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拆解一款十分昂贵的扫描电镜电子枪

ID:470884 发表于 2020-8-4 10:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

大家好~我又来拆电镜了!

为啥要拆电子枪呢?这个话题要从遥远的2019年说起，那时还没有病毒爆发，那时还没有过年放假，深圳一位老大哥看我折腾的难受，于是说要支援我半套残废的镜子直接研究，于是乎镜子就在今年4月份到家了。
但是呢这玩意没有驱动部分，没有电控部分也没有图纸手册，所以想要知道电子枪上这一大把电缆的连接定义，就只能拆了。

这套镜子到家之后经过别扭的拆解，上楼组装真空系统，从到处漏气收拾到能抽到5e-6Torr，难为了我一个多月，眼看着收拾利索的真空系统要拆解破坏重新来调，心情格外蛋疼但是不拆也没办法，找不到接线定义等于废铁，最后纠结一个多月(其实是懒)决定开干!
废话不多说了上图各位开始看戏
首先上图镜子组装完之后镜体和自己焊接的不锈钢角铁机架(电控部分还没做只做了真空系统逻辑控制部分)

电子枪顶端灯丝仓，打开可以看到里面的韦氏冒(栅极)里面包裹的是灯丝

透过电子枪真空管路接口向内看，可以看到电子枪的两个电极——栅极和阳极

韦氏冒拔下来可以看到里面的灯丝，放大可以看到发叉型灯丝的尖端在栅极孔的正中心

OK 开拆电子枪本体，电子枪总览

去掉灯丝栅极组件的阳极帽部分

特写，可以看到阳极帽上被电子打过的痕迹，可以猜测这个镜子用的时间不算短

拆掉第一级镜筒组件，可以看到第一层电子透镜(电子透镜用来汇聚电子束)

第一级电子透镜光栅特写

拆掉螺丝拿出第一级电子透镜和阳极帽总成，可以看到里面的电子透镜线圈

线圈特写，此组线圈用来对电子枪的电子束光斑进行形变矫正，每次更换灯丝之后阴极(灯丝)栅极相对于阳极的位置就会发生微小的变化。
这些变化会导致电子束打在最终样品上的光斑由圆形变成椭圆形，导致电镜在高倍率(10000X)下相场模糊或者被观测物体有形变。
这时就需要用到这两组线圈来校正光斑，使光斑达到最完美的圆形来消除这种畸变

阳极帽特写，灯丝通电被加热后电子会溢出在韦氏冒(栅极)周围形成电子云，在阳极电场的吸引下高速射出行程电子束

阳极组件和光栅管

拧开阳极帽后看到电子枪校正线圈组的真面目，该组线圈由两组组成每组线圈又分为X和Y两个方向。
给不同线圈施加电压从而达到校正的目的

第一组拆解完毕，接下来的一组镜筒内是聚焦电磁透镜组。
该组线圈由两个聚焦线圈组成，硕大而厚实的线圈可以提供强有力的磁场将电子束聚焦到几nm的光斑，从而达到200000X的放大倍率。

线圈特写

拆掉聚焦线圈组后，就看到了最核心的扫描和相差校正线圈组，该组线圈外面铁壳内还有一组物镜线圈。

电子束射出聚焦透镜组后，进入扫描线圈组的光栅

拆开聚焦透镜组后端的盖板，里面还有一个手动光栅组件，该组件可以人为选择电子束的光斑直径

光栅背面特写

光栅正面特写，以看到两个光栅上都有电子束打过的痕迹，而且颜色都不相同很好看。
眼尖的您能看得到光栅孔的位置吗?

光栅组件拆完之后，有个奇怪的结构类似涡旋压缩机的转子一层一层围绕在光栅杆外围

考虑良久分析之后，想到这个结构部件的可能用途之一是吸收打在光栅板上的溅射电子，防止溅射电子被带入下一级电子透镜和光栅。

聚焦透镜组出射光栅

扫描透镜组入射光栅

取出光栅头后的扫描透镜组件和物镜总成

物镜(本质是一个锥形电磁线圈)

拆掉物镜外壳后内部的结构

物镜外壳锈蚀严重

值得庆幸的是物镜光栅是纯紫铜的并没有受到腐蚀

被电子溅射形成色斑的物镜镜筒

物镜镜筒光栅

小心翼翼的抽出扫描线圈组件

组件内各类电磁透镜的极靴管

线圈组特写，从左至右依次为：第一级辅助聚焦线圈，像散修正线圈组(8枚空心小线圈)，扫描线圈，第二级辅助聚焦线圈。

像散修正线圈组特写

整个透镜组特写

最后上图描述一下，如何查找每组线圈对应的接线和功能——热成像!
是的，利用电流在线圈内会发热的原理，给线圈施加500mA的电流，然后用热成像观察发热的线圈，从而得出接线端子和线圈的对应关系。

通过给线束相同的接头，通电利用热像观察，就可以准确的分析出正在通电的接头和线圈的对应关系。
这样就能快速准确的理清这一大堆插头连线的功能

这是一天折腾之后摸索出的所有线圈接线和功能

最后回到家里将电子枪组装起来，抽真空实验结果，还好没有作孽，真空度轻松的达到了3e-5Torr

至此，全剧终。

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ID:342822 发表于 2020-8-4 11:40 | 显示全部楼层

厉害~~分析的很有道理！采用热成像分析线圈接线很高明~~~~
有个奇怪的结构类似涡旋压缩机的转子一层一层围绕在光栅杆外围。这个结构跟灭弧器很相象。

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