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[讨论] DIY扫描电子显微镜

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maychang

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发表于 2017-2-22 16:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
转自果壳网。原标题《厉害炸了!一个自制扫描电子显微镜的人》。有删节,有修改。

一个名叫Ben Krasnow的工程师自己做了一个扫描电子显微镜!这可是电子显微镜啊,绝对不是摆弄几个玻璃镜片就能搞定的事情,简直是有史以来最难的DIY项目了……
下面这位就是作者,以及他自己做的电镜:

玻璃罩子里面的是核心部件,其他那些大坨的东西是真空泵和电源,另外因为泵在工作时会过热,所以他还加了冷却。
主体部分特写:

这东西花了他大约100小时时间,制作期间所有的周末全都一心扑在做电镜上。至于花费嘛,大约是1500刀。
这电镜到底是怎么做出来的?
首先,我们会在图上看到一个钟形的玻璃罩子,这是用来隔绝空气的。电子显微镜要在真空环境下工作,因此Krasnow用这个的罩子罩住了所有的关键部件,然后接上泵给内部抽真空。
罩子里面都有什么呢?首先我们会看到一根直立的铜管,在铜管的上方,是他自己制作的“电子枪”,也就是发射电子的源头。

电子枪的关键部件是一个纤细的钨丝,把钨丝通电加热到高温(2800K左右),它就可以发射电子。
这些电子会替代光学显微镜的光束来进行成像,但它们还不能直接用来照射样品。现在的电子束还比较散,而扫描电镜需要非常集中的电子束。所以接下来要经过的部件是汇聚电子束的“透镜”。可以简单理解为类似光学透镜那样,但是当然原理是不同的,实际上汇聚电子束用的是磁透镜。

经过了透镜之后,电子束会“扫描”样品的表面。接下来,要检测的一个重要的对象是样品表面发出的“二次电子”,这些二次电子能很好地体现物体的表面结构。
在这个DIY电镜中,放样品的地方如下图所示:

接下来,就要收集样品的信号了,在下图中指出的右边这一坨就是一个检测器。首先它需要用高电压把需要检测的电子们都吸引过来,轰击闪烁体产生闪光,并经过光导管、光电倍增管,最终变成放大的电信号。



最终,他把这些信号显示在了示波器的荧光屏上。

(很普通的双通道模拟示波器。maychang注)
最终结果如何呢?就是下面这个样子:

(这一坨据说是个项链)
作者本人也承认,这个DIY电镜无论是分辨率还是放大倍数,其实都还远远不能与市面上的产品相比。他在示波器上显示的,也只是一些结构简单的图像而已。
但是说实话,他能够成功地把它做出来,还能用,这已经非常非常厉害了!
顺便说,这个人平时也会用电镜(当然这回是成熟产品了)拍一些有意思的东西,比如下面这个黑胶唱片与唱针的动图就是他的作品:


来源:EEWorld 综合技术交流板块,转载请附上链接

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纯净的硅(中级)

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发表于 2017-2-22 16:39 | 显示全部楼层
厉害了
亚里士缺德


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2017-2-22 16:56 | 显示全部楼层
这个有意思, 最后那一张, 发烧友们看到黑胶片的音槽像狗啃出来的, 不哭死才怪

点评

实际音槽就是这个样子。我手里还有两张慢转密纹唱片,用工具显微镜就可以看到。 仔细看,可以看出音槽的两侧壁并不相同。这实际上是立体声的两个声道。  详情 回复 发表于 2017-2-22 17:13
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maychang

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 楼主| 发表于 2017-2-22 17:13 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2017-2-22 16:56
这个有意思, 最后那一张, 发烧友们看到黑胶片的音槽像狗啃出来的, 不哭死才怪

实际音槽就是这个样子。我手里还有两张慢转密纹唱片,用工具显微镜就可以看到。
仔细看,可以看出音槽的两侧壁并不相同。这实际上是立体声的两个声道。

点评

是的, 拾音器的两个换能器也是分别垂直的, 而且与垂线都呈45度角  详情 回复 发表于 2017-2-22 17:16


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2017-2-22 17:16 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-2-22 17:13
实际音槽就是这个样子。我手里还有两张慢转密纹唱片,用工具显微镜就可以看到。
仔细看,可以看出音槽的 ...

是的, 拾音器的两个换能器也是分别垂直的, 而且与垂线都呈45度角
LTE(Light the earth),点亮地球!致力于为能源消费弱势群体设计制造经济可靠的电力设备!!
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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-2-22 21:03 | 显示全部楼层
看样子也是费了不少功夫。


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纯净的硅(高级)

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发表于 2017-2-27 10:34 | 显示全部楼层
哇!好厉害!
我来到这个世界,就是为了遇见你。在某天我们会相遇,然后在一起,直到最后一起离去。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-12-12 16:09 | 显示全部楼层
能把扫描电镜说的这么浅显易懂,不简单!
图四中的聚光镜、物镜叫做电磁透镜,焦点汇聚部分称之为“极靴”
当然作者更厉害!

点评

gmchen老师在“聊聊”版面贴了几幅老仪器照片,其中有部示波器。示波器中为使电子束会聚,也要使用电磁透镜。整个控制电子束的技术,当时称为“电子光学”。  详情 回复 发表于 2018-12-12 16:30


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maychang

Rank: 6Rank: 6

 楼主| 发表于 2018-12-12 16:30 | 显示全部楼层
童心老叟 发表于 2018-12-12 16:09
能把扫描电镜说的这么浅显易懂,不简单!
图四中的聚光镜、物镜叫做电磁透镜,焦点汇聚部分称之为“极靴” ...

gmchen老师在“聊聊”版面贴了几幅老仪器照片,其中有部示波器。示波器中为使电子束会聚,也要使用电磁透镜。整个控制电子束的技术,当时称为“电子光学”。


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