سیستم خلاء در میکروسکوپ الکترونی روبشی

تعداد بازدید: 2514
چهارشنبه 03 دي 1393

سیستم خلاء در میکروسکوپ الکترونی روبشی

نیاز به سیستم خلاء در میکروسکوپ های الکترونی (Vacuum System in SEM)، از یک تفاوت عمده نور و الکترون نشأت می گیرد. الکترون ها در محیط های گازی به شدت متفرق می شوند، در حالی که تفرق نور در محیط های مشابه، بسیار کمتر از الکترون است. شدت تفرق الکترون ها در محیط های گازی آنقدر زیاد است که لازم است تمام مسیر های الکترون، تا فشاری کمتر از 10-10 پاسکال خلا شوند. علاوه بر این موضوع با توجه به دمای بسیار بالای فیلامان های ترمویونی و حساسیت شدید فیلمان های گسیل میدانی به حضور اکسیژن و سایر مواد گازی، نیاز به کاهش شدید فشار گاز توسط سیستم های خلا و کنترل حضور مواد گازی، اجتناب ناپذیر است. پایین بودن خلا در میکروسکوپ الکترونی باعث تخلیه الکتریکی ناگهانی در طول مسیر اپتیکی و همچنین آلودگی نمونه و تجهیزات موجود می شود.

نیاز به برقراری خلاء در مسیر الکترون در میکروسکوپ های الکترونی، مانع بزرگی در پیشرفت و تجاری سازی این میکروسکوپ ها به شمار می رفت. از عمومی ترین وسایل ایجاد خلاء بالا در میکروسکوپ های الکترونی روبشی، پمپ های چرخشی مکانیکی هستند که خلاء اولیه را ایجاد می نمایند. به منظور ایجاد خلاء نهایی در سیستم، پمپ مکانیکی به همراه پمپ های توربومولکولار یا پمپ های نفوذی مورد استفاده قرار می گیرد.

پمپ چرخشی

پمپ های چرخشی (Rotary Pump) که به پمپ های پره ای نیز مشهور هستند، با اعمال فشار روغن بر یک پره خارج از مرکز، کار می کنند که با چرخش پره مذکور جابجایی ساده هوا انجام می گیرد. نتیجه کار پمپ، ایجاد خلاء ضعیفی در حدود 2-10 تور، است. بخش چرخشگر، شامل پره ای است که تحت اعمال فشار یک فنر بوده و با قسمت ثابت در تماس می باشد. به دلیل چرخش خارج از مرکز پره، یک مسیر هلالی شکل غیر متقارن برای گاز ایجاد می شود که بخشی از گاز مکش یافته و متراکم می شود و بخشی دیگر به سمت خارج از محفظه رانده می شود. به طور خلاصه کار تخلیه و ایجاد خلاء، در سه مرحله پیوسته شامل مکش، تراکم و دمش گاز انجام می گیرد. نحوه عملکرد پمپ چرخشی در شکل زیر نمایش داده شده است.

پمپ چرخشی، پمپ روتاری، rotary pump

 

پمپ نفوذی

پمپ نفوذی (Diffusion Pump) مستقیما در زیر ستون میکروسکوپ الکترونی روبشی، قرار می گیرد و مرحله نهایی ایجاد خلا را به پشتیبانی پمپ مکانیکی، انجام می دهد. در پایین پمپ، روغنی با ویسکوزیته نسبتا کم، حرارت داده می شود تا به صورت بخار درآید. بخار ایجاد شده در راستای لوله مرکزی، به سمت بالا حرکت می کند. جریان بخار روغن به یک چتر برخورد نموده و به پایین باز می گردد. مولکول های گازی، در جریان رو به پایین مذکور، گیر افتاده و به سمت پایین پمپ هدایت می شوند. مولکول های گازی جمع شده در قسمت پایین پمپ، توسط پمپ مکانیکی به سمت خارج هدایت می شوند. روغن بخار با برخورد با جداره سرد محفظه پمپ نفوذی، مجددا مایع شده و به سمت منطقه گرم حرکت می کند. تکرار پیوسته مراحل فوق، منجر به ایجاد خلا بالای کاری در میکروسکوپ الکترونی می شود. پمپ های نفوذی معمولا مجهز به چندین چتر هستند که هر یک به نوبه خود به عنوان یک مرحله به دام انداختن مولکول های گازی و افزایش خلا، عمل می کنند.

حداکثر خلا تئوری ایجاد شده توسط پمپ های نفوذی 5-10 تور، است. استفاده از بخار روغن در ایجاد خلا در پمپ های نفوذی منجر به باقی ماندن مقادیر بخار روغن در محفظه می شود. بخار روغن مورد استفاده در پمپ نفوذی، معمولا روی کلیه سطوح محفظه خلا و نمونه رسوب می کند. با انجام عملیات روبش الکترونی روی سطح نمونه و ایجاد امکان افزایش دما، در نواحی بسیار کوچک قاب تصویری روی نمونه، روغن مذکور سوخته و منجر به ایجاد دوده در سطح نمونه می شود. لازم به ذکر است، وجود روغن در محفظه، منجر به خطا در تعیین کربن نمونه توسط آنالیزگرهای همراه SEM نیز می شود.

 

پمپ نفوذی، دیفیوژن پمپ، diiffusion pump

پمپ توربومولکولی

پمپ های توربومولکولی (Turbomolecular Pump) به دلیل توانایی به حداقل رساندن آلودگی در SEM، از اهمیت ویژه ای برخوردارند. خصوصا هنگامی که دقت بالایی در آنالیز عناصر موجود در نمونه، مورد نیاز باشد. محفظه این نوع پمپ ها، مانند یک توربین بوده و مجهز به ردیف های متعددی از پره های چرخشی و صفحه های شیب دار ساکن، می باشد. در هر مرحله مولکول های هوا توسط پره ها که با سرعت بالایی می چرخند، مکش شده و به سمت صفحات دارای تیغه های شیبدار پرتاب می شوند. این کار تا انتهای ردیف ها ادامه یافته و در نهایت مولکول های رانده شده به انتهای هر ردیف، توسط پمپ های مکانیکی چرخشی، تخلیه می شوند. جهت صفحات ثابت و تیغه های شیب دار در عملکرد پمپ های توربو مولکولی، بسیار مهم است. تنها عامل محدود کننده پمپ های مورد بحث نسبت به پمپ های نفوذی، قیمت بالای آن ها می باشد.

پمپ توربومولکولی، پمپ توربومولکولار، turbomolecular pump

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

یوسف خرازی، ابزار شناسایی ساختار مواد، انتشارات دانشگاه علم و صنعت، 1380.

مریم کرباسی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و کاربردهای آن در علوم مختلف و فناوری نانو، مرکز انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1388.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند ملی، اقتدار ملی
حضور پاکمن و دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند مل ...بیشتر
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری که در ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر