Análisis de riesgos

SMS cuenta con una série de posibles riesgos, que deben de tenerse en cuenta, ya que al tratarse de un sistema mecánico, sujeto a eventos de origen (externo, funcional, interno), afectan al desarrollo de la ciencia que se quiere desempeñar con la máquina. Tener identificados los riesgos, saber tratarlos y comprender cuales son las consecuencias de los mismos, garantizan una correcta aplicación y funcionamiento.

externo funcional interno
Riesgos relacionados con factores externos al laboratorio. Corte de Luz, de agua, retraso en la entrega de productos
Riesgos debidos a un mal funcionamiento de las máquinas (mal reglaje de la electrónica, etc...)
Riesgos debidos a un error humano al operar en la máquina

fugas

Descripción: Fugas en nuestro sistema, no conseguimos bajar de 1E-9mbar después del bake-out

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: No podemos realizar ninguna medida con una presión tan alta

Soluciones: Medida de fugas con helio y el cuadrupolo, identificación de las causas, y dependiendo de los casos, (re apriete de los tornillos, o empezar de nuevo si es necesario cambiar alguna junta de cobre)

fugas virtuales

Descripción: Fugas en nuestro sistema, no conseguimos bajar de 1E-9mbar después del bake-out (tenemos algo orgánico que no deja de desgasificar)

Categoría: Interno

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, no podemos realizar ninguna media con una presión tan alta

Soluciones: Medida de fugas con Helio y el Cuadrupolo. Parar la máquina, quitar los restos orgánicos

Corte corriente 220V

Descripción: Corte de corriente general en el circuito que alimenta el laboratorio

Categoría: Externo

Impacto: alto

Daño: Alto, Las bombas se paran y el sistema empieza a perder condiciones de UHV

Soluciones: Circuito de seguridad en la válvula que comunica la cámara con la bomba Turbo. Cierra la válvula automáticamente, impide que la presión aumente bruscamente. La bomba Iónica debe de estar conectada a una unidad automatica de producción de corriente. (La bomba iónica no debe pararse nunca)

Falta de horneo

Descripción: Tiempo y temperatura de horneo insuficiente. Tiempo debe ser >>12 horas, temperatura entre 150ºC y 200ºC dependiendo de los componentes de la máquina. La temperatura debe de ser lo más homogénea posible. (gradiente cero)

Categoría: Interno y/o Externo

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, La presión en el interior de la máquina no bajara de 1E-9mbar

Soluciones: Control de la temperatura mediante uno o varios VARIAC (temperatura homogénea), y aumento del tiempo de horneo. Nuestro sistema debe de estar bien aislado o protegido, para que no pierda calor. Bien mediante un recubrimiento de Aluminio, o bien mediante una manta térmica

Venteo incorrecto

Descripción: En el momento de parar la Turbo, venteamos directamente al aire, bien a través de la válvula de venteo, o bien mediante la apertura de alguna brida de la cámara

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Alto, Se puede producir la difusión de hidrocarburos CxHx, al interior de la cámara de UHV, y la entrada de partículas sólidas

Soluciones: Ventear siempre mediante la válvula de venteo de la Turbo (provista de filtro de polen). Disponer siempre de N2 para evitar la deposición de hidrocarburos en las paredes interiores de la cámara.

Muestra contaminada o súcia

Descripción: Muestra contaminada por haber sido expuesta al aire, o por absorciones de contaminantes en el interior de la cámara de UHV

Categoría: Interno y/o Externo

Impacto: extremadamente alto

Daño: Alto, La muestra esta expulsando contaminantes al ambiente, o absorbiendo monocapas atómicas de contaminantes que hay en el interior de la cámara

Soluciones: En caso de tratarse de una muestra limpia, desgasificarla mediante el horno situado en el portamuestras. Si es necesario, antes de realizar ninguna medida, bombardear la muestra mediante el cañón de iones de Ar, con objeto de quitar los átomos de contaminantes que se hubiesen depositado sobre la superficie de la muestra

Bombeo primario bajo

Descripción: La bomba DryScroll tiene una presión máxima de bombeo por encima de 1.5E-2mbar

Categoría: Funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, La bomba Turbo, necesita trabajar con un mayor consumo de corriente, que repercute en el rozamiento de los cojinetes del motor de la bomba. También impide que se pueda establecer un bombeo diferencial en la lámpara ultravioleta

Soluciones: Supervisar siempre la presión de vacío de la DryScoll, mediante un manómetro. En caso de no llegar al vacío mínimo, proceder a su cambio o reparación lo más rápido posible

Seguridad electrónica bomba Turbo

Descripción: La electrónica que controla el relé, que actúa sobre la válvula neumática situada en la Turbo de la cámara del LEED y STM. Caída de tensión en el circuito que lo alimenta a 24V o corte de corriente de 220V. Pequeña variación del voltaje que lo alimenta, puede hacer que el circuito se abra y por tanto que se cierre la válvula

Categoría: Interno y/o Externo

Impacto: extremadamente alto

Daño: Alto, Cierre involuntario de la válvula, que puede ocasionar que aumente rápidamente la presión en la cámara de UHV

Soluciones: Filtrar la señal de salida de 24V, mediante la colocación de un condensador en paralelo, que impida que ante una disminución del voltaje, el circuito se pueda abrir de manera inesperada. También mediante una salida compensada de 24V, en principio desde la misma salida de la electrónica que controla la Turbo

falta aire comprimido

Descripción: Tenemos una presión inferior 4.5 bar, en el circuito de aire comprimido que alimenta la válvula neumática de la Turbo (SMS y PASC)

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Alto, No podemos abrir la válvula por falta de presión en el circuito de aire comprimido

Soluciones: Prever el consumo de aire comprimido, para evitar que en momentos en los que no haya nadie en el laboratorio, se pueda abrir la válvula (en caso de cierre automático por seguridad)

contaminación cámaras

Descripción: No conseguimos bajar de 1E-9 mbar después de haber horneado las cámaras, se ha de realizar un RGA con el cuadrupolo, y haber observado hidrocarburos en su interior

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Alto, Podemos contaminar las muestras a estudiar

Soluciones: Limpieza de las cámaras con acetona, tricloroetileno y alcohol. Limpieza de todas las piezas que introduzcamos en un baño ultrasonico de acetona. Venteo utilizando N2, mediante la válvula de venteo situada en las bombas Turbo.

muestra no alineada

Descripción: La muestra no se encuentra alineada con respecto al detector.

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Bajo, El número de cuentas que nuestro detector mide es bajo

Soluciones: Tratar de alinear correctamente, con los micrómetros situados en el manipulador.

falta desgasificación

Descripción: Los filamentos de la instrumentación, no han sido desgasificados (proceso de limpieza en caliente, mediante el aumento de corriente, que permite expulsar todas las impurezas que se encuentran depositadas sobre la superficie )

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, Los filamentos eliminan suciedad durante la realización de los experimentos

Soluciones: Desgasificación manual de todos los filamentos (Bayard-Alpert, Cuadrupolo, Horno portamuestras, fuente Rayos-X, fuente electrones, LEED, lámpara UV, cañón de iones)

muestra no conductora

Descripción: La muestra a estudiar no es conductora, o no está conectada a tierra.

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, La muestra se carga, y por tanto no obtenemos ninguna medida, que quede reflejada en nuestro detector

Soluciones: En principio, nuestras muestras han de ser conductoras y han de estar en contacto con el portamuestras, bien unidas mediante una camisa de tántalo, o por un pegamento conductor.

filamento roto

Descripción: Filamento de la instrumentación roto

Categoría: Interno y/o Externo

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, La fuente de producción de electrones no funciona. Valido para cualquier instrumentación que funcione por emisión termoiónica o de efecto campo.

Soluciones: Cambio del filamento (La mayoría de la instrumentación está preparada con un filamento de repuesto, cuya utilización requiere desgasificación previa)

voltaje channeltron alto

Descripción: El voltaje umbral de detección del channeltron se encuentra alto. En caso del cuadrupolo, por encima de 1500V, y en el caso del detector por encima de 2800V

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Extremadamente Alto, Los Channeltron se van deteriorando por el uso y por condiciones de vacío altas.

Soluciones: Mantener un control mensual de estos voltajes y adecuar su funcionamiento cuando las condiciones para ello sean óptimas. En el caso del detector, realizar el ajuste siempre con una muestra de referencia, con las mismas condiciones (detector voltage scan) en la fuente de Rayos-X.

sputtering preferencial

Descripción: La muestra es sometida a sputtering de iones con un número atómico alto

Categoría: Interno y/o funcional

Impacto: extremadamente alto

Daño: Alto, Podemos estropear la superficie, e impedir que se ordene correctamente la estructura superficial

Soluciones: Vigilar el gas noble que empleamos para el sputtering, empezar desde He, hasta Ar. Controlar la energía de los iones (500eV a 5KeV), y el tiempo de bombardeo (cinco en cinco minutos)

corte de agua

Descripción: Corte o bajada de la presión del circuito de agua

Categoría: externo

Impacto: medio

Daño: Medio, La bomba Turbo será refrigerada solamente por aire. La fuente de Rayos-X no podrá ser encendida

Soluciones: Deposito de acumulación, y bomba impulsora que ajuste siempre la presión a un valor fijo.

vibraciones

Descripción: SMS se encuentra sometida a pequeñas vibraciones mecánicas "ruido"

Categoría: Funcional y/o externo

Impacto: medio

Daño: Bajo, si no se opera con el STM, y alto si se opera con el STM

Soluciones: Parar absolutamente las bombas turbos, cuidadndo de no ventear SMS. En caso de persistir estos "ruidos", estudiar la posibilidad de aislar mecanicamente (alfombrillas aislantes), las patas que soportan la estructura de SMS

ruido electromagnético

Descripción: Si SMS, no hace de buena Tierra, o la Tierra que se emplea es menor que la propia SMS. Se nos pueden colar pequeñas señales electromagneticas en toda la superficie de la máquina

Categoría: Externo

Impacto: medio

Daño: Medio, en el caso de actuar con el STM

Soluciones: El laboratorio debe de contar con una buena pica de tierra.

ausencia de una tierra adecuada

Descripción: SMS no cuenta con una buena toma de tierra

Categoría: externo

Impacto: medio

Daño: Medio, para medidas precisas, como es el STM, así como posible daño a todas las electrónicas

Soluciones: El laboratorio debe de contar con una buena pica de tierra.

barra magnética no está a tierra

Descripción: La barra mágnetica con la que realizamos "field emission" a las puntas del STM, no se encuentra a tierra

Categoría: Funcional

Impacto: Alto

Daño: Alto, No podemos cerrar el circuito, por lo que no podemos realizar field emission

Soluciones: Conectar la barra magnética a tierra, mediante un pequeño mecanismo mecanico (fleje, o escobilla metálica)

Evaporador vacío

Descripción: EL pozo del evaporador se encuentra vacío

Categoría: Funcional

Impacto: medio

Daño: Medio, No podemos realizar ningún experimento de evaporación, sin antes llenar el pozo y desgasificar todo el conjunto

Soluciones: Planificación de los experimentos, y preveer en el evaporador con dos válvulas, una para aislarlo de SMS, y la otra para ponerlo en vacío de manera independiente

STM no alineado

Descripción: EL microscopio de efecto túnel no se encuentra totalmente vertical y plano, suspendido sin ningún tipo de roce mecánico

Categoría: Funcional

Impacto: Alto

Daño: Alto, La calidad de nuestras imagenes del STM se verán alteradas por esta singularidad

Soluciones: El microscopio debe de colocarse lo más plano posible y despues de esta operación, se le puede realizar un ajuste fino mediante tornillos de ajuste, en las barras de soporte. (Operación descrita en el manual de usuario del microscopio)

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© Jesús Manuel Sobrado Vallecillo (www.txus.es)