氏真空计

记者14日从中国航天科技集团有限公司五院510所（以下简称510所）了解到，由李得天院士挂帅，510所牵头负责，东北大学、兰州文理学院、沈阳真空技术研究所、北京卫星环境工程研究所、中国计量科学研究院等共同参与制定的我国真空测试计量领域首项国际标准《磁悬浮转子真空计的规范、校准和测量不确定度》于8月5日正式发布实施，实现了我国在该领域国际标准方面“从0到1”的突破。　　据了解，国际标准制定过程大致分为6个阶段，即提案阶段、准备工作草案阶段、技术委员会草案阶段、征询意见草案阶段、批准阶段和印刷发行出版阶段。一项国际标准从提出文稿到批准为标准大致需要36个月以上。　　2019年6月，国际标准化组织真空技术委员会（ISO/TC112）在日本京都召开了工作年会。基于510所和李得天院士在真空测试领域的国际影响力，此次会议上中国争取到ISO 24477国际标准的主导制定任务。经过历时3年的精心组织实施，先后于2019年10月提交了工作草案（WD）并正式立项，2020年12月通过技术委员会草案阶段（CD）投票，2021年8月进入征询意见草案阶段（DIS），2022年3月进入批准阶段（FDIS），2022年8月进入最终印刷发行出版阶段（ISO）。　　此项标准在制定过程中，共有来自中国、德国、日本、美国、瑞士等计量技术机构科研单位的几十位专家学者参与了交流讨论。团队针对各国专家提出的意见建议逐一进行了答复并得到专家一致认可。　　510所拥有60年的真空技术研究和工程应用底蕴，依托真空计量及应用技术国际联合研究中心、真空技术与物理国防科技重点实验室、国防科技工业真空一级计量站等国家级平台。主导制定我国真空测试计量领域首项国际标准，是510所在该领域技术水平达到国际一流的标志，是该领域国际话语权的象征，也将是建设国际一流真空企业的重要基础。

真空，是很多化学实验和生物实验重要的条件之一，对于日常实验操作必不可少。但是各个实验室的真空供应方式各不相同，有些供应方式在真空性能、操作便利性、安全性、日常维护等方面可能已经不能满足实验室研发操作人员以及管理者的需求了，急需升级改造。整栋实验楼集中供应的真空不好用？改造安排→→VACUULAN局域真空网络采用集中式供应真空的化学或生物实验楼有很多，真空管路往往是在实验楼建造或装修初期就铺设进去的，这个过程中存在的一个很大问题是：建筑及装修设计者与后期实验操作人员之间的沟通缺失！最终，导致的结果是：虽然实验室内有真空供应，但是不符合或者根本达不到实验人员对真空的各种具体需求。传统的集中真空供应有哪些不利不便之处呢：VACUULAN局域真空网络不但可有效解决上述问题，而且可灵活地定制个性化方案，对现有实验室进行改造升级后，可极大改善实验人员的工作环境和实验感受！实验楼泵房的机械真空泵组不给力？改造安排→→VAC 24 seven化学隔膜泵站采用集中式真空供应的实验楼泵房里，一般配置大型的机械真空泵组，运行过程中会带来很大的震动和噪音。如果泵房靠近实验室，不停歇的震动和噪音会对实验操作过程以及研发人员的感受等带来沉重的负面影响；除此外，这种泵组在运行过中，往往还需要一些辅助设备：如备用泵、冷却及换热设备、辅助维护检修设备等，再加上自身的大功率消耗，因此运行成本相对较高且不环保。对于这种泵组，可核算抽速需求后，升级为环保且静音节能的VAC 24seven大抽速化学隔膜泵站：实验室太多水泵，味道太大？改造安排→→VACUULAN局域真空网络在化学教学实验楼或化学检测实验楼，几乎每个实验室都有几台甚至十几台真空泵，其中好多还是水泵，日常抽取的有机化学溶剂溶解在水泵的水箱中，如果不及时换水，实验室气味就会特别大，对于环境安全、实验的人员健康等方面，都极不友好。有些实验室为了减少由此带来的气味，将水泵的水箱直接放置于水池旁，一直不停地进自来水，一直不停地排水，造成了很大的水资源浪费和污染。对于多工位需求真空的实验室，改造VACUULAN局域真空网络，可以很好地解决以上问题。一台紧凑型泵可支持多个真空端口节省空间，实验室整洁干净降低成本和运营费用模块化设计，易于扩展、搬迁、改动实验室太多油泵，换油/漏油/返油问题？改造安排→→无油耐腐蚀螺杆泵在化学实验室，尤其是有机合成或者高分子相关实验室，当实验人员需要更低的压力，即对真空性能有更高要求时，往往会选用油泵来实现。但是油泵在使用过程中常见问题很多，如油箱被冷凝其中的化学溶剂腐蚀生锈、漏油、返油、真空度下降……对这些问题，只能通过频繁更换新鲜的泵油来解决，可是频繁换油大大降低了实验效率，也给实验操作人员带来了不必要的麻烦。升级替换为VACUUBRAND创新产品——无油耐腐蚀螺杆泵，各种因为“油”带来的问题将不复存在。以上几种改造方案，哪种更打动你呢？由于实验室仪器涉及领域众多，种类和型号也非常多，今天，小编有以下建议供大家参考，普兰德提供最新的实验室解决方案，拥有最广泛的的移液操作产品线，同时也致力于最新的真空技术，丰富的产品供您选择。VACUUBRAND GMBH + CO KG的总部位于德国韦特海姆（Wertheim），具有丰富的设计及制造真空泵的经验。作为真空领域的领导品牌，公司致力于新技术的不断拓展，使产品具有最完备性能及最佳性价比。我们提供一系列独特的以客户为导向的实验室级真空泵、真空规/控制器，可应用于粗真空及中真空领域。产品线包括旋叶泵、隔膜泵、化学防腐泵组、化学防腐隔膜泵、真空计、真空控制器、真空阀及配件和VACUULAN 真空系统。

前记：近五年来，在政策支持下，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。以下为安捷伦科技（中国）有限公司真空事业部供稿，安捷伦科技（中国）有限公司真空部门的前身——创建于1948年的瓦里安（Varian）在1957年发明了第一台溅射离子泵（SIP），大大拓展了当时的技术所能达到的真空度，使超高真空成为可能，因此安捷伦对于真空技术有着丰富的经验和深刻的理解。安捷伦为了满足电子显微镜系统高真空、低电磁噪声和低振动的要求，基于Varian Vacuum 产品的基础，开发了一系列的真空系统。以下，安捷伦分享了对真空技术的看法及面向电子显微镜领域的真空系统整体解决方案。--------------------电子显微镜的真空系统介绍供稿：安捷伦科技（中国）有限公司真空事业部1.引言在上个世纪二三十年代，为了看到有机细胞（细胞核、线粒体等）内部的细微结构（100nm），人们开发出了透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy），它在普通显微镜的基础上用聚焦电子束代替可见光来“透视”标本，大大提高了分辨率。二十世纪六十年代，扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope）问世，它采用高能电子束扫描样品来成像。电子与组成样品的原子相互作用，可以产生包含样品表面形貌、成分和其他信息的信号。2.电子显微镜是如何工作的无论是透射电子显微镜还是扫描电子显微镜，都是靠电子束照射样品来获取图像，其主要部分包含电子源（电子枪）、电子透镜、扫描线圈、检测器等，这些部件通常自上而下地装在一个高真空的腔室（镜筒）内。图1 电子显微镜的系统结构电子枪（也被称为电子源）：一般位于镜筒的顶部，它能发射电子并形成速度均匀的电子束。电子束向下通过电子透镜来聚焦。电子透镜：电子显微镜镜筒中最重要的部件之一，它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线偏转以形成聚焦，其作用与玻璃凸透镜使光束聚焦的作用相似，所以称为电子透镜。现代电子显微镜大多采用电磁透镜，由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。扫描线圈：控制和微调光束位置的电磁线圈。检测器：聚焦的电子束照射样品台上的样品并产生信号，这些信号被检测器检测到，然后被转换成图像。3.真空对于电子显微镜的重要性真空对电子显微镜有非常重要的作用。电子显微镜工作时，整个电子束路径与待分析的样品一起都会置于高真空的环境，如果真空度不够高，电子枪的栅极与阳极间可能会产生极间放电进而烧断灯丝，电子束与残留空气粒子发生碰撞还会导致散射，这种散射会导致电子束中的电子无法到达样品，或者分析失真。4.电子显微镜对真空的要求为了使电子束中的电子尽量不受阻碍地移动，电子显微镜的真空度通常需要达到1E-7mbar量级的高真空，甚至1E-10mbar量级的超高真空；除了真空度，真空泵工作时的振动水平也非常关键。由于电子束的截面小，在样品上的定位精度很高，只有处于振动水平极低的环境中，才能保持这种精度；另外，为了避免油蒸汽污染样品或显微镜内部元件，最好采用无油干式的真空泵。5.典型的真空系统配置下图是一个扫描电子显微镜系统的示例。左侧从上往下分别是装有电子枪和电子透镜的镜筒和放置样品的样品腔，样品腔的右边是一个进出样室（LoadLock）。待分析的样品被放置于进出样室内，进出样室被抽到一定的真空度后再把样品转移到样品腔中进行分析。有进出样室的电子显微镜可以将样品腔一直维持在高真空，从而缩短每次检测的准备时间，提高样品吞吐量，降低单次检测成本。图2 典型的真空系统配置该扫描电子显微镜的镜筒上配置有两台离子泵（IonPump），在样品腔和进出样室还配置了两套分子泵（TurboPump）机组和多个阀门（Valve），并配置了多个真空计以检测不同位置的真空度。6.安捷伦真空：提供适合电子显微镜的全套真空产品安捷伦真空部门的前身、创建于1948年的瓦里安（Varian）在1957年发明了第一台溅射离子泵（SIP）。离子泵的发明大大拓展了当时的技术所能达到的真空度，使超高真空成为可能。安捷伦真空对聚束系统真空应用有着非常丰富的经验，为了满足电子显微镜系统高真空、低电磁噪声和低振动的要求，开发了一系列的产品。离子泵：作为离子泵的发明者，安捷伦真空可以生产多种类型的离子泵。采用专利设计的安捷伦扫描电子显微镜专用离子泵，具有更加稳定和精准的压力读数，以及更少的粒子产生，特别适合安装于电子枪处（电子枪处对温度、磁场的要求都比较高，一般的冷阴极或热阴极真空计对其正常工作会有影响，而普通的离子泵测量的压力偏差又比较大）。安捷伦真空独有的StarCell离子泵在保留较高活性气体抽速的同时，还具有相当高的惰性气体抽速，一般将其安装于镜筒的下部，与电子枪上的SEM离子泵相结合，为电子显微镜提供一个强大的高真空抽气组合。图3 安捷伦SEM专用离子泵分子泵：安捷伦TwisTorr涡轮分子泵采用独有的AFS悬浮轴承技术，工作时振动非常低，被广泛地应用在世界各地的众多电子显微镜上。一个位于日本的业界领袖，从2015年起，在其生产的电子显微镜上使用了1000多台安捷伦分子泵，泵的可靠性非常接近100%，实测的振动水平低于0.01米/秒2，噪声等级更是只有40dB(A)。图4 安捷伦TwisTorr涡轮分子泵阻尼减振器：为了进一步减小分子泵振动对电子显微镜等高灵敏度分析仪器的影响，安捷伦真空专门开发了一款阻尼减震器，该减震器可以将涡轮分子泵在满转速时的振动减小到原来的1/40左右（CF法兰）。图5 阻尼减振器除此之外，安捷伦真空可以提供各种抽速的涡旋干泵、各种类型的真空计、电磁噪声几乎为零的各种真空泵控制器等，另外，基于其在聚束系统广泛的知识和灵活的制造能力，还可以为特定系统定制特殊的离子泵，还可以为敏感的显微镜应用提供最先进的振动模拟和测试。