电镜核心部件专题|EDWARDS谈“不简单”的真空泵技术

前记：近五年来，在国家政策支持下，中国电镜产业化发展之路上多点开花，电镜、电镜功能附件装置与设备、电镜制样等方面不断有新的产业化技术涌现。其中不仅包含扫描透射电镜、场发射扫描电镜、聚焦离子束显微镜、透射电镜原位研究系统等重要技术的商品化，也不乏场发射枪、高压电源、光阑等电镜关键部件的攻克。在中国电镜技术产业化呈现百花齐放、国家对电镜设备产业化问题高度重视背景下，仪器信息网也别策划电镜技术系列征稿活动，共同探讨中国电镜产业技术、市场的机遇与挑战。相关投稿将整理至对应专题展示，并在仪器信息网相关渠道推广，欢迎大家投稿，电镜技术、市场相关均可（投稿邮箱：yanglz@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：15311451191，同微信）。

本期主题为“电镜核心部件技术”，对应专题如下（点击图片进入专题），相关约稿将陆续上线，欢迎关注。

以下为EDWARDS供稿，EDWARDS是百年专注于真空和尾气处理解决方案的制造及供应厂商，服务于半导体、平板显示、可再生和存储能源、科学分析仪器、制药和冶金等先进行业。 EDWARDS与主流分析仪器制造商多年的合作经验，使其对真空技术在电镜分析中的作用有着深刻理解。以下，EDWARDS分享了对真空技术的看法及相应解决方案。

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电镜中的真空技术与解决方案

供稿：EDWARDS（埃地沃兹）

一张漂亮的电镜照片，离不开高真空甚至超高真空环境，不管您留意到它的存在与否。

电镜照片的质量与高真空环境之间到底有什么样的神秘关系呢？让我们从电镜的结构和工作原理上一探究竟。

无论您在用的是扫描电镜还是透射电镜，它们都是使用一束电子束照射样品上并产生信号，这些信号被检测器检测到，然后被转换成图像，就是我们平常见到的SEM或者TEM照片了。说起来容易，做起来可就没有这么容易了。科研苦不苦，你我最清楚！

电镜的测试腔内（见图表1 电镜的内部基本结构），无论是产生电子的电子枪，还是将产生的电子进行聚焦的电子透镜，抑或是控制和微调光束位置的电磁线圈，再或者是检测信号的检测器，都必须位于一个高真空甚至超高真空的腔室（镜筒）内。如果真空压力达不到要求，产生电子的灯丝会烧断；如果真空压力达不到要求，电子束与大量残留的空气分子发生碰撞而产生散射，最终导致电子束中的电子无法达到样品，得到的图像也失去了意义；如果真空压力达不到，将大大降低检测器接收信号的效率。

图表1.电镜的内部基本结构（*图片来源于网络）

因此，为了使得电子在测试腔内可以畅通无阻地移动，电子显微镜的真空压力需要达到1E-7bar，甚至1E-10mbar的超高真空。正是因为高真空和超高真空环境的存在，使得我们可以把研究对象放大少则几万倍，多则几十万倍。

在如此高的放大倍数下，试想一下，如果有些微的震动，拍出的照片“雾里看花”；如果有些微的震动，电子束的定位出现“错乱”，得不到指定位置的信息。因此，在选型真空产品时，不但要满足获得一个高真空或者超高真空环境，同时还要保证所用真空产品能够使得整个系统处于极低振动的环境当中。

获得一个高真空和超高真空的环境来之不易，所以，在满足真空压力和低震动的情况下，同时需要确保所选的真空产品质量具有高的可靠性。

EDWARDS针对电镜行业的真空解决方案

EDWARDS是百年专注于真空和尾气处理解决方案的制造及供应厂商，我们服务于半导体、平板显示、可再生和存储能源、科学分析仪器、制药和冶金等先进行业。

EDWARDS与主流分析仪器制造商多年的合作经验，使我们对真空技术在电镜分析中的作用有着深刻理解。EDWARDS针对不同的电镜应用可提供量身定制的解决方案。

图表2.全套真空解决方案  

真空系统的洁净程度直接决定了电镜照片的质量，因此，前级泵的选择至关重要。EDWARDS率先推出了具有波纹管密封技术的nXDS涡旋干泵，是业内公认可提供洁净真空的前级泵。nXDS具有维护周期长、运行噪音低、极限真空好等多重优点，已经在国内外多家电镜产品上广泛应用。除此之外，还可提供多级罗茨nXRi, 隔膜泵等多种选择以满足客户的定制需求。

图表3. nXDS

在电镜真空系统中，保证高压系统的正常使用的同时，尽可能降低背景噪音的影响，从而获得一个优质的分子流真空环境是所有厂家追求的目标。分子泵作为最常用的高真空获得设备，也同时承担着多种责任，例如：进样腔、样品腔、电子枪等部位真空要求不一致，这就需要真空泵具有分流的设计，可以提供不同的真空度。同时电镜的超高分辨率也决定了分子泵需要有低振动的属性。EDWARDS推出的nEXT系列分子泵可充分满足以上需求，并已大量应用于不同类型的电镜中，如nEXT85系列在台式电镜中，nEXT240系列在钨灯丝电镜中的应用。

图表4. nEXT系列

在一些高端电镜中，甚至用到了超高真空，此时，离子泵成为了首选。Edwards提供一列不同抽速，不同应用的离子泵，尤其是电镜专用系列，获得了广泛的认可。电镜版离子泵内置了EXIMO屏蔽罩，有效降低放射电流和离子泵磁场对电子枪的污染和影响；此外，离子泵内部增加了额外的放电柱，大大提高了离子泵在超高真空下的启动能力。

图表5. Gamma离子泵

真空测量在电镜真空系统中同样不可或缺，Edwards拥有多年真空规管生产经验，可提供全系列真空规，测量范围覆盖1000 mbar到2E-12mbar，满足您各种需求。

EDWARDS一直秉承着 “致力于科学，忠实于用户” 的宗旨，今后也将不断突破、不断进取，努力为客户提供更加完善的科学真空解决方案。