Центральний державний науково-технічний архів України

Інноваційні проєкти Спеціального конструкторського бюро Сумського заводу електронних мікроскопів (за документами ЦДНТА України)

У 1958 році у м. Суми було створено унікальне, єдине, на той момент, на території колишнього СРСР Спеціальне конструкторське бюро Сумського заводу електронних мікроскопів.

Вже у 1959 р. фахівці заводу випустили перший електронний мікроскоп, що в 90 разів збільшував предмет дослідження, а у 1963 р. досягли небувалого – завдяки розробленому ними мікроскопу з газовою мікрокамерою, вперше у світовій практиці змогли побачити живі мікроорганізми.

Починаючи з 1964 р. мікроскопи, виготовлені на Сумському заводі електронних мікроскопів, експортувалися у 24 країн світу, серед яких: Італія, Франція, Чехословацька Республіка, Югославія тощо.

У 1967 р. спеціалісти Спеціального конструкторського бюро розробили мікроскоп ЕМВ-В50, що давав збільшення у 2.5 мільйони разів та інноваційний прилад «Лупа часу», що дозволяв проводити дослідження слабоосвітлених явищ, які відбуваються в одну десятимільйонну долю секунди. Протягом 1976-1980 рр. було розроблено багато унікальних приладів: електронний мікроскоп ЕММА, що мав приставку для рентгенівського мікроаналізу, растровий мікроскоп для вивчення поверхонь масивних об’єктів, медичні мас-спектрометри для вивчення дихальних органів людини, було розроблено спосіб відбору газових проб при мас-спектрометричних вимірах складу атмосфери Землі та інших планет Сонячної системи. Згодом цей спосіб використовувався на космічних апаратах «Венера-11» та «Венера-14», за допомогою яких вимірювали хімічний та ізотопний склад атмосфери Венери.

У 1984 р. завод електронних мікроскопів було перекваліфіковано у виробниче об’єднання «Електрон» й Спеціальне конструкторсько-технологічне бюро Виробничого об’єднання «Електрон» (СКТБ ВО «Електрон») продовжило розробку високотехнологічної апаратури.

У 1994 р. підприємство приватизували та перейменували на Відкрите акціонерне товариство «СЕЛМІ» («SELMI»). Проте з 2000-х років «СЕЛМІ» починає занепадати, після розпродажу акцій контрольний пакет придбало виробниче об’єднання «Електрохімічний завод», що входить до російської державної монопольної корпорації «Росатом». У вересні 2009 р. підприємство припинило свою діяльність.

Незважаючи на це, «СЕЛМІ» протягом десятиліть був флагманом та гордістю вітчизняного точного приладобудування, розробником високотехнологічної апаратури: мас-спектрометрів, растрових електронних мікроскопів, електронно-променевої зварювальної апаратури, вакуумної техніки, приладів контролю і регулювання технологічних процесів, електронно-оптичних приладів, приладів для надшвидкісної реєстрації швидкоплинних слабоосвітлених процесів, амплітудних аналізаторів тощо. На підприємстві було встановлено обладнання повного технологічного циклу для серійного виробництва наукових приладів вищої категорії складності.

У ЦДНТА України конструкторська документація, розроблена спеціалістами Спеціального конструкторського бюро Сумського заводу електронних мікроскопів, зберігається у фонді Р-73

На виставці представлені документи проєктів, розроблених Спеціальним конструкторським бюро Сумського заводу електронних мікроскопів.

Розділ 1. Електронограф ЭР-100

Електронограф – прилад для дослідження атомної будови твердих тіл та газових молекул методами електронографії (вивчення структури речовини, заснований на дослідженні розсіювання зразком прискорених електронів. Застосовується для вивчення атомної структури кристалів, аморфних тіл та рідин, молекул газів та пари).

Електронограф ЭР-100 – прилад, призначений для дослідження структури кристалічних та аморфних речовин методом дифракції електронів як в прохідних променях, так і в променях, що відбиваються.

Електронограф дозволяє: 1) досліджувати об’єкти методом дифракції при реєстрації на фотопластинці; 2) досліджувати об’єкти методом дифракції електронів при безпосередньому записі розподілення інтенсивностей в дифракційній картині на стрічці сапописця з можливістю відсіювання непружно-розсіяних електронів за допомогою фільтра електронів; 3) при наявності додаткових приставок – досліджувати структуру речовин при нагріванні, охолодженні та розтягуванні; 4) напилювати досліджувану речовину в колоні приладу.

В результаті того, що довжина хвилі електронного пучка співмірна з відстанню між атомами речовини, при опроміненні речовин електронами в результаті явища дифракції та інтерференції утворюється дифракційна картина. Характер дифракційної картини залежить від взаємної орієнтації кристалів та кристалічної структури речовини. Потік електронів створюється в електронній гарматі, яка являє собою електростатичну лінзу, що складається з катода, управляючого електрода та анода. Електронний потік, що емітується катодом, прискорюється напругою 25, 50, 75 та 100 кВт, застосованою між катодом і анодом та стискається у пучок діаметром 100-150 мк. Лінзи, розташовані за анодом, проєктують зображення найменшого перерізу пучка, отримане в електростатичній лінзі, на екран.

У пучці електронів, що сходяться, встановлюється зразок, отримана від зразка дифракційна картина розглядається на флуоресцентному екрані. Дифракційна картина може бути сфотографована на фотопластинку, або розподілення інтенсивності в дифракційній картині записуються на стрічку самописця (безпосередня реєстрація).

При безпосередній реєстрації дифракційна картина за допомогою котушки, що відхиляється, переміщується по радіусу відносно вхідній діафрагми. Електрони, що пройшли через діафрагму, потрапляють на вхід приймача, в залежності від інтенсивності дифракційної картини, в якості приймача використовується колектор. Електрони, що прийшли на приймач, складають сигнал, який посилюється та записується на діаграмній стрічці самописця.

Для відсіювання некогерентнорозсіяних електронів встановлений електростатичний фільтр, на середній електрод фільтра подається напруга, рівна прискорюючій напрузі джерела та додатково негативна напруга декількох десятків вольт.

Прилад досліджує на просвіт об’єкти, товщиною до 0,1 мк та поверхню об’єктів розміром не більше 10х10х3 мм.

Цей прилад був створений вперше у СРСР та став основою для розробки приладів такого типу.

1. Технічні умови. Електронограф ЭР-100. 1969 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-81. Оп. 1. Од. зб. 2. Арк. 1/2- 1/3)

2. Технічні данні. [З «Електронограф ЭР-100. Технічний опис та інструкція з експлуатації 1.720.006 ТО»]. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-81. Оп. 1. Од. зб. 4. Арк. 2/4, 2/5)

3. Електронограф ЭР-100. Загальний вигляд. 1966-1967 рр. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-81. Оп. 1. Од. зб. 17. Арк. 1)

4. Нагрівач електричний. Складальний кресленик. 1972 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-81. Оп. 1. Од. зб. 17. Арк. 2)

5. Технічний опис. [З «Додаткові пристрої для електронографа ЭР-100. Технічний опис та інструкція з експлуатації 1.790.005 ТО»]. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-81. Оп. 1. Од. зб. 6. Арк. 1/3)

6. Електронограф ЭР-100. Схема з’єднань. Б/д. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-81. Оп. 1. Од. зб. 7. Арк. 2)

Розділ 2. «Лупа часу»

Прилад з цікавою назвою «Лупа часу» призначений для оптичних досліджень та надшвидкісної фотографії процесів, що слабо світяться та швидко протікають: дослідження світіння плазми у термоядерних установках, реєстрація треків в люмінесцентних камерах, дослідження іскор та інших процесів, що супроводжуються випроміненням або погашенням світла.

Прилад потрібно встановлювати в сухому приміщенні з достатньою вентиляцією, повітря має бути чистим, з мінімальним вмістом пилу та домішок, що викликають корозію металевих деталей та пошкодження електричної ізоляції. Вологість повітря у приміщенні має бути не вище ніж 60%, а температура – від +10 до +30° С. Різкі коливання температури неприпустимі. Прилад встановлюється у місцях, захищених від перегрівання, впливу магнітний полів, механічних вібрацій.

«Лупа часу» працює у двох режимах:

1) У режимі кадрової зйомки зображення з 16 кадрами в одній серії, або 4 серії по 4 кадра. Окремі кадри йдуть через проміжки часу 0,15 мкс, 0,3 мкс, 1 мкс, 3 мкс, 10 мкс. Тривалість експозиції змінюється від серії до серії, не перевищуючи тривалість кадра. Тимчасова затримка між окремими серіями кадрів: 0, 0,1 мкс, 0,3 мкс, 1 мкс, 3 мкс, 10 мкс, 30 мкс, 50 мкс.

2) В режимі фотореєстрації зображення на екрані. Тривалість однієї розгортки 0,6 мкс, 1,2 мкс, 4 мкс, 12 мкс, 40 мкс, при цьому тривалість експозиції дорівнює тривалістю розгортки. Затримка між окремими розгортками становить: 0,1 мкс, 0,3 мкс, 10 мкс, 30 мкс, 50 мкс.

Частота повторення зображення становить 0,125 Гц, 0,5 Гц, 1,25 Гц, 5 Гц, 12,5 Гц при внутрішньому запуску приладу. Зовнішній запуск приладу здійснюється імпульсом будь-якої полярності амплітудою не менше 50 В та тривалістю не менше 0,5 – 1 мкс. Затримка спрацювання приладу від моменту запуску не більше 0,15 мкс.

Реєстрація зображення з екрану проводиться фотокамерою «Зеніт-5» з об’єктивом «Р-Геліос-100». Проєкція зображення на фотокатод екрану здійснюється змінними об’єктивами «Р02-2М», «МИР-1», «Таир-3».

У СРСР прилад «Лупа часу» був створений вперше, він був нагороджений дипломом 1 ступеня на ВДНГ СРСР у 1968 р.

7. Лупа часу типу ЛВ-03. Технічний опис та інструкція з експлуатації. 1968 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-82. Оп. 1. Од. зб. 1. Арк. 1/2)

8. Лупа часу типу ЛВ-03. Паспорт. 1968 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-82. Оп. 1. Од. зб. 2. Арк. 1/1 – 1/2)

9. Дисторсійні спотворення міри. [З «Лупа часу ЛВ-03. Технічні умови ТУ 25-05-1343-72»]. 1972 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-82. Оп. 1. Од. зб. 3. Арк. 8)

10. Радіотехнічна частина № 1. 1973. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-82. Оп. 1. Од. зб. 14. Арк. 1)

Розділ 3. Універсальний електронний мікроскоп УЕМ-100к

Універсальний електронний мікроскоп УЕМ-100к призначений для візуального та фотографічного дослідження об’єктів, що нахиляються під різним кутом до електронного пучку при прискореній напрузі до 100 кВт.

Електронний мікроскоп дозволяє досліджувати об’єкт на просвіт в широкому діапазоні збільшень, отримувати темнопольні та світлопольні зображення, проводити дифракційні дослідження обраної ділянки на просвіт та відображення, мікродифракційні дослідження ділянок об’єктів з локальністю 1 мк.

У СРСР універсальний електронний мікроскоп УЕМ-100к був створений вперше, проєкт був відзначений дипломом 1 ступеня на ВДНГ СРСР у 1983 р.

11. Мікроскоп електронний. Загальний вигляд. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-96. Оп. 1. Од. зб. 1. Арк. 1)

12. Блок проєкційний. 1966-1968 рр. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-96. Оп. 1. Од. зб. 2. Арк. 1)

13. Системна вакуумна. Складальний кресленик. 1975 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-96. Оп. 1. Од. зб. 3. Арк. 1)

Розділ 4. Аналізатор імпульсів АІ-128-2

Аналізатор імпульсів АІ-128-2 призначений для реєстрації характеристик випадкових процесів – функцій розподілу електричних імпульсів на амплітуді. Аналізатор застосовується в різних областях науки і техніки для вимірювання статистичних розподілів імпульсів за амплітудою при випадковій появі їх у часі.

Аналізатор складається з підсилювача, вхідного пристрою, пристрою управління, запам’ятовуючого пристрою, пристрою для виведення інформації, цифродрукувального пристрою.

Вимірювання статистичного розподілу амплітуд імпульсів виконується шляхом сортування їх по каналам та накопичення у кожному каналі імпульсів. Отримані дані можна інтерпретувати як розподілу щільності вірогідності появи імпульсів в установленому діапазоні амплітуд.

14. Влаштування та робота виробу. [З «Аналізатор імпульсів АІ-128-2. Технічний опис та інструкція з експлуатації ЦФ2.800.007 ТО»]. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 1. Арк. 1/11)

15. Блок-схема аналізатора імпульсів АІ-128-2. 1974 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 1. Арк. 1/12)

16. Загальні відомості про виріб. [З «Аналізатор імпульсів АІ-128-2. Паспорт. 2800.008 ПС»]. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 3. Арк. 2)

17. Патентний формуляр аналізатора імпульсів АІ-128-2. 1974 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 4. Арк. 2)

18. Патентний формуляр аналізатора імпульсів АІ-128-2. 1974 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 4. Арк. 3)

19. Аналізатор імпульсів АІ-128-2. Складальний кресленик. 1974 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 22. Арк. 1)

20. Плата аналізатора імпульсів АІ-128-2. 1976-1979 рр. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-98. Оп. 1. Од. зб. 22. Арк. 32)

Розділ 5. Мас-спектрометр МХ-1211

Автоматичний контролюючий мас-спектрометр типу МХ-1211 призначений для безперервного контролю та реєстрації процентного вмісту газів: СО₂, О₂, С₂Н₄, С₂Н₄О, при виробництві окису етилену.

Мас-спектрометр потрібно встановлювати в сухому приміщенні з достатньою вентиляцією, повітря не повинно містити агресивні домішки, що викликають корозію металевих деталей. Температура повітря підтримується у межах +10 – +30° С.

Мас-спектрометр складається з трьох частин: 1) аналітична стійка; 2) вимірювальна стійка; 3) дублюючий потенціометр.

В аналітичній стійці мас-спектрометра в умовах високого вакууму проводиться формування та розділення по масам іонного пучка, що створюються з молекул газу, що аналізується.

Аналітична частина монтується в окремому каркасі, на плиті якого закріплюється камера аналізатора з джерелом іонів, приймачів іонів та електрометром. Середня частина знаходиться в зазорі постійного магніту, а до правої частини в районі джерела приєднується система відкачування камери, що складається з вентиля, вакуумної пастки, дифузійного насосу, форвакуумного балону, вентилів форвакуумної комутації, форвакуумної пастки. На правій частині плити розміщується система напуску газів, що аналізуються із вибухозахисними пристроями.

На спеціальних підставках, що зменшують вібрацію каркаса, внизу розміщені два форвакуумних насоси – один для відкачування камери, інший – для відкачування системи напуску. Між насосами розташований блок живлення клапанів та підігрівачів.

Вимірювальна стійка мас-спектрометра призначена для живлення джерела іонів усіма необхідними напругами, вимірювання процентного складу компонентів суміші, індикації тиску на окремих ділянках вакуумної системи, для сигналізації та блокування при аварійних режимах.

Мас-спектрометр був створений вперше у СРСР та нагороджений дипломом Всесоюзної торгової палати у 1969 р.

21. Склад та принцип роботи мас-спектрометра МХ-1211. 1968 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-99. Оп. 1. Од. зб. 1. Арк. 5-6)

22. Мас-спектрометр МХ-1211. Складальний кресленик. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-99. Оп. 1. Од. зб. 11. Арк. 1/1)

23. Мас-спектрометр МХ-1211. 1968 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-99. Оп. 1. Од. зб. 11. Арк. 1/2)

24. Високовакуумна пастка. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-99. Оп. 1. Од. зб. 5. Арк. 9)

25. Приймач іонів. 1973 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-99. Оп. 1. Од. зб. 5. Арк. 20 )

Розділ 6. Мікроскоп растровий низьковольтний типу РЭМН-2

Мікроскоп растровий низьковольтний типу РЭМН-2 призначений для вивчення поверхні масивних зразків, непрозорих для світла та електронів. Дозволяє візуально спостерігати та фотографувати з екрану кінескопа відеоконтрольного пристрою: геометрію та мікрометрію поверхні, в тому числі якість її обробки (гладка, пориста тощо); розподілення одних матеріалів на фоні інших; потенційний рельєф.

Мікроскоп можна застосовувати для лабораторних досліджень, а також для технологічного контролю елементів мікрорадіоелектроніки, а також у біології, хімії, металознавстві тощо.

26. Мікроскоп растровий низьковольтний типу РЭМН-2. Технічний опис та інструкція з експлуатації. 1972 р. (ЦДНТА України. Ф. Р-73. К. 2-215. Оп. 1. Од. зб. 1. Арк. 2-3 )