8.4 Вакуумная система в целом
Как схематически показано на рисунке 8.5 современный ПЭМ имеет по крайней мере две отдельных насосных системы: первая, откачивает колонну, вторая откачивает камеру и пространство вокруг флуорисцентного экрана. Камера качается отдельно, из-за того, что пленка является одной из основных причин ухудшения вакуума, из-за того, что происходит дегазация из эмульсии, которая содержит зерна AgI. Таким образом, эта часть ПЭМ, как правило, откачивает в паре механическим и паромасляным насосами. Предметный столик обычно откачивается отдельным насосом, таким как ионный, турбомолекулярный, крионасосом или комбинацией из этих насосов. Если микроскоп имеет полевую электронную пушку, то пространство пушки откачивают отдельные сверхвысоковакуумные системы, который зачастую состоят из нескольких ионных насосов. Каждая часть вакуумной системы состоит из форвакуумных насосов (механических или турбо), которые откачивают отдельные части микроскопа до определенного вакуума, начиная с которого высоковакуумные насосы могут быть включены.
На рисунке 8.5, есть три клапана, которые в современных микроскопах контролируются компьютером:
# 1 соединяет механический насос и колонну (клапан предварительной откачки).
# 2 соединяет механический насос с нижней частью паромасляного насоса (клапан откачки из диффузионного насоса).
# 3 связывает диффузионный насос непосредственно с колонной ПЭМ (дроссельный клапан).
Рисунок 8.5. Схема вакуумной системы ПЭМ. Механический насос может откачивать воздух из колонны непосредственно или откачивать диффузионный насос, который подключается непосредственно к основанию микроскопа. Ионные насосы часто располагаются непосредственно в области предметного столика или пушки. Клапана, отделяющие насосы друг от друга или различные части колонны ПЭМ находятся под управлением компьютера.
Если вы откачиваете от атмосферного давления, необходимо сначала использовать механический насос, чтобы откачать паромасляный насос до давления, начиная с которого мы можем безопасно запустить его, т.е. включить его нагреватель без окисления. Необходимо закрыть клапан # 1, открыть # 2, и закрыть # 3.
Когда диффузионный насос разогревается, можно осуществить предварительную откачку воздуха из колонны: открыть # 1, закрыть # 2 и # 3, пока колонна не будет откачана до достаточно низкого давления, при котором диффузионный насос может быть использован.
В этот момент, необходимо закрыть клапан # 1, и открыть клапана # 2, а затем # 3, таким образом паромасляный насос будет откачивать из колонны ПЭМ и непрерывно откачиваться механическим насосом. Хорошим решение является включение вакуумного резервуара между механическим и паромасляным насосами. Когда резервуар откачан до давления <0.1 Па, механический насос закрывается и паромасляный насос выпускает откачанный воздух в резервуар. Когда давление в резервуаре повышается, механический насос автоматически включается и понижает его.
Аналогичные механизмы работают и для других насосов, например, паромасляный насос может быть использован для снижения давления около предметного столика или в пространстве электронной пушки, перед включением ионного насоса. В большинстве ПЭМ, вакуум около предметного столика и пушки значительно лучше, чем вакуум в камере с флуоресцентным экраном, поэтому камера/экран изолирован от остальной части колонны диафрагмой дифференциальной откачки (не показана на рис. 8.5).