ジャンクで目指す
走査型電子顕微鏡のページ
その１４：予備実験と装置の製作
２０１５年
８月１日
蛍光面にランダムに出ている発光はフィラメントとウェネルトの間から漏れているようなので、アルミテープを貼ってシールドしてみます。
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フィラメントが固定されている白色セラミックの上側から漏れるフィラメント光を遮光する黒ガラスです。溶接面のいらない遮光ガラスから作りました。
早速、実験します。ランダム発光は無くなりました。上に漏れてくるフィラメント光もかなり少なくなりました。スポットの形はなぜかＴ型です（笑）。また、フィラメント光と電子の発光は軸がずれています。
実験時の電圧はフィラメント１．７Ｖ、加速電圧５．５ｋＶです。バイアス抵抗は８〜９ＭΩくらいでしょうか？
電流計を入れてみましたが、ほとんどメータは振れません。壊れたようで、振ってると何やら銅色の線が出てきました。分解してみると後ろ側のぜんまいバネが焼損していました。初めからほとんど振れなかったのですが、いつ壊れたか不明です。焼損したのは大気圧にリークして高圧電顕が壊れた時でしょうか。
ちょっと気が早いですが、レンズ用の永久磁石を購入しました。右の四角いのはレンズ用ではなく、ベルジャーを通して回転動作を伝えられないか試に購入した磁石です。たとえば、蛍光面を上下するとか。非接触モーションフィードスルーですね。まあ、飛んでいる電子の軌道にも影響しそうですが〜
オシロを電源にして実験していたので、高圧ケーブルが足らなくなりそうです。同じ高圧ケーブルをオヤイデから追加購入しておきました。
８月２日
フィラメント光と電子発光の軸ずれの件です。実体顕微鏡で軸を確認して微調整しましたが、あまり変わらず。
間違えて、高圧を出したまま、粗引き圧力まで下げてしまい、また高圧電源が壊れました。今度はダイオード１つだけショートしている見たいですが、念のため、全ダイオードを交換しておきました。
この週もガレージ内は４０度くらいになっています。朝６時くらいに作業を開始して１０時くらいまで作業可能です。それ以降は夜の７時くらいになると作業ができます。
８月９日
アライメント調整でフィラメントを少し曲げようとしたところ、脆くなっていて折れました。ある程度使用した後に曲げるのは無理みたいです。
モノタロウで購入の新しい電子銃用の内径１８ｍｍウェーブワッシャと電磁レンズ用の４．８ｍｍのドリルと５．０ｍｍのハンドリーマです。
大分前に別の用途で買った１８．０ｍｍのＰ１．５の細目タップです。
８月１０日
新しい電子銃を作ります。ネジでフィラメントとウェネルトの間隔を調整できるようにします。下記は夏休み前の通勤途中で書いたメモ書きの設計図です（笑）。
材料は直径４２ｍｍのアルミ５０５６材です。今回は電子が逃げていかないように、ウェネルトを筒状にしてみます。初めにウェネルトの上側です。１６．５ｍｍで穴ぐりします。
１８ｍｍの細目タップでネジを切ります。芯押で押しながらモンキーレンチで切り込んでいきます。右はネジが切れたところ。
続いて、ウェネルトの下側です。１８．０ｍｍの１．５ｍｍピッチで雄ネジを切ります。外径加工をします。
旋盤のネジ切ギアをピッチ１．５ｍｍに変更して、試し切りします。ピッチゲージで確認、問題ないです。
少しづづ切り込んでいき、上側とうまく嵌るようになりました。下側の中穴は１４．５ｍｍです。
８月１１日
ウェネルト下側に０．６ｍｍの穴あけを行い。外径も加工します。ウェネルト下側には回しやすいようにローレット加工します。黒ガラスで新しいフィラメントベースも作りました。
インデックス盤に挟んで１２０度の固定穴加工を行いました。フィラメントベースを入れて、ウェーブワッシャを挟んで仮組みしてみます。下側を回すと、フィラメントとウェネルトの距離を調整できます。
実体顕微鏡でアライメント調整できるように透明ガラスでフィラメントベースを作り直しました。
８月１３日
電子銃部をホルダに固定するアクリル絶縁プレートを自作レーザ加工機で作製します。Ｑｃａｄで図面を書きます。
５ｍｍ厚のアクリルから絶縁プレートを２枚作製しました。１枚は実体顕微鏡でアライメントを調整する台です。
仮組みしてみます。黒アクリルの方がフィラメント光が漏れなくて良かったです。
８月１３日
厚めに作っておいた、ウェネルトの厚みを調整します。大体０．６〜０．７ｍｍ位になっていると思います。
次にアノードを作ります。中穴と外径を加工します。
８月１４日
突っ切って、ひっくり返し１．０ｍｍでセンタに穴あけします。
センタ穴の面取りはセンタドリルを使いました。フライスにインデックスを載せて固定用の穴を１２０度で開けます。
ウェルネルトとアノードを仮組みしてみます。
スペーサは５ｍｍのものを重ねてあり、いまいちなので、ホームセンタで６ｍｍのアクリル棒を購入して、とりあえず２０ｍｍで作製。絶縁プレートもちょっと薄いですが、２ｍｍ厚の黒アクリルで作り直しました。
８月１５日
フィラメントベースを透明ガラスにしたので、フィラメント光が漏れないように黒アクリルでカバーを作ります。Ｑｃａｄで図面を書いてレーザ加工しました。
絶縁プレートとホルダは２点から４点止めにしてスペーサをアクリル棒で作りました。長さは７ｍｍです。
８月１６日
ベルジャーベースに新しい電子銃部をセットします。フィラメントの高さが低いのでウェーブワッシャは省略しています。
加速電圧４ｋＶ、フィラメント電圧１．９Ｖ。スポットは円ではなく一部欠けています。
ウェネルトの下側を回してフィラメントに近づけてみます。発光が強くなります。発光は上と同じく、一部欠けていますが、強さ的にはなかなか良い感じです。
バイアスやフィラメント電圧、加速電圧をいろいろと調整していたところ、放電音がして、熱電対真空計の粗引き側が動かなくなりました。２つのサーミスタ温度計も無表示になりましたが、これはリセットした所、正常に復帰しました。
ケーブルを入れ替えると、粗引き側が動作します。熱電対真空ゲージ本体が壊れたみたいです(泣）。Ｅｂａｙで再度購入する必要があります。
８月２２日
フィラメントの加工用ジグを作りました。見えにくいですが、アクリルにフィラメントの形がケガいてあります。
先週のフィラメントは寸足らずで、ウェーブワッシャが入れられなかったので、ジグを使って新たにフィラメントを作製しました。
ウェーブワッシャを挟んで新らしいフィラメントで実験をします。先週の放電で粗挽き側の真空計が壊れたままですが、１つ残った方でベルジャーの圧力は分ります。新たらしいフィラメントはアライメントがイマイチでした。
８月日
以前の板状ウェネルトです。良く見ると虹色に着色されています。多分、タングステンが蒸発して飛んだ跡と思われます。
レンズ用のマグネットと一緒に購入した角型マグネットで非接触モーションフィードスルーを作ってみます。５ｍｍのアクリルをガスバナーで加熱し、ベルジャーの内側に合わせて曲げます。ベルジャーの内径は約２５０ｍｍです。右はいらない所を切り取って正方形に加工したところ。
曲げたアクリルをフライス盤のバイスに固定してＣＮＣで２０ｘ２０ｍｍの磁石が回る段加工をします。
段加工をしたアクリルをベルジャーの内側にセットして、２個の角型磁石で挟みます。外の磁石を回すと、中の磁石も回ります。伝えられる力はそこそこで、細い軸ならギア無しでも３インチの蛍光面を糸で巻き上げられそうです。早速、電子を飛ばして、磁石を回してみます。遮光ＢＯＸに入れなくてもスポットが明るいのデジカメに写ります。磁石を回すとスポットが０．５ｍｍ位ずれるのが確認できました。この磁石は強力なネオジムなので１０ｃｍ位離れていますが、電子の軌道に影響を与えます。電子の広がりを確認するためなら実用になりそうです。
アライメントを再度調整したところ、ほぼ真ん中でほぼ円形で発光しています。ただし、何かちらちらしているように感じます。加速電圧が何処かでリークしているのかもしれません。次回、オシロで測定してみます。
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