ben Krasnow megépítette a maga részét a furcsa szerkentyűkből, beleértve egy légkondicionálóból készült folyékony nitrogéngenerátort és a “szomjúságoltót”, egy kereskedelmi minőségű tűzoltó készüléket, amely hűti, karbonizálja és adagolja a házi sört. Most, nem más okból, mint valódi kihívásra vágyva, a 28 éves mérnök a legkeményebb barkácsolási projektet választotta, amelyet el tudott képzelni: házi pásztázó elektronmikroszkópot vagy SEM-t. “Meg akartam nézni, hogy lehetséges – e” – mondja.

a tudományos laboratóriumok 250 000 dollárt fizetnek egy csúcskategóriás SEM-ért, és amennyire Krasnow megtalálta, senki sem épített ilyet, ezért improvizálnia kellett. Először néhány hetet töltött azzal, hogy megtanítsa magának a műszer mögötti komplex fizikát. Ezután az eBay-en olcsó alkatrészeket keresett, otthoni üzletében válogatta az áramforrásokat, amelyek működhetnek, majd megépítette azt, amit nem talált.

egy tipikus SEM egy vékony elektronáramot lő ki egy mintára, figyeli az ütközés által felrúgott elektronokat, és a kapott jeleket képpé alakítja.

Krasnow vékony volfrámhuzalból készítette elektronfegyverét. Felmelegíti a vezetéket egy feszültség alkalmazásával, amely felszabadítja az elektronok felhőit. A felszabadult elektronok egy vékony rézcsövön keresztül haladnak a minta felé.

kezdeti tesztjeiben Krasnownak nehézségei voltak az elektronnyalábnak a mintára történő célzásával. Végül vett egy hűtőmágnest, és a mikroszkópot körülvevő üveg vákuumkamra külső részén mozgatta, hogy beállítsa a sugár helyzetét. Amikor a gerendát a megfelelő helyre fókuszálta, a helyére ragasztotta a mágnest.

a mikroszkóp most körülbelül 50-szeres nagyítást biztosít, ami messze van a kereskedelmi SEMs 1000-szeres vagy annál nagyobb méretétől, de a mikroszkóp szakértői szerint ez nem csökkenti a teljesítményt. Robert Wolkow, az Alberta Egyetem vegyésze “csodálatos eredménynek” nevezi. William Beaty kutatómérnök és amatőr, aki az első DIY SEM megépítését is remélte, egyszerűbben fogalmaz: “D’ oh!”

hogyan működik

idő: 100 óra
költség: $1,500

kijelző

a sem azért kapta a nevét, mert az elektronnyaláb beolvassa a minta felületét; az így kapott kép alapvetően egy állókép videója tárgy. A videó elkészítéséhez Krasnow vásárolt egy régi oszcilloszkópot. Ahogy a sugár áthalad a felszínen, a mintából kibocsátott elektronfelhők megváltoznak, és az oszcilloszkóp átalakítja ezeket a fizikai adatokat videó képpé. Az oszcilloszkóp fogása az, hogy Krasnow 1/15 másodperc alatt beolvassa a képet, hogy képet kapjon, a gyorsabb szkennelés pedig alacsonyabb felbontású képeket eredményez. Azt tervezi, hogy digitalizálja a rendszert, és kicseréli az oszcilloszkópot egy számítógépre, amely lehetővé teszi számára, hogy lassan szkenneljen, és növelje a mikroszkóp nagyítását.

Vákuumhűtés

a mikroszkóp vékony elektronnyalábjának fenntartása érdekében Krasnownak meg kellett szüntetnie az interferenciát, ezért az egész eszközt egy nagy üvegcsengő edénybe helyezte, amely körül feküdt. Két különálló szivattyút használt, hogy vákuumot hozzon létre az üvegben. A kettő közül az egyik hajlamos a túlmelegedésre, ezért egy akvárium szivattyú elküldi a motor hűtőfolyadékát a túlmelegedő szivattyú mellett, kivonva a hőt, és a folyadékot egy újratervezett ablakegység légkondicionálón keresztül körözi, ahol lehűtik, mielőtt megismételné az utat.

Retro stílus

az oszcilloszkóp és a két tápegység úgy néz ki, mintha az 1960-as évek űrmissziójából menthették volna meg őket. Krasnownak tetszett az esztétika, ezért a tápegységeket hasonló színű állványba zárta, a többi alkatrészt fölöttük rendezte, üres szürke előlapokat vásárolt, a szükséges lyukakat fúrta, króm kapcsolókat, piros jelzőfényeket, gombokat és mérőket szerelt fel, amelyek megfeleltek a stílusnak.