Подзвонив мені якось один і каже: знайшов цікаву штуку, треба привезти до тебе, правда, важить півтонни. Так у мене в гаражі з'явилася колона від скануючого електронного мікроскопа JEOL JSM-50A. Її давно списали з якогось НДІ і вивезли в металобрухт. Електроніку втратили, а ось електронно-оптичну колону разом з вакуумної частиною вдалося врятувати.
Раз основна частина обладнання збереглася, виникло питання: чи не можна врятувати мікроскоп цілком, тобто відновити і привести його в робочий стан? Причому прямо в гаражі, власними руками, за допомогою лише базових інженерно-технічних знань і підручних засобів? Правда, перш я ніколи не мав справи з подібним науковим обладнанням, не кажучи вже про те, щоб вміти ним користуватися, і не уявляв, як воно працює. Але цікаво ж не просто запустити стару залізяку в робочий стан - цікаво в усьому самостійно розібратися і перевірити, чи можливо, використовуючи науковий метод, освоїти абсолютно нові області. Так я став відновлювати електронний мікроскоп в гаражі.
У цьому блозі я буду розповідати вам про те, що мені вже вдалося зробити і що ще належить. Попутно я познайомлю вас з принципами функціонування електронних мікроскопів та їх основних вузлів, а також розповім про безліч технічних перешкод, які довелося подолати по ходу роботи. Отже, приступимо.
Щоб відновити опинився у мене мікроскоп хоча б до стану «малюємо електронним променем на люмінесцентному екрані», необхідно було наступне:
Почнемо по порядку. Сьогодні я розповім про принципи роботи електронних мікроскопів. Вони бувають двох типів:
Трансмісійний електронний мікроскоп
ПЕМ дуже схожий на звичайний оптичний мікроскоп, тільки досліджуваний зразок опромінюється не світить (фотонами), а електронами. Довжина хвилі електронного променя набагато менше, ніж фотонного, тому можна отримати істотно більшу роздільну здатність.
Фокусування електронного променя і управління ним здійснюються за допомогою електромагнітних або електростатичних лінз. Їм навіть притаманні ті ж спотворення (хроматичні аберації), що і оптичної лінзи, хоча природа фізичного взаємодії тут зовсім інша. Вона, до речі, додає ще й перекручень (викликаних закручуванням електронів в лінзі уздовж осі електронного пучка, чого не відбувається з фотонами в оптичному мікроскопі).
У ПЕМ є недоліки: досліджувані зразки повинні бути дуже тонкі, тонше 1 мікрона, що не завжди зручно, особливо при роботі в домашніх умовах. Наприклад, щоб подивитися свій волосся на просвіт, його необхідно розрізати уздовж хоча б на 50 шарів. Це пов'язано з тим, що проникаюча здатність електронного променя набагато гірше фотонного. До того ж ПЕМ, за рідкісним винятком, досить громіздкі. Ось цей апарат, зображений нижче, начебто і не такий великий (хоча він вище людського зросту і має цільну чавунну станину), але до нього ще додається блок живлення розміром з великий шафа - разом необхідна майже ціла кімната.
