Analysis of Impact of Conic Aperture in Differentially Pumped Chamber

Análisis del impacto de la apertura cónica en la cámara de bombeo diferencial

El artículo se centra en la simulación de la dinámica del medio en el microscopio electrónico de barrido ambiental. En particular, el documento examina el efecto de ubicación de la abertura cónica en la cámara de bombeo diferencial y el ancho del canal de bombeo en esta cámara. La solución se basa en la teoría de Taylor-Maccoll sobre el impacto de la onda de choque y se obtuvo mediante el uso de métodos de volumen continuo y finito en el sistema ANSYS Fluent.

1. Introducción

El presente documento sigue el trabajo de Danilatos [1], que trata del problema del impacto de la forma de la cámara de bombeo diferencial del microscopio electrónico en el campo de presión de la cámara dada. La Fig. 1 muestra el eje idéntico de la cámara con la trayectoria primaria del haz de electrones. El valor de la presión, alcanzado en el eje de la cámara con bombeo diferencial, por el que pasa el haz electrónico primario, es el primer criterio principal [2, 3]. El segundo criterio principal es la tasa de flujo de masa a través de la abertura PLA 2 hacia el tubo [1, 4].

En el microscopio (ESEM), la cámara bombeada diferencialmente con la abertura PLA 1 (Fig. 2) separa el área de la cámara de la muestra en la que se mantiene un alto valor de presión (hasta 2000 Pa) y la abertura PLA 2 separa el área del tubo (0,01 Pa) [5]. El requisito para que la cámara bombeada diferencialmente durante su funcionamiento - mientras interactúa con las moléculas de gas durante su paso por la cámara - es tener el haz de electrones menos disperso, porque su dispersión causa una reducción de la nitidez hasta la destrucción total de la imagen resultante [6].

Durante la construcción de la cámara de bombeo diferencial, deben cumplirse los siguientes requisitos:

- asegurar la menor dispersión de electrones en el eje del haz primario [7],

- para asegurar el menor flujo de masa hacia el tubo a través de la abertura PLA 2 [8].

La Fig. 1 muestra el campo de densidad del gas dado a través del Número de Densidad Normalizada.

El número de átomos o moléculas (n) en una masa (m) de un material puro que tiene peso atómico o molecular (M) se calcula fácilmente a partir de la siguiente ecuación utilizando el número de Avogadro (NA):

Fórmula (1)

En caso de que se indique la densidad ρ de la sustancia, la densidad del número atómico N, que es la concentración de átomos o moléculas por unidad de volumen V, se convierte en una cantidad más conveniente para calcular.