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拆解一款十分昂貴的掃描電鏡電子槍

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ID:470884 發表于 2020-8-4 10:26 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
大家好~我又來拆電鏡了!
為啥要拆電子槍呢?這個話題要從遙遠的2019年說起，那時還沒有病毒爆發，那時還沒有過年放假，深圳一位老大哥看我折騰的難受，于是說要支援我半套殘廢的鏡子直接研究，于是乎鏡子就在今年4月份到家了。
但是呢這玩意沒有驅動部分，沒有電控部分也沒有圖紙手冊，所以想要知道電子槍上這一大把電纜的連接定義，就只能拆了。

這套鏡子到家之后經過別扭的拆解，上樓組裝真空系統，從到處漏氣收拾到能抽到5e-6Torr，難為了我一個多月，眼看著收拾利索的真空系統要拆解破壞重新來調，心情格外蛋疼但是不拆也沒辦法，找不到接線定義等于廢鐵，最后糾結一個多月(其實是懶)決定開干!
廢話不多說了上圖 各位開始看戲
首先上圖鏡子組裝完之后鏡體和自己焊接的不銹鋼角鐵機架(電控部分還沒做只做了真空系統邏輯控制部分)



電子槍頂端燈絲倉，打開可以看到里面的韋氏冒(柵極)里面包裹的是燈絲

透過電子槍真空管路接口向內看，可以看到電子槍的兩個電極——柵極和陽極

韋氏冒拔下來可以看到里面的燈絲，放大可以看到發叉型燈絲的尖端在柵極孔的正中心





OK 開拆電子槍本體，電子槍總覽

去掉燈絲柵極組件的陽極帽部分

特寫，可以看到陽極帽上被電子打過的痕跡，可以猜測這個鏡子用的時間不算短

拆掉第一級鏡筒組件，可以看到第一層電子透鏡(電子透鏡用來匯聚電子束)

第一級電子透鏡光柵特寫

拆掉螺絲拿出第一級電子透鏡和陽極帽總成，可以看到里面的電子透鏡線圈

線圈特寫，此組線圈用來對電子槍的電子束光斑進行形變矯正，每次更換燈絲之后陰極(燈絲)柵極相對于陽極的位置就會發生微小的變化。
這些變化會導致電子束打在最終樣品上的光斑由圓形變成橢圓形，導致電鏡在高倍率(10000X)下相場模糊或者被觀測物體有形變。
這時就需要用到這兩組線圈來校正光斑，使光斑達到最完美的圓形來消除這種畸變

陽極帽特寫，燈絲通電被加熱后電子會溢出在韋氏冒(柵極)周圍形成電子云，在陽極電場的吸引下高速射出行程電子束

陽極組件和光柵管



擰開陽極帽后看到電子槍校正線圈組的真面目，該組線圈由兩組組成每組線圈又分為X和Y兩個方向。
給不同線圈施加電壓從而達到校正的目的





第一組拆解完畢，接下來的一組鏡筒內是聚焦電磁透鏡組。
該組線圈由兩個聚焦線圈組成，碩大而厚實的線圈可以提供強有力的磁場將電子束聚焦到幾nm的光斑，從而達到200000X的放大倍率。

線圈特寫

拆掉聚焦線圈組后，就看到了最核心的掃描和相差校正線圈組，該組線圈外面鐵殼內還有一組物鏡線圈。

電子束射出聚焦透鏡組后，進入掃描線圈組的光柵




拆開聚焦透鏡組后端的蓋板，里面還有一個手動光柵組件，該組件可以人為選擇電子束的光斑直徑


光柵背面特寫

光柵正面特寫，以看到兩個光柵上都有電子束打過的痕跡，而且顏色都不相同很好看。
眼尖的您能看得到光柵孔的位置嗎?

光柵組件拆完之后，有個奇怪的結構類似渦旋壓縮機的轉子一層一層圍繞在光柵桿外圍



考慮良久分析之后，想到這個結構部件的可能用途之一是吸收打在光柵板上的濺射電子，防止濺射電子被帶入下一級電子透鏡和光柵。

聚焦透鏡組出射光柵

掃描透鏡組入射光柵



取出光柵頭后的掃描透鏡組件和物鏡總成

物鏡(本質是一個錐形電磁線圈)

拆掉物鏡外殼后內部的結構

物鏡外殼銹蝕嚴重

值得慶幸的是物鏡光柵是純紫銅的并沒有受到腐蝕

被電子濺射形成色斑的物鏡鏡筒



物鏡鏡筒光柵

小心翼翼的抽出掃描線圈組件

組件內各類電磁透鏡的極靴管

線圈組特寫，從左至右依次為：第一級輔助聚焦線圈，像散修正線圈組(8枚空心小線圈)，掃描線圈，第二級輔助聚焦線圈。



像散修正線圈組特寫

整個透鏡組特寫



最后上圖描述一下，如何查找每組線圈對應的接線和功能——熱成像!
是的，利用電流在線圈內會發熱的原理，給線圈施加500mA的電流，然后用熱成像觀察發熱的線圈，從而得出接線端子和線圈的對應關系。



通過給線束相同的接頭，通電利用熱像觀察，就可以準確的分析出正在通電的接頭和線圈的對應關系。
這樣就能快速準確的理清這一大堆插頭連線的功能







這是一天折騰之后摸索出的所有線圈接線和功能

最后回到家里將電子槍組裝起來，抽真空實驗結果，還好沒有作孽，真空度輕松的達到了3e-5Torr

至此，全劇終。


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ID:342822 發表于 2020-8-4 11:40 | 顯示全部樓層
厲害~~分析的很有道理！采用熱成像分析線圈接線很高明~~~~
有個奇怪的結構類似渦旋壓縮機的轉子一層一層圍繞在光柵桿外圍。這個結構跟滅弧器很相象。
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