俄歇电子能谱仪研制二三事

  俄歇电子能谱(AES)是一种表面科学和材料科学的分析技术,用于分析固体表面3-5个原子层化学成分的物理分析仪器,对金属、半导体固体表面吸附、表面(界面)反应研究具有重要意义。

 

  1975年中国科学院作为重大课题向我所下达了研制我国第一台俄歇电子能谱仪的任务,由王乃粒牵头,组织了钛合金组高培德、武蕴忠、张宏毅以及焊接组张健、设计组张玉春、电子器件方面翟其刚等进行会战,通过科研人员下厂与上海曙光机械厂、灯泡厂、无线电元件一厂等协作,先后突破无油超高真空获得、超微小信号检测等难关,于1979年通过鉴定,并获得上海市重大科技成果二等奖。下面回忆其中二、三事。

 

  

 

  当时与上海曙光机械厂合作研制由分子吸附泵、钛阴极离子泵和钛升华泵组成的使用无磁不锈钢材料的无油超高真空机组,为此我与张宏毅要到位于秦岭旁的大三线901厂去加工钛板以供后续使用。热轧、冷轧加工车间又离得很远,一个山头里面一个,中间车程几乎要一个小时。幸而最终没有辜负我们的来回奔波,经过我们与曙光机械厂方的共同努力,成功研制出合格的无磁无油超高真空机组。

 

  下一步面临的是俄歇电子能谱仪的心脏——圆筒镜分析器和锁相放大器的研制。在弄清分析器原理后,发现其关键是实现在具有电位差的有限长内外两圆筒间电子飞行轨迹与在无限长圆筒中一样,为此必须制造出能自动调节电位差分布的边缘场补偿器。于是我下无线电元件一厂半年,与厂方技术员一起研制成能自动调节电位分布的碗形高阻边缘场补偿器;后又在灯泡厂工作了数月,同厂方技术员一起研制成可耐4500烘烤的不锈钢与玻璃/陶瓷的各种高压引线接头,并制作了直径为200mm的窥镜法兰。与此同时,翟其刚也成功研制了超微小信号(比本底信号小104倍)检测的锁相放大器。

 

  可以说,俄歇电子能谱仪的研制已经初见曙光。但紧接着又在无磁不锈钢工作室制作方面遇到了困难,最主要的就是在烘烤后2条焊缝交汇处发现微漏。经过使用四极质谱仪等多种方法检漏和焊接方法的多次尝试,终于摸索出一套真空钎焊的方法解决了微漏问题。之后又经历了艰苦的调试过程,终于在1978年出了俄歇电子谱线,1979年通过了鉴定并获奖。

 

  俄歇电子能谱仪的研制成功说明只要不怕困难,上下一心,没有任何困难克服不了的。俄歇电子能谱仪不仅是我所科研人员、技术员和工人师傅三结合的研究成果,也是科研人员尝试走出去到工厂第一线获得的成果。

 

  (作者:高培德  原物理化学室副主任、研究员)




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