Patrick Marx
Een van ‘s werelds kleinste rasterelektronenmicroscopen krijgt de afmetingen van een flink melkpak. Cathode Ray Technology (CRT) en de TU Delft ontwikkelden het hart van de microscoop, de elektronenkolom.
Een hedendaagse kleine elektronenmicroscoop heeft het formaat van een desktop pc. Het apparaat biedt plaats aan een vacuümkamer met vacuümpomp en een elektronenkolom die de hoogte van het apparaat bepaalt. In de miniatuurversie krijgt de elektrostatische elektronenkolom, met daarin de elektronenbron, lenzen, diafragma’s en deflectors, een hoogte van maar tien centimeter.
De benodigde elektronenoptica is een ontwerp van de onderzoeksgroep van hoogleraar geladendeeltjesoptica Peter Kruit van de TU Delft. Directeur Paul Aerssens van CRT laat een ontwerptekening zien met daarop de los van elkaar zwevende onderdelen. ‘We kregen een ontwerp met de specificaties voor de metalen onderdelen en de afstanden ertussen. Daarmee ben je er niet, je moet een fabricageproces ontwerpen dat alle onderdelen fysiek verbindt. Dit is juist de kracht van ons bedrijf. Als producent van elektronenkanonnen voor beeld- en oscilloscoopbuizen hebben we voldoende kennis van elektronenoptica en de bijbehorende fijnmechanica om dit voor elkaar te krijgen. Het gaat om kennis die bijna nergens anders in de wereld voorhanden is.’
Peter Kruit: ‘Het bijzondere aan deze kolom is de nauwkeurige uitlijning van de lenzen met een relatief eenvoudig productieproces.’ Frank op den Camp, ontwerper van het productieproces, laat zien hoe de diverse onderdelen, vaak maar enkele millimeters groot, in een mal geplaatst worden. ‘De lenzen bevatten gaatjes van veertig tot tweehonderd micrometer groot. De uitlijning mag hooguit vijf micrometer afwijken, anders gaat de elektronenbundel niet door alle gaatjes. Daarvoor ontwierpen we een mal waarin de onderdelen met de hand geplaatst worden.’ Na het in de mal plaatsen, worden de onderdelen met staafjes gesmolten glas met elkaar verbonden. Aerssens: ‘Het moeilijkst aan het hele ontwerp was het feit dat we de onderdelen van de mal na versmelten weer moeten verwijderen’.
De elektronenkolom ondergaat momenteel zijn laatste tests bij de TU Delft waarna CRT deze kan overdragen aan de opdrachtgever. Vervolgens wil het bedrijf de kolom verder ontwikkelen voor gebruik in een complete elektronenmicroscoop.
De eenvoudige productietechniek maakt dat de microscoop goedkoper kan zijn dan de vijftigduizend euro die een kleine elektronenmicroscoop nu kost. Aerssens: ‘Het is geschikt voor bedrijven die zich geen grote elektronenmicroscoop kunnen veroorloven maar aan een optische microscoop net niet genoeg hebben. Ook voor scholen kan het interessant zijn.’
