Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Изобретатель в лаборатории. Фото Cody Pickens
Полученная картинка. Фото Бен Краснов
Электронная пушка под стеклянным куполом. Фото Cody Pickens

Электронный микроскоп своими руками

Ключевые слова:  осциллограф, самодельный, сканирующий электронный микроскоп

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

10 августа 2011

28-летний изобретатель из США Бен Краснов (Ben Krasnow) в домашних условиях собрал сканирующий электронный микроскоп, сообщает портал журнала Popular Science. "Мне было интересно попробовать свои силы, узнать, возможно ли сделать что-то похожее своими руками", - говорит изобретатель. Любая научная лаборатория заплатит четверть миллиона долларров за хороший коммерческий СЭМ. А вот о попытках создания микроскопа "на коленке", говорит Краснов, нигде не сообщалось. И Бен сымпровизировал.

Сначала несколько недель ушло на изучение принципа действия СЭМ, физических процессов, которые лежат в основе его работы. Следующим шагом был подбор недорогих компонентов на eBay. Сделав запас необходимых компонентов, Бен приступил к работе. Электронную пушку он сделал из тонкой вольфрамовой проволоки. В результате термоэлектронной эмиссии (накаливание электрическим током и последующее испускание электронов) она испускала пучок электронов, которые через тонкую медную трубку устремлялись навстречу образцу. Поначалу сфокусировать пучок не получалось, однако перемещая магнит вокруг стеклянной камеры, в которую Бен поместил микроскоп, удалось добиться более или менее хорошей фокусировки пучка. Картинки, которые изобретатель получил на своем микроскопе, имеют увеличение в 50 раз, что в общем то очень далеко от 1000-кратного увеличения коммерческих СЭМов. Правда эксперты считают, что это ничуть не умаляет значимость эксперимента.

Как это работает

Время: 100 часов

Стоимость: 1 500 у.е.

Дисплей

Сканирующий электронный микроскоп называется так потому, что он сканирует поверхность образца электронным лучом, по сути получая "видеокартинку" стационарного (недвижимого) образца. В современных СЭМах обработка полученных данных и формирование изображения осуществляется на компьютере. Бен Краснов для визуализации всего происходящего использовал старый осциллограф - прибор для регистрации амплитуд электрических сигналов. Пучок электронов, испускаемый вольфрамовым эмиттером, выбивал с поверхности материала вторичные электроны, которые попадали на детектор. Сигнал на детекторе зависит от топографии исследуемого образца. С детектора сигнал поступал в осциллограф, который уже формировал картинку (рис.2). Скорость сканирования поверхности была небольшой, при этом чем быстрее перемещался луч, тем было хуже качество картинки и тем меньше было разрешение. В дальнейшем для обработки изображений Бен планирует использовать компьютер.

Вакуумное охлаждение

Необходимо, чтобы в процессе работы пучок электронов оставался достаточно тонким и не расходился. Во избежание любого постороннего воздействия, Краснов поместил микроскоп под большой стеклянный купол, при этом выкачав воздух. Для создания вакуума Бен использовал два насоса. Один из них все время перегревался и Бен снабдил его системой охлаждения. Охлаждающая жидкость циркулировала вокруг перегревающегося насоса, забирая излишки тепла, при этом охлаждаясь обыкновенным оконным кондиционером. Бен Краснов - эстет, поэтому и осциллограф, и блоки питания выглядят так, как будто они только что вернулись из космической миссии 60-х годов.

По материалам PopularScience.




Комментарии
Жигачев Андрей Олегович, 12 августа 2011 10:17 
Ну разве не замечательно!?
Палии Наталия Алексеевна, 12 августа 2011 15:50 
Замечательно , можно вспомнить и первую
подобную (авторскую) публикацию на НАНОМЕТРе -
А. Шварев. DIY или Ржавый железный вивисектор http://www.n..._53021.html
[I]вот о попытках создания микроскопа "на коленке", говорит Краснов, нигде не
сообщалось.[/I] - на Нанометре сообщалось
Мужик реально крут!
«Любая научная лаборатория заплатит четверть миллиона долларов за хороший коммерческий СЭМ!» А вот если их нет, то, возможно, и надо совершать попытки создания микроскопа "на коленке"!!!
"Картинки, которые изобретатель получил на своем микроскопе, имеют увеличение в 50 раз, что в общем то очень далеко от 1000-кратного увеличения коммерческих СЭМов."

Что то заниженные значения увеличения , не так ли?
60 крат давал мой детский оптический микроскоп.

Клюев Павел Геннадиевич, 17 августа 2011 14:26 
Юрий Вячеславович, так пишут в статье-источнике. Здесь можно почитать подробнее о SEM'aх. Максимальное увеличение СЭМ'а достигает 500 000 крат, а обычного оптического 250 крат.
Владимир Владимирович, 17 августа 2011 16:28 
Максимальное увеличение СЭМ'а достигает 500 000 крат, а обычного оптического 250 крат.
Ну как же Вы умудрились, ХХХ <вырезано цензурой, ВВ>, так представить информацию??

И сами цифры, и их осмысленность
(Вы их вырвали из контекста, где они были грубо иллюстративно и весьма малоуместно, так как вероятность их разумного использования не велика...)

Какие "крат" в наш технический век цифровых изображений и масштабирования?
Если взять полумиллиметровый предметик (блоху там какую),
а теперь двухпочтиметрового балбеса - без разницы?

Есть предел разрешения.
У оптического микроскопа - разрешение порядка половины длины волны видимого света, то есть 300-350 нм (без технических ухищрений, таких как конфокальность, дающих еще фактор порядка 3).
К слову, у меня есть оптический микроскоп с формальным увеличением 1500 (100х15) раз (!!) (такого можно напоразрешать кратно )
Даже микроскоп, где написано, что он увеличивает "900 раз", можно купить за пару сотен рублей.

У хорошего электронного микроскопа - ограничение в разрешении лишь техническое, и разрешение увеличивается (то есть уменьшается предел разрешения) по мере прогресса и стоимости микроскопов - и есть доли нм (то есть почти атомное разрешение) даже для сканирующих микроскопов, не говоря уже о просвечивающих. (Это, к слову, будет соответствовать типичному изображению с увеличением в несколько миллионов раз).

"ПЫ.СЫ" Я бы запретил Вам публиковаться бесцензурно.
Клюев Павел Геннадиевич, 17 августа 2011 23:18 
Владимир Владимирович, в оригинальной статье речь шла именно об увеличении и ни о каком разрешении речи не было. Другое дело, что может быть авторы ни к месту привели эти цифры. Что же касается моего высказывания, то, действительно, эти цифры я привел совершенно спонтанно, заглянув в Википедию, как в пример-ссылку, опять же, чтобы кто-нибудь, не дай бог, не обвинил меня в "отсебятине" и отсутствии ссылок. Если Вы думаете, что мне неясна разница между "разрешением" и "увеличением", Ваше право. Я не собираюсь здесь Вам ничего доказывать.
Post Scriptum. Ваше пожелание о бесцензурных публикациях я приму к сведению. Спасибо.
Владимир Владимирович, 18 августа 2011 00:28 
Павел Геннадиевич!
Ясна ли Вам разница - вопрос один (и меня совсем, пожалуй, не интересующий). А то, что получается написано в статье и в обсуждениях "авторитетно" - меня почему-то задевает (свербит, наверное ).

Про "приму к сведению" - спасибо, выбор статьи про пестициды для перевода не выдерживает никакой критики.
А если бы Вы держали в руках номера "Popular Science" (мне, к сожалению, пришлось) - может и расхотелось бы переводить.

И всли-таки переводить и публиковать бесцензурно довысвербит - придерживайтесь Science, Nature, PNAS, PRL.

"Пы.Сы." В статье увеличение дано к конкретному изображению и уместно (если обсуждать конкретно картинку так, как она реально воспроизведена в журнале).
"Увеличение", вырванное из контекста, вносит больше неразберихи, чем смысла.
Интересно - а смогу ли я сделать велосипед сам?...
Ребята, давайте жить дружно, обещаю читать статьи Павла Геннадьевича до публикации (или сразу после). Он все же хороший!
Владимир Владимирович, 18 августа 2011 08:52 
Да хороший, конечно!
Только публикации его (не все, к слову) бесцензурные порой грустны - как и научные статьи в нереферируемых или квазиреферируемых журналах.
А я злобный и ругливый

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Медь с дорожки микросхемы
Медь с дорожки микросхемы

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

I МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ
14-15 октября 2019 года состоится школа - конференция молодых ученых - I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019).

Золото России на Международной Химической Олимпиаде
30 июля в Париже завершилась 51-я Международная химическая олимпиада. Она была рекордной по числу участников - 309 школьников из более, чем 80 стран. Олимпиада прошла под девизом "Двигаем науку вместе" ("Make the science together"). Сборная России на олимпиаде завоевала 4 золотые медали и в медальном зачете поделила 1-2 место с командой Кореи. Победителями стали Михаил Матвеев (Вологда) и три москвича - Даниил Бардонов, Алексей Шишкин и Никита Чернов.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.