Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология, страница 18

После прохождения сквозь объект наблюдения часть электронов рассеивается и задерживается апертурной диафрагмой. Нерассеянные электроны проходят через отверстие диафрагмы и фокусируютсяобъективом в предметной плоскости промежуточной линзы. Здесь образуется первое увеличенное изображение. Последующие линзы создают многократное изображение.

Последняя, проекционная, линзаформирует изображение на флюоресцирующем экране, который светится под воздействием электронов. При фотографировании экранубирается и электроны воздействуют на светочувствительный слойфотопластинок, расположенных под экраном. ПЭМ, как правило, используется в качестве универсального прибора многоцелевого назначения.

В нем можно наблюдать поверхность объекта, осуществлятьэлектронно-графические исследования структуры тонких пленок и др.В научных исследованиях наибольшее применение получилиРЭМ, с помощью которых можно, например, выполнять рентгеновскийструктурный анализ, исследовать распределение магнитных и электрических полей по поверхности объекта. Основное достоинство РЭМ,в котором магнитная отклоняющая система развертывает зонд (электронный луч) по заданной площади на объекте, - высокая информативность, обусловленная возможностью наблюдать изображение, используя сигналы различных детекторов.

Для откачки электронныхмикроскопов используются диффузионные насосы с азотными ловушками, перспективные турбомолекулярные насосы с магнитными опорами ротора.Масс-cпектрометрические анализаторы остаточных газов(МСАОГ) применяются для получения точных сведений о газовыхпроцессах, протекающих в высоковакуумных системах [3, 4]. Анализа-77торами остаточных газов служат масс-спектрометры, как не имеющиесобственнойоткачнойсистемыисостоящиеизмассспектрометрического преобразователя и измерительного блока, так иприборы с собственной системой откачки.Принцип работы всех масс-спектрометрических преобразователей, устанавливаемых непосредственно на испытуемом высоковакуумном объекте, основан на детектировании ионов остаточного газа,число которых пропорционально его концентрации.

В массспектрометрических преобразователях молекулы анализируемого газаионизируются в ионном источнике. Образовавшиеся положительныеионы вытягиваются из камер ионизации, фокусируются в параллельный пучок и направляются в масс-спектрометрический анализатор, гдепод действием электрического или магнитного полей разделяются впространстве (или во времени) по характерному для них отношениюмассового числа М к его заряду е. После разделения ионы с определенным М, на которое настроен масс-спектрометр, попадают на коллектор и создают в его цепи силу тока, пропорциональную парциальному давлению соответствующего газа.В настоящее время наиболее широко применяются квадрупольные масс-спектрометры и масс-спектрометры с магнитным отклонением.

В квадрупольном масс-спектрометре разделение ионов осуществляется в поле высокочастотной квадрупольной линзы, образуемойчетырьмя параллельными электродами круглого сечения. Многиефирмы выпускают квадрупольные масс-спектрометры с программаторами, предназначенные для контроля технологических процессов. Так,разработанный совместно фирмами Leybold-Heraeus и Inficon квадрупольный масс-спектрометр модели IQ-200 используется как для контроля технологических процессов, так и для анализа состава остаточных газов, для исследования продуктов газовыделения.

Принцип действия масс-спектрометра с магнитным отклонением основан на разделении моноэнергетического пучка ионов в однородном поперечноммагнитном поле, масс-спектрометры используются так же как течеискатели.Широкое распространение в науке, технике и промышленности получили вакуумные аналитические приборы для анализа поверхности твердого тела (ПАПТТ). ПАПТТ (спектрометры) предназначеныдля изучения таких процессов, как адсорбция, катализ, коррозия иокисление металлов, трение и износ, разрушение материалов и пр.

Типичный спектрометр для анализа поверхности состоит из вакуумнойкамеры, которая включает в себя образец, источник возбуждения78эмиссии электронов, источник фотонов, источник рентгеновских лучей, источник ионов, анализатор масс или энергий, детектор.Кроме этого, данное оборудование оснащают устройствамидля скола образца в вакууме с целью получения атомно-чистой поверхности. Как правило, спектрометры снабжены многоступенчатымисредствами откачки с предельным вакуумом 10-8−10-9Па. Наибольшеераспространение получило ПАПТТ на основе методов электронной иионной спектроскопии.К методам электронной спектроскопии относятся методы, вкоторых эмитируемыми частицами являются электроны, а зондирующими − электроны, фотоны и ионы.

К методам ионной спектроскопииотносятся методы, в которых вторичными частицами являются ионы.К наиболее распространенным методам электронной спектроскопииотносятся Оже-электронная спектроскопия, рентгеновская и УФфотоэлектронная спектроскопия, спектроскопия энергетических потерь электронов, к методам ионной спектроскопии − вторичная ионнаямасс-спектрометрия, спектроскопия ионного рассеяния, спектроскопиярезерфордовского обратного рассеяния.Среди серийно выпускаемого ПАПТТ в нашей стране можноотметить Oжe-злектронный спектрометр модели 09ИОС-2 и вторичный ионный масс-спектрометр Полюс-4.

Конструктивно Ожеэлектронный спектрометр состоит из аналитической вакуумной камеры с размещенным в ней анализатором энергий Оже-электронов, источниками электронов и ионов и манипулятором с образцом, а такжепредварительной камеры для смены и обработки образцов. Обе камеры имеют независимую откачку и позволяют получать предельныйвакуум 10-8 и 10-5 Па. Вторичный ионный масс-спектрометр Полюс-4предназначен для экспрессного послойного анализа химического состава твердого тела и определения профилей распределения примесейпо глубине стравливаемого слоя с разрешением до 3⋅10-9м. В Полюсе-4применен монополярный масс-анализатор квадрупольного типа, благодаря использованию которого можно одновременно проводить сравнительный анализ: образец-эталон в идентичных условиях.

В спектрометре имеются два ионных газоразрядных источника типа Пеннинга, вкоторых в качестве рабочих газов используются Аг, Н2, 02. Аналитическая камера Полюса-4 откачивается механическим вакуумным насосоми ТМН. Рабочий вакуум составляет 10-4 − 10-5 Па.79Библиографический список1.

Шишкин Г.Г. Электронные приборы. М.: Энергия, 1989.2. Шерстнев Л.Г. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. М.: Энергия, 1971.3. Зайдель А.Н. Техника и практика спектроскопии. М.: Энергия,1976.4. Аверина А.П. Вакуумные аналитические приборы и оборудование.М.: Машиностроение, 1986.80КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫГлава 11. На какие периоды можно разбить историю вакуумной техники вРоссии?2. Сформулируйте основные достижения в области создания вакуумных насосов в России.Глава 21. Приведите примеры использования вакуумных технологий в металлургии.2. С какой целью используется вакуумная плавка металлов и сплавов?3.

Охарактеризуйте процесс дистилляции металлов и сплавов в ваккуме.Глава 31. Что такое вакуумная ректификация?2. Где применяется процесс выпаривания в вакууме?Глава 41. Сформулируйте области применений вакуумных технологий в электротехнике.2. Какое вакуумное оборудование используется в электротермическойтехнике?3. Что такое вакуумные выключатели?Глава 51. Какие вакуумные технологии применяются в энергетике?2. Что такое полупроводниковая солнечная энергетика?Глава 61.

Какие вакуумные установки используются в угледобывающей игорнорудной промышленности?2. Назовите основные типы вакуум-фильтров.81Глава 71. Из каких основных элементов состоят вакуумные системы электрофизических установок?2. Назовите средства откачки электрофизических установок.3. Какие вакуумные технологии применяются в электрофизическомаппаратостроении?Глава 81. Назовите основные типы установок для имитации условий космического пространства.2. Сформулируйте основные направления развития космического производства материалов.Глава 91. Какие вакуумные технологии применяются в авиационной и ракетно-космической технике?2. Из каких основных элементов состоит аэродинамическая труба?Глава 101. Что такое вакуумные регенерационные установки?2.

Перечислите области применения радиоизотопных установок.Глава 111. Какие электровакуумные приборы вы знаете?2. В каких аналитических приборах используются вакуумные технологии?82ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ОТКАЧКИ В РОССИИ………….32. ВАКУУМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕТАЛЛУРГИИ……….……… 142.1. Вакуумная внепечная обработка………………………………… 152.2. Вакуумные электропечи………………………………………… 172.3. Дистилляция в вакууме…………………………………………… 212.4. Сварка и пайка в вакууме………………………………………….212.5.

Спекание в вакууме……………………………………………..… 243. ВАКУУМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ХИМИИ, НЕФТЕХИМИИ ИХИМИЧЕСКОМ МАШИНОСТРОЕНИИ……………………………. 263.1. Вакуумная и молекулярная дистилляция (перегонка)………….. 263.2. Вакуумная ректификация………………………………………… 283.3. Тепловая вакуумная и сублимационная сушка…………………..293.4. Фильтрация в вакууме……………………………………………..303.5. Выпаривание в вакууме……………………………………………313.6. Кристаллизация в вакууме…………………………………………324.

ВАКУУМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ……………334.1. Коммутационная техника………………………………………….344.2. Вакуумная технология и оборудование в процессах созданиявысоковольтной изоляции…………………………………………364.3. Электротермическое оборудование……………………………….415. ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА В ЭНЕРГЕТИКЕ…………………………446. ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА В УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ИГОРНОРУДНОЙ РОМЫШЛЕННОСТИ…………………..………….497.