自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

虽然说之前也看到了很多十分厉害的DIY视频,但是看到这个的时候我还是瞬间就跪了……

一个名叫Ben Krasnow的工程师自己做了一个扫描电子显微镜!这可是电子显微镜啊,绝对不是摆弄几个玻璃镜片就能搞定的事情,简直是有史以来最难的DIY项目了……

要知道,在实验室里,扫描电镜也是高端大气的存在,一台就几十万甚至上百万,学生们要想用还得登记排号……而你竟然说你自己做了一个??(而且2011年就做出来了……)

下面这位就是作者,以及他自己做的电镜:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

玻璃罩子里面的是核心部件,其他那些大坨的东西是真空泵和电源,另外因为泵在工作时会过热,所以他还加了冷却。

主体部分特写:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

看起来似乎有模有样呢 (●—●)

这东西花了他大约100小时时间,制作期间所有的周末全都一心扑在做电镜上。至于花费嘛,大约是1500刀,看起来已经算是十分便宜了呢。

所以,这电镜到底是怎么做出来的?

首先,我们会在图上看到一个钟形的玻璃罩子,这是用来隔绝空气的。电子显微镜要在真空环境下工作,因此Krasnow用这个的罩子罩住了所有的关键部件,然后接上泵给内部抽真空。

罩子里面都有什么呢?首先我们会看到一根直立的铜管,在铜管的上方,是他自己制作的“电子枪”,也就是发射电子的源头。

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

电子枪的关键部件是一个纤细的钨丝,把钨丝通电加热到高温(2800K左右),它就可以发射电子。

这些电子会替代光学显微镜的光束来进行成像,但它们还不能直接用来照射样品。现在的电子束还比较散,而扫描电镜需要非常集中的电子束。所以接下来要经过的部件是汇聚电子束的“透镜”。可以简单理解为类似光学透镜那样,但是当然原理是不同的,实际上汇聚电子束用的是磁透镜。

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

经过了透镜之后,电子束会“扫描”样品的表面。接下来,要检测的一个重要的对象是样品表面发出的“二次电子”,这些二次电子能很好地体现物体的表面结构。

在这个DIY电镜中,放样品的地方如下图所示:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

接下来,就要收集样品的信号了,在下图中指出的右边这一坨就是一个检测器。首先它需要用高电压把需要检测的电子们都吸引过来,轰击闪烁体产生闪光,并经过光导管、光电倍增管,最终变成放大的电信号。

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

二次电子检测器示意图

最终,他把这些信号显示在了示波器的荧光屏上。

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

所以,最终结果如何呢?就是下面这个样子:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

还有这样:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

(这一坨据说是个项链)

而我们平时见到的电镜照片是这样的:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

_(:з」∠)_

好吧,作者本人也承认,这个DIY电镜无论是分辨率还是放大倍数,其实都还远远不能与市面上的产品相比。他在示波器上显示的,也只是一些结构简单的图像而已。

但是说实话,他能够成功地把它做出来,还能用,这已经非常非常厉害了!现在市面上的电镜毕竟技术要成熟得多。

在他的油管频道Applied Science中,一共用了五个视频来介绍这个DIY项目(可见是多么复杂……),有兴趣可以找来看看。

顺便说,这个人平时也会用电镜(当然这回是成熟产品了)拍一些有意思的东西,比如下面这个黑胶唱片与唱针的动图就是他的作品:

自制一台扫描电子显微镜,厉害炸了!

(这是我的膝盖,别客气请拿走吧!)

参考:http://www.popsci.com/diy/article/2011-07/you-built-what-scanning-electron-microscope

原理图来源:http://www.jeol.co.jp/cn/words/semterms/sem_cn-a_z.pdf

原标题:厉害炸了!一个自制扫描电子显微镜的人

来源:酷炫科学

编辑:Dannis

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