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电镜镜筒用真空系统
hokade | 2018-12-19 12:00:24    阅读:1210   发布文章

电镜镜筒内的电子束通道对真空度要求很高,电镜工作必须保持在10-310Pa以上的真空度(高性能的电镜对真空度的要求更达10Pa以上),因为镜筒中的残留气体分子如果与高速电子碰撞,就会产生电离放电和散射电子,从而引起电子束不稳定,增加像差,污染样品,并且残留气体将加速高热灯丝的氧化,缩短灯丝寿命。获得高真空是由各种真空泵来共同配合抽取的。

1.机械泵(旋转泵)

好凯德机械泵http://www.yazreid.com/因在其他场合使用非常广泛而比较常见,它工作时是靠泵体内的旋转叶轮刮片将空气吸入、压缩、排放到外界的。机械泵的抽气速度每分钟仅为160L左右 ,工作能力也只能达到0.10.01Pa,远不能满足电镜镜筒对真空度的要求,所以机械泵只做为真空系统的前级泵来使用。

2.油扩散泵

扩散泵工作原理是用电炉将特种扩散泵油加热至蒸汽状态,高温油蒸汽膨涨向上升起,靠油蒸汽吸附电镜镜体内的气体,从喷嘴朝着扩散泵内壁射出,在环绕扩散泵外壁的冷却水的强制降温下,油蒸汽冷却成液体时析出气体排至泵外,由机械泵抽走气体,油蒸汽冷却成液体后靠重力回落到加热电炉上的油槽里循环使用。扩散泵的抽气速度很快,约为每秒钟570L左右,工作能力也较强,可达1010Pa 。但它只能在气体分子较稀薄时使用,这是由于氧气成分较多时易 使高温油蒸气燃烧,所以扩散泵通常与机械泵串联使用,在机械泵将镜筒真空度抽到一定程度时,才启动扩散泵。

近年来电镜厂商在制作中为实现超高压、超高分辨率,必须满足超高真空度的要求,为此在电镜的真空系统中又推出了离子泵和涡轮分子泵,把它们与前述的机械泵和油扩散泵联用可以达到10Pa的超高真空度水平。

真空系统.jpg

3.真空阀、真空规

真空阀是用于启闭真空通道各部分的关卡,使各部分能独立放气、抽空而不影响整个系统的真空度。

真空规用于镜筒各部位真空度的检测,向真空表和真空控制电路提供信号,根据检测目标的真空度不同,真空规分为“皮拉尼规”(pirani gauge )和“潘宁规”(penning gauge 2种。前者用于低真空检测,后者用于高真空检测,被安装在镜体的不同部位。

4.空气压缩机

电镜中的真空阀多为气动式,动力源自空气压缩机,这是因为如采用电磁动力的真空阀门,易产生干扰电磁场,影响电镜工作。电镜外部专配的空气压缩机能经常、自动地保持在4个大气压以上,以提供足够的气体压力。由空气压缩机输出的高压气体经多根软塑细管送出,先经过在计算机程序控制下动作的“总操纵集合电磁阀”,然后联接到镜体内各部位安装的气动阀门处。这样,就可以通过固定程序(或人为)来操纵控制镜体外部的集合电磁阀,切断或联通任一路软塑细管,间接地启闭镜体内部的任一气动阀。

5.抽气过程

好凯德真空抽气系统是由2部分组成,各为1套机械泵(RP)和扩散泵(DP),分别联接镜体的上半部镜筒部分和下半部照相室部分。抽气过程是:先由机械泵将该部分(如镜筒)真空抽至10Pa 以下,由“皮拉尼”真空规(P)监测真空度达到这个值时,提供一个信号送给中央微处理器,由控制电路自动操纵扩散泵启动工作;当(镜筒)真空度达到1 0Pa时,“潘宁”规(PE)发出可以接通镜体电源电路的信号,而如果镜筒因某种 原因突然漏气,真空度一但低于设定值,“潘宁”规(PE)将立即“通知”控制电路切断工作电源。在电镜工作中,镜筒总会或多或少漏进一些气体(不可能绝对密封),所以好凯德真空泵也一直在不停地工作着,使镜体的真空度维持在一个较高的数值,达到平衡状态。在工作过程之中,如需要更换样品,则控制电路自动操纵控制镜体外部的集合电磁阀,向电子枪阀门(GV)和镜筒阀门(CV)提供气压动力,令其关闭,只给镜筒中部放气,待到换毕样品重新抽取真空达到原来真空度时,再切断气压动力使两阀门开启,联通镜筒的上下真空和光路 通道,余此类推。


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