку была отметка 4.)))))
                    Теперь по поводу стоимости. Ближайший аналог по соотношению увеличение/разрешающая способность, фирмы Хитачи стоит в районе 5 000 000 руб. МРЭМ — 200 в 1987 году стоил 174 000 рублей (эквивалент 20 автомобилей ВАЗ 2109). На самом деле растровый электронный микроскоп очень сложная в технической реализации штука. Прецизионное исполнение механической части (магнитопроводы электронных линз), малошумящая электроника обработки сигнала, высокостабильные источники напряжений ( а там этих напряжений. как тараканов в столовой). Поэтому такой микроскоп никогда не будет бюджетным. Воспроизвести конструкцию возможно, но только для личного употребления. Никто не купит, потому, что рынок давно поделен. А чисто Российских микроскопов такого типа больше не выпускают уже давно. И профессиональные компетенции утеряны.
                      +3
                      «Никто не купит, потому, что рынок давно поделен.»
                      В Китае на такие вещи не обращают внимание, и просто делают дешевую продукцию (дешевле мировых аналогов), для которой, как оказывается, вполне находится ниша на рынке.
                      «И профессиональные компетенции утеряны.»
                      В Китае тоже этого не боятся.
                        +3
                        В Китае ёмкость рынка гораздо больше чем у нас, а на экспорт у нас как-то не очень идет
                          +10
                          Насчет продвижения отечественных разработок на Российском рынке это вне моей компетенции. Чтобы восстановить компетенции и производство нужно 1 — энтузиасты; 2 — время; 3 — деньги. И когда вы начнете производить свою продукцию, окажется что ее стоимость просто космическая, потому, что руководство «хотят много кушать»))) В качестве примера хочу рассказать из личного опыта. Есть отечественный производитель сканирующих туннельных микроскопов. У их микроскопа есть плата управления сканнерной головкой. По размерам и количеству компонентов не сильно сложнее материнской платы настольной персоналки. Когда у нашего микроскопа полетел канал управления осью Z, отечественный производитель запросил за ремонт либо замену этой платы 800 000 рублей. На ее ремонт у меня ушла неделя. Львиную долю времени занял анализ не знакомой схемотехники. В итоге слишком жадный производитель остался вообще без денег. И, как я написал в статье — стоимость катода 18 000 рублей. Дешевле оказалось создать комплекс оборудования по изготовлению катодов самостоятельно. При таком коммерческом подходе сложно что-то продавать.
                            0
                            кстати, вольфрамовые катоды можно примерно так же и для других микроскопов делать. На том же комплексе :-)
                              +1
                              Согласен с Вами. Нужно только изготовить другой кондуктор под конкретный держатель катода.
                          +1
                          если взять сейчас эквивалент 20 машин «Лада Гранта», то получится дороже всех импортных аналогичных микроскопов почти вдвое :)

                          Сделать сейчас отечественный микроскоп можно, в принципе, он наверняка даже будет дешевле импортных аналогов. Вопрос в том, как его сбывать — если только тем, кто под санкциями либо занимается продукцией двойного назначения. Впрочем, отечественные спектрометры и дифрактометры пока еще существуют и как-то продаются и даже вполне себе развиваются.
                            +5
                            Откуда убеждение что при малой серии, дорогом труде, импортных компонентах, больших процентах по кредитам и хреновой логистике по стране (и это если удастся найти исполнителей по всей высокоточной обработке, если станочной базы под рукой нет) железка, которую надо еще разработать, будет наверняка дешевле?
                            +2
                            Поэтому такой микроскоп никогда не будет бюджетным
                            Про атомно-силовой сканирующий тоже так говорили, но вуаля!
                            P.S отвечу здесь. Не знаю сколько стоит 2 поколение, первое стоило около 3 млн. И это очень дешево. Это «школьный вариант». Сравните со стоимостью «взрослой модели.»

                            А насчет РЭМ вот, например. Это уже не полкомнаты. Или даже скорее вот. (я не писал, что производство России, только указал на миниатюризацию, и возможность удешевления. Хотя при дальнейшей миниатюризации пойдет наоборот удорожание.)
                              0
                              Если плясать исключительно от цены, то смотреть стоит в сторону китайских производителей. Далее — корейцы (Coxem). И лишь затем Hitachi — но у них с тех пор сменилось неколько поколений — на смену TM-3000 пришел 3030, а потом 4000. А уж упомянутый Phenom — самый дорогой из настольных (но и самый продвинутый)
                                +2
                                Так это не они сделали микроскоп, это он у них есть и они могут сделать вам некоторое исследование с его помощью. А сам микроскоп — Hitachi, надпись посредине синего ящика толсто на это намекает.
                                  +3
                                  Если для Вас атомно-силовой микроскоп отечественного производителя из Зеленограда за 25 000 000 рублей кажется бюджетным — усыновите меня, пожалуйста))))))
                                +2

                                О, любимый объект :) Я когда наш Tesla BS-300 школьникам показываю, тоже туда сгоревшую нитку в качестве объекта ставлю. Или кристалл от микросхемы.


                                Это на колонне сзади малюсенький паромасляный насос, я правильно разглядел?

                                  0

                                  Если такие экскурсии для школьников часто бывают, то надо бы для таких целей "просто поглазеть" реализовать режим имитации работы микроскопа — выводить на дисплей записанный сигнал, чтобы сам микроскоп не запускать.

                                    0

                                    У нас весь микроскоп "экскурсионный", для баловства. Купили на eBay убитый и восстановили. 1979-го года машина. Действительно интересующимся школьникам позволяем самим подготовить какой-нибудь образец и попробовать его увидеть.

                                  +1
                                  Остатки древней высокоразвитой цивилизации

                                  Не переживайте. Относитесь к текущему периоду как к временному. В прекрасной России будущего будут производители и не таких микроскопов.
                                    0
                                    Боюсь, что будет как в песне:

                                    Мы построим скоро сказочный дом.
                                    С расписными потолками внутри.
                                    И, возможно, доживем до…
                                    Только вряд ли будем жить при…

                                    Ну да ладно, не будем грустить, когда на дворе лето))
                                    +1
                                    Этот микроскоп возможно единственный сохранившийся экземпляр в мире. Я из Зеленограда забрал остатки с разборки такой модели, там катушки и детектор Эверхарта-Торнли, который я приспособил для «микроскопа в гараже».
                                      0
                                      Алексей, спасибо, что прочитали и откликнулись. А вот на мое последнее письмо с просьбой оценить фотографии, ни Вы ни Абакумов нечего не ответили…
                                        0
                                        У меня сложилось ощущение, что я там был в копии, а ответ за другими людьми :)

                                        Но фото я посмотрел, даже попробовал поискать разницу — честно говоря так и не нашёл
                                          +1
                                          Я фотографии включил в рассылку. И Вас, как специалиста, в нее. Самое интересно, что разницы никто не заметил, включая меня))))))))
                                      +3
                                      Обожаю читать такие статьи, как-будто погружаешься в ту эпоху, спасибо!
                                        +1
                                        «профессиональные компетенции утеряны»
                                        Как же страшно это звучит, просто безысходно, обидно, и самое страшное — что энтропия нарастает.
                                          0

                                          В одних областях утеряны, в других вроде бы еще нет, так что может быть не все так страшно. Атомные электростанции строятся, и здесь вроде бы как раз у всех остальных стран утеряны компетенции. Новые самолёты тоже строятся, к счастью.

                                            +1
                                            Атом это круто, вот без всяких оговорок круто… и дай бог Росатому всяческих успехов — но не может страна с населением более 100 миллионов человек жить только за счёт атома.
                                          +2
                                          У Брагина есть канал на ютубе — если кто не смотрит. Выкладывает нечасто, но процесс идет и многие блоки он уже реанимировал. Такая занимательная археология — схемотехника древних.
                                            +1
                                            Я смотрю регулярно. Мне интересно. Особенно с реанимацией Tesla. Мегапроект! Я бы, наверно, не рискнул. А вот от еще одного советского растрового микроскопа бы не отказался. Или от такого, что есть или был такой же миниатюрный, но более крутой РЭМ-100. Но пока ничего на горизонте не вижу к сожалению.
                                              0
                                              Решил проверить, вспоминают ли тут Брагина, нашел упоминания в самой статье и комментах.
                                              Работа над теслой, в последнее время, очень хорошо продвигается.
                                              +1
                                              А есть возможность отсканировать и оцифровать те самые тома документации с чертежами, схемами и инструкциями?
                                              ИМХО это стоит сделать как минимум для истории.
                                              Кроме того, это может подтолкнуть к повторению конструкции энтузиастами — все таки скопировать уже отлаженную конструкцию гораздо проще, чем разработать с 0.
                                                +2
                                                Оцифровать и отсканировать можно. я большую часть мануалов уже вместе со схемами перевел в электронный вариант для себя. Вот если Вы мне покажете этих энтузиастов, то буду очень рад и еще более очень удивлен.
                                                  +1
                                                  Так-то, кто-то, кто инетресовался бы вот конкретно этим микроскопом — редкость, конечно. Но есть хабы.

                                                  Есть bitsavers — они собирают просто мануалы к старому железу. Не знаю — заинтересуют ли их чертежи микроскопа… но спросить-то можно.

                                                  А archive.org собирает вообще всё — там даже спрашивать не нужно.
                                                    0
                                                    Ну, мы с другом уже заинтересовались, в частности, из за небольшого габарита данного микроскопа — наши производственные и финансовые возможности ограничены, и изготовить крупногабаритную конструкцию не по силам.

                                                    Так же было бы очень интересно узнать про нюансы обслуживания и настройки, в частности как при смене катода обеспечивается точное позиционирование его рабочего кончика (предполагаю, что при помощи тех винтов в верхней части колонны, но интересен сам алгоритм настройки — ведь при смешении конца электроны вообще не долетают до цели, или это не так)?
                                                    Насколько сильно влияют вибрации? скажем, если рядом со столом кто то ходит?
                                                    не мешают ли вибрации от кипящего масла в диф насосе (тк впервые вижу, что бы дифнасос жестко крепился к колонне без гофры)?

                                                    Было бы очень интересно узнать про изготовление нового детектора и его испытания — чем он отличается от штатного, какие были сложности в изготовлении, какие есть достоинства и недостатки у них обоих?
                                                      0
                                                      (тк впервые вижу, что бы дифнасос жестко крепился к колонне без гофры)?

                                                      Дифнасос как раз обычно (я видел минимум в 3-х микроскопах он подсоединяется жёстко) крепится с помощью фланцев, без гофры, в отличие от турбомолекулярного насоса (ТМН). Хотя некоторые современные ТМН имеют магнитный подвес и таким образом вообще не нуждаются в виброизоляции.
                                                        0
                                                        Попытаюсь ответить на все вопросы. Итак — катод вначале позиционируется в электроде Венельта по центру отверстия и по высоте, относительно отверстия. В корпусе катодного узла для этого есть маленькие винтики. А высота регулируется дистанционными шайбами, толщиной 0.1, 0.2, 0.3 мм. Нужная подбирается «по месту». Экспериментально установил, что каждые плюс/минус 0.1 мм высоты дают изменение тока высоского напряжения в плюс/минус 10 мка (на путать полный ток высокого с током зонда). Неправильная установка по высоте приводит к неисправимому астигматизму сканирующего луча. Далее катодный узел в сборе, как вилка втыкается в розетку верхнего держателя. И четырьмя винтами (видны на фото) устанавливается правильное положение относительно отверстия анода. Правильным положением будет такое, при котором дальнейшее увеличение тока накала не приводит к увеличению амплитуды сигнала. Если нужна более подробная процедура — спросите я ее специально распишу. Там много интересного)))) Внешние вибрации иногда бывают заметны на изображении при увеличении более 40 000 крат. Штатный детектор усеченный по сравнению с классическим Эверхарта- Торнли. В нем отсутствует коллекторная сетка. Из-за этого высокое напряжение сцинтиллятора (12 кВ) создает поле, смещающее сканирующий луч в сторону, и приводящее к появлению астигматизма луча. Диаметр сцинтиллятора и световода всего 10 мм, при диаметре фотокатода ФЭУ 71 в 16 мм. Налицо не согласование, приводящее к потере КПД датчика. Новый детектор изготовлен со всеми ништяками. Коллекторная сетка со своим блоком питания. ФЭУ 85 с диаметром фотокатода 24 мм. Световод 24 мм и сцинтиллятор 24 мм. Сегодня начал планомерные эксперименты с новым датчиком. Имею 3 разных сцинтиллятора. Один алюминированый, второй позолоченный и третий — голый люминофор без металлизации. Задача в максимально одинаковых условиях эксперимента найти лучший для режима вторичных электронов. Дальше второй этап игры в наперстки. Какой ФЭУ лучше? ФЭУ 85 или ФЭУ 71. И у меня есть целиком детектор от JEOL JSM. Который включает в себя ФЭУ с усилителем. По электрической и присоединительной части он уже согласован с электроникой микроскопа. Резюмируя сказанное — Практика, критерий истинности. Готов ответить на любые другие вопросы.
                                                          0
                                                          . Если нужна более подробная процедура — спросите я ее специально распишу. Там много интересного))))


                                                          Было бы очень интересно, пишите)
                                                            0
                                                            После замены катода ставим минимальное уличение микроскопа. Ток высокого 30 мка. Как правило, сразу никакой картинки нет, просто растр с шумами. В качестве калибровочной мишени я использую латунную сетку, которую устанавливаю на место образца. Ручкой регулировки тока второго конденсора открываю его полностью. Получается максимальное попадание плохосфокусированного луча на образец. Но за то с высокой яркостью. Винтами регулировки положения катодного узла добиваюсь появления первой картинки. После этого включаю режим «строка». Получается только одна рельефная строка в центре экрана. Винтами добиваюсь максимальной выраженности рельефа. Добавляю ток высокого, рельеф уменьшается. Винтами снова регулирую до увеличения рельефа. Снова добавляю ток, Снова винтами регулирую. Начинаю намного включать второй конденсор. Амплитуда рельефа линии уменьшается. Когда почти выровнялась включаю телевизионный режим и подстраиваю фокус по изображению. В итоге многократным повторение увеличения тока высокого, подбора положения катодного узла и полным включением второго конденсора (это максимальная фокусировка сканирующего луча) добиваюсь такой ситуации, что с ростом тока высокого растет амплитуда рельефа строки до какого- то значения тока высокого, где рост амплитуды строки просто останавливается. Значение тока высокого при котором прекращается рост амплитуды рельефа строки и будет нужным режимом работы катода при котором обеспечивается минимальный размер кроссовера (точки схождения электронов при выходе из отверстия венельта). Дальше именно кроссовер уменьшается конденсорной линзовой системой. Если с увеличением тока высокого наблюдается уменьшение амплитуды рельефа строки, то положение катода не правильное. И нужно повторить регулировку положения винтами.
                                                            +1
                                                            а регистрацию изображения напрямую с электроники не делали? STM32 должен справиться. М.б. магистрант/аспирант толковый (в т.ч. электронике) есть?
                                                              0
                                                              Я делал несколько попыток. Но тут у меня не хватает знаний. Как вытащить любые сигналы из микроскопа для меня не проблема. Купить внешний АЦП тоже. Проблема в том, как из массива данных АЦП заставить персоналку построить изображение. Вот тут я пока «не в теме». А знакомых с соответствующими компетенциями не обнаружилось. Готов с благодарностью принять любую помощь.
                                                                0
                                                                дык массив данных тестовый на github выложите — может кто и подскажет
                                                                  0
                                                                  Проблема в том, как из массива данных АЦП заставить персоналку построить изображение.
                                                                  Это не проблема. Можно на Delphi написать за выходные.
                                                                  Купить внешний АЦП тоже.
                                                                  Мне думается надо специализированный сделать.
                                                                  Кстати, такие вопросы:
                                                                  1. Какого типа сигнал на выходе такого устройства?
                                                                  Подозреваю, что это нечто вроде обычного телевизионного (Ч/Б), но со своей кадровой и строчной частотами.
                                                                  2. От чего зависит горизонтальное разрешение?
                                                                  От полосы пропускания видеоусилителя?
                                                                  3. Сколько линий растра в кадре?

                                                                  Предлагаю обсудить все это, возможно создадим хороший интерфейс с обработкой. Мне думается, за счет обработки с накоплением, можно получать более четкие снимки.
                                                                    0
                                                                    Начну с самого интересного)))) C Товарищем YDR начали обсуждать техзадание и подбирать железо. Если Вы тоже подключитесь, то «вместе и батьку бить сподручней»)))))) Отправил Вам в Почту копию письма с осциллограммами, которые я делал по просьбе YDR. Полоса пропускания видеоусилителя 160 кГц (так написано в инструкции). Из основных режимов работы два — Нормальный (построение кадра 6 секунд с частотой строк 50 в секунду) Получается 300 строк по 400 точек. И режим Фотографирование — построение кадра 41 секунда с частотой 25 строк в секунду. Получается 1024 строки по 1280 точек. Ответы на любые вопросы по конструкции микроскопа с меня. Задавайте вопросы.
                                                                      0
                                                                      Фото посмотрел, в общем все понятно.
                                                                      Как Вам и писали STM32 хватит. Как мне это видится: во время сканирования STM перехватывает сигнал и запоминает, а в компьютер перегоняется готовая запись.
                                                                      Здесь можно сделать, например, UART через переходник в USB, это самое простое решение. Можно сделать запись на SD карту файла в формате BMP без сжатия, тоже очень простой вариант.
                                                                      Еще можно в реальном времени передавать сигнал пакетами через сеть (ethernet) или bluetooth.
                                                                      Могу реализовать любой из вариантов, или даже все вместе в одном универсальном устройстве.
                                                                      Но сначала, хотел бы узнать, что думает и говорит YDR по этому поводу, поскольку не хочу «поперек батьки»… И считаю, что надо сообща.
                                                                        0
                                                                        Я ему напишу и попрошу для начала прочитать наши эти сообщения.
                                                                0
                                                                И у меня есть целиком детектор от JEOL JSM. Который включает в себя ФЭУ с усилителем.

                                                                Теперь у нас есть взаимно, что друг у друга просить :))
                                                                  0
                                                                  Давайте обменяемся фотографиями в Почте.
                                                                0
                                                                тут вопрос распадается на две (минимум) задачи:
                                                                1) сама колонна и камера
                                                                2) электроника
                                                                Для первой нужна высокая точность изготовления деталей, но есть шанс «найти готовый», а для второго нужна «точность управления и напряжений», и вот тут казалось бы за последние лет 40 сделан если не шаг вперед, то по крайней мере шаг «ближе к народу»
                                                                  0
                                                                  С электроникой Советская власть справилась на ура. Долговременная стабильность режимов обеспечиваться: инверторное питание с обратной связью по нескольким параметрам (как правило выходное напряжение и ток); высококачественные радиодетали с низкими значениями тепловых коэффициентов емкости и сопротивления; термостатирование отдельных узлов.
                                                                    0
                                                                    Относительно точности — смотря насколько большая точность нужна, и в каких местах. Получить точность до сотки скажем, в диаметре — вполне реально в гаражной мастерской (хотя и трудоемко).

                                                                    Кроме того, тк это серийное изделие, то его наверняка оптимизировали под снижение требований к производству, в том числе и по требованиям к точности изготовления.

                                                                    Но без схем и чертежей, увы, сложно сказать конкретнее — насколько сложно будет это воспроизвести.
                                                                      0
                                                                      Имею все схемы. Электронику и магнитную оптику облазил всю вдоль т поперек. Мое мнение — воспроизвести будет не просто сложно, а ОЧЕНЬ сложно.
                                                                        +2
                                                                        Никто не говорит, что будет просто :) С другой стороны — Tesla сразу после распаковки выглядела так, что ее восстановить будет практически нереально, но Алексей успешно продвигается к полному восстановлению.

                                                                        Опять таки, требования к точности и сложности зависят от желаемого результата. Ben Krasnow уже успешно собирал простой SEM с электростатическими линзами — да, в той конструкции увеличение и разрешение гораздо ниже, но ведь работает же!

                                                                        Было бы замечательно увидеть подробности конструкции колонны и магнитной оптики, с разборкой, с описанием сложных мест и тонких нюансов — что куда и как стыкуется, как влияют те или иные ошибки сборки и изготовления, как их можно компенсировать последующей настройкой, как этот конструктив связан с электронными блоками.
                                                                        Возможно, стоит написать еще одну статью?

                                                                        Так же интерес представляют источники питания — импульсные бп неплохо шумят, и интересно узнать, как именно задача фильтрации помех была решена советскими инженерами.
                                                                          0
                                                                          присоединяюсь, возможно поддержал бы как то
                                                                            +1
                                                                            Вся геометрия колонны у меня есть. Что, где, как и зачем установлено. А, главное почему сделано именно так, как сделано. Шумы ликвидированы двумя способами. Первое — частота преобразования 12 кГц (питание катода и формирователь высокого напряжения колонны +15 кВ) намного выше частоты работы кадровой и строчной разверток и просто не попадает в виде помех в полосу пропускания. На выходе многозвенные LC фильтры. Источники питания задающих генераторов и формирователей автономные линейные. Питание фокусирующей катушки, стигматоров, конденсоров и центровки луча — в первой ступени инвертор, а дальше линейное регулирование с выходными транзисторами на чисто конкретных радиаторах. К высоковольтным выходам питания сцинтиллятора (+12 кВ), ФЭУ (+1 кВ), и анодного напряжения колонны (по факту +15.8 кВ) подключал осциллограф с высоковольтным зондом пробником АКИП (до 40 кВ). Практически идеальное постоянное напряжение. Насчет еще статьи-склоняюсь, что нужно написать именно с техническими подробностями. Я микроскоп раскурил практически до уровня разработчика. Напрягает недружественный интерфейс вставки картинок в статью. С этой статьей мне конкретно помог ZEvS_Poisk с Habr. Он все вставил. За что ему от меня респект и уважуха.
                                                                              0
                                                                              Добавлю уточнение, что 12кГц намного ниже частоты строчной развёртки только в случае, если развёртка идёт не в TV-режиме, а как свойственно сканирующим электронным микроскопам в медленном режиме сканирования (по много секунд на один кадр)
                                                                                0
                                                                                Не уверен что с моей нулевой кармой многим смогу помочь, но чем смогу — помогу. И я уверен, что я не один готов помочь автору хорошей статьи с ее публикацией.

                                                                                Так что пишите смело, это интересная тема для многих.
                                                                                  0
                                                                                  Насколько я понимаю, для технической и человеческой взаимопомощи карма не сильно то и требуется. Сейчас плотно занялся установкой турбомолекулярного насоса. По моим прикидкам — увеличение глубины вакуума хотя бы на 2 ступени должно дать улучшение разрешающей способности за счет меньшей расфокусировки луча на молекулах остаточных газов. А так же улучшение качества картинки за счет того, что вторичные и отраженные электроны будут достигать детекторов, испытывая меньшее число соударений с этими самыми молекулами газов. Производитель турбины обещает вакуум не хуже 10-9 Па. Но это идеальные тепличные условия. Микроскоп является динамической вакуумной установкой в которой используется множество разъемных соединений с резиновыми прокладками. Через них неизбежно потихонечку натекает. Плюс периодический напуск воздуха при смене образцов. Плюс газовыделение из образцов. Если в итоге будет 10-6 или 10-7 Па, то я буду счастлив.
                                                                                    0
                                                                                    а какую оценку для длины свободного пробега берете?

                                                                                    я бы сказал, что плюс перехода на ТМН — это то, что он даст безмасляный вакуум (при соответсвующем форнасосе), а значит уменьшит нагар, который может влиять на оптику
                                                                                      0
                                                                                      Самое заметное, что дает миграция паров масла из насоса в колонну микроскопа, это полимеризация пленки масла, осевшей на образце под действием электронной бомбардировки. Выглядит, как падение яркости изображения. А когда переходишь на меньшее увеличение, то растр сканирования на образце от предыдущего увеличения виден, как темный четкий прямоугольник. Чистка диафрагм оптики от пленки масла, влияющей на характеристики изображения осуществляется «раз в три катода». То есть при смене катодов на третьем. Турбина даст большее удобство работы в плане быстроты включения и выключения микроскопа. Диффузионный насос в силу конструкции долго нагревается и еще дольше остывает.
                                                                                        0
                                                                                        Это да, собственно единственный минус ТМН (кроме стоимости) — то, что он может сломаться (б.п., подшипники, сама турбина).

                                                                                        Форнасос-то заменяться будет на бесмасляный? ну и по-хорошему, надо отмывать пи смене насоса всё внутри. по крайней мере форлинию уж точно.

                                                                                        ну и более опасны прорывы атмосферы.
                                                                                        а вот сам по себе предельный вакуум влияет не так сильно: при 10-2 Па уже пробеги порядка метра.
                                                                                          0
                                                                                          Донором был выбран доброволец откачной пост Pfeiffer Vacuum серии HiCube 80 Eco blms.ru/hicube_eco. Турбина демонтирована и через пока еще не изготовленный переходник (в процессе) устанавливается на место штатного диффузионника. Нижняя часть поста устанавливается рядом и соединяется форвакуумным шлангом и кабелем с турбиной.
                                                                                            0
                                                                                            неплохо
                                                                                              0
                                                                                              Вот бы еще Вашу точку зрения разделял заведующий другой кафедрой (не моей) моего факультета, у которого я «отжал» этот вакуумный пост)))))))))))
                                                                0

                                                                Одному мне показалось, что дыхательная трубка жука похожа на барнакла? (:

                                                                  +1
                                                                  Интересная ассоциация. И у него их две. Значит мучной хрущак в два раза опаснее. Надо разрабам Half-Life пододвинуть идею двойного барнакла на потолке))))))))))))))))

                                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                Самое читаемое