액상투과전자현미경의 액체 두께 조정 시 진공의 정밀 제어 솔루션

1.비례 압력 조절기가 전자 현미경에 적용될 수 있는 이유는 무엇입니까?

최근에는 투과전자현미경, 마이크로나노공정 및 박막제조기술을 기반으로 한 액상투과전자현미경 기술을 활용하여 다양한 나노미터 해상도 스케일의 마이크로 실험 플랫폼을 구축하고 새로운 나노 특성화 기술 및 관련 분야를 개발하고 있습니다. 많은 분야에서. 표준 액체 셀은 절연 물질로 지지되는 두 개의 전자적으로 투명한 질화규소(SiN) 필름 창이 있는 실리콘 마이크로칩이며, 액체 샘플은 두 창 사이에 채워져 있습니다.

이론적으로는 마이크로칩 사이의 스페이서에 의해 액체 두께를 설정할 수 있지만 실제 관찰에서는 마이크로칩을 투과전자현미경의 초고진공 환경에 배치해야 하므로 멤브레인 창 내부와 외부의 압력이 달라집니다. 그 차이로 인해 멤브레인 창이 변형되고 팽창하여 액체 두께가 변하게 되며 이러한 변화는 종종 여러 번 초과됩니다.

따라서 기포가 생성되지 않는 한 이러한 두께 변화는 관측 해상도에 심각한 영향을 미칩니다. 또한 기둥을 사용하여 상단과 하단 멤브레인 창을 연결하여 팽창을 최소화할 수 있지만 이러한 종류의 액체 풀은 두께가 고정되어 관찰을 위해 서로 다른 샘플을 적재할 수 없으므로 보편적이지 않고 적용 가능하지 않습니다.

이론적으로는 마이크로칩 사이의 스페이서에 의해 액체 두께를 설정할 수 있지만 실제 관찰에서는 마이크로칩을 투과전자현미경의 초고진공 환경에 배치해야 하므로 멤브레인 창 내부와 외부의 압력이 달라집니다. 그 차이로 인해 멤브레인 창이 변형되고 팽창하여 액체 두께가 변하게 되며 이러한 변화는 종종 여러 번 초과됩니다.

따라서 기포가 생성되지 않는 한 이러한 두께 변화는 관측 해상도에 심각한 영향을 미칩니다. 또한 기둥을 사용하여 상단과 하단 멤브레인 창을 연결하여 팽창을 최소화할 수 있지만 이러한 종류의 액체 풀은 두께가 고정되어 관찰을 위해 서로 다른 샘플을 적재할 수 없으므로 보편적이지 않고 적용 가능하지 않습니다.

액상전자현미경으로 액체 시료의 조절 가능한 두께에 도달하려면 액체 풀의 막 창 내부와 외부 사이의 압력 차이를 정밀하게 제어해야 합니다.

이 기사에서는 액체 풀 내부의 진공도 제어를 위한 해당 솔루션을 제안합니다. 진공도의 고정밀 제어는 동적 균형 방법을 채택하여 0.1~100kPa 범위 내의 모든 진공도에서 ±1%의 제어 정확도를 달성할 수 있으며 액체 샘플 두께를 정밀하게 조정 가능하고 일정하게 제어할 수 있습니다.


2. 솔루션

이 문서에 설명된 솔루션은 위에서 언급한 동적 균형 방법을 사용하여 액체 샘플의 진공도를 제어합니다. 차이점은 더욱 구체화되어 구체적인 구현 계획과 엔지니어링에 대한 자세한 설명이 제공된다는 점입니다.

두께 조정이 필요하며, 진공도 제어 정확도는 ±1% 이상이어야 합니다. 장치는 그림 2에 나와 있습니다.



도 2에 도시된 액상전자현미경에서 액체시료의 두께를 조절하는데 사용되는 진공제어시스템은 주로 진공게이지,KAOLU 의 비례 압력 조절기, 진공 펌프, 진공 압력 컨트롤러, 컴퓨터 및 해당 소프트웨어. 각각의 기능과 세부 사항은 다음과 같습니다.

(1) 진공 게이지: 액체 시료의 진공도를 정밀하게 측정하는 데 사용됩니다. 진공 게이지는 측정 정확도가 높은 박막 커패시터 진공 게이지를 채택합니다. 전체 규모의 진공 측정 요구 사항을 충족하기 위해 범위가 다른 두 개의 진공 게이지가 장착되어 있습니다.

(2)KAOLU 의 비례 압력 조절기: 흡입 및 배기 흐름을 정밀하게 조정하는 데 사용됩니다.KAOLU 의 비례 압력 조절기스테퍼 모터로 구동되는 고속 니들 밸브입니다. 0~10V의 아날로그 전압 신호를 통해 1초 이내에 니들 밸브 개방을 정확하고 신속하게 조정할 수 있어 고정밀 유량 조정이 가능합니다.
소규모 기업에 매우 적합합니다. 차원 공간 내의 진공 제어. 장착KAOLU 의 비례 압력 조절기진공도의 고정밀 제어에 도달하기 위해 흡입 및 배기 흐름을 각각 조정합니다.

(3) 진공 펌프: 진공원으로 사용됩니다. 진공원으로는 투과형 전자현미경 전체에 진동과 소음이 미치는 영향을 줄이기 위해 일반적으로 저공해 건식 진공 펌프가 사용됩니다.

(4) 진공 압력 컨트롤러: 진공 게이지의 측정 신호를 수신하여 자동으로 제어하는 데 사용됩니다.KAOLU 의 비례 압력 조절기 PID에 의한 진공도 설정 값에 따라 액체 샘플의 진공도가 설정 값에 신속하게 도달하고 오랫동안 일정하게 유지할 수 있습니다.

0.1~1kPa 범위의 고진공도 제어를 위해 컨트롤러는 10Torr 범위의 진공 게이지 1의 신호를 수집하는 동시에 배기용 전자 니들 밸브를 완전 개방 상태로 고정해야 합니다.

1~100kPa 범위의 저진공도 제어를 위해 컨트롤러는 1000Torr 범위의 진공 게이지 2의 신호를 수집하는 동시에 수정해야 합니다.KAOLU 의 비례 압력 조절기특정 개방 상태에서 공기 흡입을 위해 컨트롤러가 제어합니다. KAOLU 의 비례 압력 조절기배기용.

(5) 컴퓨터 및 소프트웨어: 컴퓨터는 진공 압력 컨트롤러와 통신하는 데 사용되며 컴퓨터 소프트웨어는 다음을 통해 진공 압력 컨트롤러에 대한 다양한 매개 변수 설정, 작동 제어 및 디지털 표시, 그래픽 표시 및 공정 매개 변수 저장을 수행할 수 있습니다. 인터페이스.

진공압력 조절기는 단독으로 진공도를 조절하는 것도 가능하지만, 조절기에 있는 버튼을 통해 수동으로 조작해야 하므로 복잡하다. 그러나 컴퓨터 소프트웨어를 통해 컨트롤러를 작동하는 것이 더 직관적이고 간단합니다.

액체 두께 조정 및 제어의 고정밀 요구 사항을 충족하기 위해 위 핵심 구성 요소의 주요 기술 지표는 다음과 같습니다.

(1) 진공 게이지: 박막 커패시터 진공 게이지, 측정 범위는 각각 10Torr 및 1000Torr입니다. 진공 측정 값의 정확도는 0.25%입니다.

(2)KAOLU 의 비례 압력 조절기: 스테퍼 모터에 의해 구동되고 제어 신호는 아날로그 전압 또는 전류 신호이며 완전 폐쇄에서 완전 개방까지의 전체 응답 시간은 1초 미만이며 반복성은 ±0.1%보다 우수하고 밸브 코어는 부식 방지됩니다. .

(3) 진공 압력 컨트롤러: 24비트 AD, 16비트 DA, 0.01% 최소 출력 백분율, 자체 조정 기능이 있는 PID 매개변수, RS 485 통신 및 표준 MODBUS 통신 프로토콜, 컴퓨터 제어 소프트웨어 장착.

4. 결론

액상투과전자현미경은 액체의 나노재료 공정을 실시간으로 모니터링하기 위한 기본 기술이 되었습니다. 투과 전자 현미경의 액체와 고진공 사이의 압력 차이로 인해 질화 규소 멤브레인 창은 일반적으로 구부러져 있으며 이는 액체 풀을 조정하여 조정할 수 있습니다. 진공 압력을 사용하여 액체 두께를 동적으로 조정함으로써 고해상도 이미징을 위해 중앙 창 영역에 매우 얇은 액체 층이 생성됩니다.

본 논문에서 제안한 솔루션을 통해 액체투과전자현미경에서 마이크로칩 액체 샘플의 다양한 두께를 자동으로 조정하고 일정하게 제어하기 위한 독립적인 진공도 제어 장치를 구축할 수 있으며 높은 제어 정확도를 달성할 수 있습니다.

또한 액체 풀 내부의 고정밀 자동 진공 제어는 프로그래밍된 방식으로 액체 두께의 동적 변화 가능성을 제공하며 이는 확산 제한을 극복하고 대량 용해 조건을 달성하는 데 매우 도움이 됩니다.

요약하면, 이 솔루션은 액상 투과 전자 현미경 실험에서 액체 두께를 측정하고 동적으로 조정하기 위한 기본적인 방법을 제공하여 새로운 실험 설계와 용액 화학의 더 나은 제어를 가능하게 합니다.

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