主题:【第十四届原创】记一Gatan 652双倾原位加热杆维修

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Gatan 652双倾原位加热杆倾转机构损坏维修



  原位透射电镜技术虽然上世纪六七十年代就已经被研发出来,但近些年却有越发热门的趋势,近年材料科学领域不少优秀的成果都来自原位透射观察。相比现在比较热门的原位气氛、液相等技术,原位加热则是一个比较老的技术,最早的TEM原位主要就是原位加热观察。尽管TEM原位加热并不是新技术,但也有不少新的成果出自原位加热,仍然是值得研究的一个方向。

  Gatan652原位加热样品杆(如图1)采用的是较为传统的炉式加热方案,虽然不如现在的芯片加热精确度高,但优点是可以直接对常规φ3透射样品进行加热观察,不需要高成本的FIB制样,实验和操作成本都比较低。实验室的这个样品杆在角落里放了五年,拿出来仔细检查了一番,发现是倾转部件损坏,这种状态下加热炉没有得到良好固定,使得加热的样品高温下更容易漂移,也无法作为单倾使用。既然五年无人问津,预计没人愿意出这个高昂的原厂维修费用,遂自行捉摸进行了“粗糙的”维修尝试。

Gatan 652双倾原位加热样品杆

图1 Gatan652双倾加热样品杆


  如图2所示,样品杆β角的倾转是通过电机驱动中心轴的齿轮转动,撬动加热炉倾转的。经过检测加热线路及测温电偶部分均正常,因此只要修复倾转功能就可以正常使用了。由于需要高稳定性,使用说明书上说了连接加热炉的部件为低膨胀材料,加上目测推断带动加热炉倾转的这个部件最可能是氧化锆陶瓷。通过与同期的的Gatan 636低温样品杆进行对比,可以发现是倾转带动杆(不知道该叫啥,暂且这么叫吧)前端断裂,球状部分已经不见了(见图3)。试过直接将剩余部分怼在加热炉上,但是无法正常倾转,因为没有那个球状前端,与炉体的接触就是个大问题,而且这样极不稳定,不利于原位现象的捕捉。我们也可以参考低温杆画出这个带动杆来,如果能找到人给我加工出来就是最好不过了。


倾转原理

图2 Gatan652样品杆倾转原理



图3 倾转带动杆损坏及参考图


  然而,在万能的某宝各种询问之后,得到的答复都是加工不了,都说这玩意儿太小了,搞不了。难道就此罢手,当然是不可能的,还没能感受到折腾成功之后的喜悦,不能轻易放弃。既然没人能够给我加工,那我可不可能自己加工呢,于是开始尝试。首先尝试自己烧结无果,因为模具我做不出来,确实太小了。然后开始尝试用陶瓷棒加工成接近的形状。某宝购买材料及工具:0.8*100 mm氧化锆陶瓷棒一根(花费35元钱),18 mm金刚砂切割片(连杆带10片锯片花费10元钱),775型小台钻(记得是70元,电源都没带,拿笔记本电源插上用了)。经过三天的努力,成功打磨出一个接近尺寸的部件,并成功装到了样品杆上。


图 4 简单粗糙维修材料及工具(实图忘拍了)


图5 维修完成效果(手工打磨陶瓷棒过程及成品也忘记拍摄,测温电偶丝也被我搞的有点变形)

  尽管过程是比较折腾的,但是利用自行修复的样品杆,发出了个人的第一篇一区论文,而且能够让角落吃灰五六年的样品杆重新被利用起来,也算是感受到了折腾后的喜悦。通过这次维修也发现,其实真正敢于动手,愿意动手,不少看起来比较精密的仪器也并非多么的神秘。像这种动辄百万的原位样品杆,如果官方原厂维修可能数万刀的费用,别看就是一小个部件,垄断的价值就是高昂的。

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imrszl
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龙哥要是现在修理就不用那么费劲了,所里刚买了飞秒激光,今天上午培训来着。
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原文由 imrszl(Ins_509a97bd) 发表:
龙哥要是现在修理就不用那么费劲了,所里刚买了飞秒激光,今天上午培训来着。
不修了,以后可能也没有设备给我修了!