Анализ служебного назначения электронного микроскопа ЭМ-125 для проведения исследований микроструктуры и фазового состава в широком диапазоне увеличений без нарушения фокусировки

1 Технологическая часть.

1.1 Анализ служебного назначения изделия, узла, детали. Описание конструктивных особенностей детали и условий её эксплуатации

Электронный микроскоп ЭМ-125 предназначен для проведения исследований микроструктуры и фазового состава в широком диапазоне увеличений без нарушения фокусировки, в режиме селекторной диафрагмы, в режиме микродифракции и малоугловой дифракции, а при наличии дополнительного устройства - в режиме дифракции высокого разрешения. Микроскоп позволяет производить визуальные наблюдения и фотографировать изображение объекта в широком диапазоне увеличений.

Электронный микроскоп ЭМ-125 может работать в следующих режимах:

-  в светлом поле «на просвет»;

-  в тёмном поле «на просвет»;

-  микродифракции;

-  малоугловой дифракции;

-  дифракции высокого разрешения;

С помощью ЭМ-125 можно получать информацию о микроструктуре материалов, дефектов в кристалической решётке, морфологии и структуре границ.

В ЭМ-125 автоматизированы процессы управления вакуумной системой, системой формирования изображения, фотографирования.

Микроскоп оснащён цифровой индикацией увеличения и длины дифракционной камеры. В процессе фотографирования фотопластинка маркируется восьмиразрядным кодом, содержащим следующую информацию: код оператора, номер эксперимента, увеличение или длину дифракционной камеры, режим работы электронного микроскопа, ступень ускоряющего напряжения.

Электронный микроскоп состоит из

-электронно-оптической системы со стендом вакуумной системы;

-электропитание;

-автоматические системы управления вакуумной системой;

-система охлаждения линз.

Прибор может быть использованв физике, металловедении, кристаллографии, химии,геологии,биологии,медицине.

Условия эксплуатации

1 температура окружающего воздуха                                                                                                  20±5°С

2 относительная влажность воздуха                                                                                                  65±15%

3 атмосферное давление                                               100±5 кПа

4 максимальная амплитуда виброскорости пола

в диапазоне частот 5-30 Гц                                           не более 0,2 мм/с

5 действующеее значение напряженности переменного

 магнитного поля                                                        не более 0,25 А/м

6 расход воды                                                                                                                               0,24м³/ч

7 температура охлаждающей воды                                   15±5°С

8 электропитание                                                       U=220 В f=50 Гц

Техническая характеристика

1 разрешающая способность, нм:

- по кристаллической решётке                                       0,2

- по точкам                                                               0,3

2 диапазон электронно-оптического увеличения                  100 ^х - 800000 ^х

3 ускоряющее напряжение, кВ                                                                                     25;50;75;100;125

4 нестабильность ускоряющего напряжения, мин ^-1                не более 2х10 ^-6

5 нестабильность тока объективной линзы, мин ^-1                не более 1х10 ^-6

6 скорость загрязнения объекта, нм/с                             не более 0,2х10 ^-3      

7 угол наклона пучка                                                   3 ^о

8 остаточное давление в области источника электронов

 и камеры объектов, Па                                                 не более 2,7 х 10 ^-11

9 габариты, мм                                                           950 х 2000 х 2500

10 масса, кг                                                               1750

Электронный микроскоп представляет собой сложный электронно-оптический прибор, включающий в себя электронно-оптическую систему (колонну), вакуумную систему, систему электропитания и систему охлаждения.

Исследуемый объект устанавливается в держатель объекта и вводится в колонну через шлюзовое устройство гониометра.

Изображение объекта формируется на экране электронного микроскопа в тубусе и может быть зарегистрировано на фотопластинке или фотоплёнке в фотокамере. Управление всеми режимами работы микроскопа осуществляется с помощью ЭВМ и пультов управления.

Вакуумная система предназначена для откачки колонны и поддержания в ней рабочего вакуума.

Система охлаждения обеспечивает подачу воды для охлаждения элементов вфкуумной системы, колонны микроскопа и системы электропитания.

Колонна микроскопа состоит из источника электронов, конденсорного блока, объективной линзы, проекчионного блка и тубуса. Колонна крепится на плите, которая установлена на станине. Опорные стойки ограничивают амплитуду колебаний плиты. Под плитой крепится фотокамера.

Конструкция источника электронов разработана с учётом получения высокой стабильности работы, длительности работы без разъюстировки и достижения минимального рентгеновского излучения.

Источник электронов состоит из верхнего и нижнего корпусов. В верхнем корпусе расположен изолятор с высоковольтным кабелем и катодный узел.

На верхнем корпусе установлено кольцо, соединенное с подъёмным устройством. Кольцо соединено с верхним корпусом винтами.

Верхний корпус, при необходимости, можно поднимать и отводить в сторону. Для этого нужно вывинтить четыре винта, которые крепят верхний корпус к нижнему. При установленных винтах источник электронов сожно поднимать полностью.

В нижнем корпусе расположены анод, отклоняющая система пушки, шлюзовое устройство источника электронов и электромагнитный вентиль для откачки источника электронов на предварительный вакуум и напуска воздуха.

Ускоряющее напряжение подаётся на источник электронов высоковольтным кабелем. К высовольтному источнику кабель крепится гайкой.

Шлюзовое устройство источника электронов состоит из электродвигателя, который вращает винт и перемещает ползун и заслонку по направляющей. Ползун и заслонка соединены между собой винтом.

Источник электронов устанавливается на конденсор.

Для выполнения дипломного проекта принят нижний корпус источника электронов ЦФ8.036.689. Чертёж данной детали приведен в приложении А.

На рисунке 1.1 приведен эскиз детали с указанием номеров поверхностей, имеющих следующее назначение:

1 - нижний торец детали, является свободной поверхностью;

2 - является основной конструкторской направляющей базой;

3 - является основной конструкторской установочной базой;

4 - свободная поверхность, обеспечивающая точность установки источнока электронов на конденсор;

5 - свободная поверхность;

6 - сопрягающаяся исполнительная поверхность,  с помощью которой осуществляется откачка газа из системы;

7 - вспомогательная конструкторская база. Сопрязается с уплотнительным кольцом и вакумопроводом;

8 - обеспечивает более лёгкую посадку уплотнительного кольца;

9 - облегчает сборку;

10 - канавка под уплотнительное кольцо;