Приложения

Принцип Sконсервирующего Eэлектронного Mмикроскопа (SEM) заключается в излучении электронного луча из электронной пушки, которая ускоряется электрическим полем. Электронный луч сканирует поверхность образца построчно, возбуждая образец для генерации различных физических сигналов. Эти сигналы собираются детекторами и преобразуются в видеосигналы в последовательном и пропорциональном порядке. Благодаря обнаружению определенного сигнала, усилению видеосигнала и обработке сигнала на экране дисплея получается сканированное изображение, отражающее особенности поверхности образца . Распространенные проблемы: 1. Влияет ли магнитная природа образца на исследование СЭМ? а. Интерференция магнитного поля: Электронный луч в СЭМ фокусируется электромагнитными линзами. Магнитные элементы в образце могут генерировать магнитное поле, которое мешает пути электронного луча, что приводит к искажению изображения или снижению разрешения. б. Обнаружение сигнала: СЭМ формирует изображения путем обнаружения Sвторичных Eэлектронов, Back-S рассеянные Eэлектроны и другие сигналы, возникающие в результате взаимодействия между электронами и образцом. Если образец содержит магнитные элементы, эти элементы могут влиять на рассеяние и обнаружение электронов, что может повлиять на качество изображения и точность композиционного анализа. в. Sобразцы Подготовка: образцы, содержащие магнитные элементы, могут создавать проблемы во время подготовки, поскольку эти элементы могут прилипать к другим магнитным поверхностям. Поэтому могут потребоваться специальные методы подготовки для обеспечения стабильности и репрезентативности образцов . д. Композиционный анализ: Во время Eэнергии Dдисперсионного Sспектрометра (EDS) анализ, если образец содержит магнитные элементы, их магнитные поля могут изменить путь рентгеновских лучей, потенциально влияя на обнаружение рентгеновских лучей. е. Нагревательные эффекты: В некоторых случаях взаимодействие между электронным лучом и образцом может выделять тепло. Если образец содержит магнитные элементы, такой нагрев может вызвать локальные магнитные изменения в образце, что может повлиять на результаты СЭМ-анализа. 2. Каково влияние радиоактивных образцов на СЭМ-тестирование? а. Sобразец Стабильность: Процессы радиоактивного распада могут вызывать изменения в структуре образца, что влияет на стабильность и воспроизводимость результатов анализа . б. Sобразец Нагревание: Радиоактивный распад может выделять тепло, приводящее к локальному или общему нагреву образца, что может влиять на микроструктуру образец и взаимодействие с электронным лучом. в. Помехи сигнала: Радиоактивный образецОни могут испускать альфа-частицы, бета-частицы или гамма-лучи, которые могут мешать работе детекторов SEM, что приводит к увеличению шума изображения и ухудшению качества изображения. д. Накопление заряда: Заряженные частицы, испускаемые радиоактивными образцами, могут накапливать заряды на поверхности образца или вблизи нее, что может повлиять на электрон фокусировка и сканир...

С широким использованием гамма-лучей в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и пищевой промышленности точное измерение дозы радиации становится все более важным. ЭПР Спектрометр в настоящее время является единственным прямым методом обнаружения неспаренных электронов в образце, позволяющим точно измерить дозу радиации путем обнаружения свободных радикалов, образующихся в облученном материале. Дозу радиации можно разделить на низкую дозу (менее 1 кГр), среднюю дозу (1–10 кГр) и высокую дозу (более 10 кГр), а ее эффекты могут варьироваться от отсутствия клинических симптомов до тяжелых симптомов. , ранние фатальные клинические симптомы и ранняя смерть. После десятилетий исследований были разработаны различные химические, физические и биологические методы измерения доз радиации, в том числе мультимодальные продукты с фотоакустическими индикаторами. С развитием молекулярной биологии стало признано, что некоторые биологические молекулы, например хромосомы, чувствительны к радиации и могут использоваться для измерения дозы радиации. Однако при высоких дозах радиации инактивация биологических молекул может затруднить процесс обнаружения, и биологические дозиметры, основанные на этом принципе, требуют более длительного времени обработки и анализа проб. Когда материал подвергается облучению различными излучениями или нейтронами, он генерирует свободные радикалы. Поэтому использование спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для обнаружения свободных радикалов, образующихся в облученном материале, является прямым и удобным методом. Разработанные для этой цели дозиметры на основе ЭПР называются дозиметрами ЭПР, которые обладают уникальными преимуществами по сравнению с другими дозиметрами: Высокая чувствительность для выявления клинически значимых уровней дозы Предоставляет высокоспецифичные и надежные данные с достаточной точностью Широкий диапазон покрытия для быстрого обнаружения Может работать в различных средах Неинвазивный и неразрушающий образец Специализированные инструменты, простые в использовании Случай 1: Тестирование пищевых продуктов на облучение Облучение пищевых продуктов — это процесс использования радиации для задержки определенных физиологических процессов (таких как прорастание и созревание) в свежих продуктах или для обработки пищевых продуктов в таких целях, как борьба с насекомыми, дезинфекция, стерилизация и предотвращение появления плесени, тем самым продлевая срок их хранения. а также стабилизация и улучшение его качества. Различные продукты питания, включая мясо, кости, фрукты, сухофрукты и продукты питания, при облучении производят обнаруживаемые сигналы ЭПР свободных радикалов. Интенсивность сигнала свободных радикалов связана с природой различных материалов и методами обработки, в частности с дозой радиации. Технология ЭПР является наиболее прямым методом обнаружения свободных радикалов. Рисунок 1показаны спектры ЭПР определенной марки сухого молока до и после облучения при дозах облучения 0 кГр, 2,0 кГр...

Температура Требования к температуре для Eэлектронных Mмикроскопов не особенно высоки. Обычно температура около 26 градусов по Цельсию летом и 20 градусов по Цельсию зимой является приемлемой для комфорта и энергоэффективности. Однако скорость изменения температуры важна: общие требования составляют ≤0,5°C/3 минуты или ≤0,5°C/5 минут. Качественные системы центрального кондиционирования обычно отвечают этим требованиям. Например, сплит-кондиционер известной марки имеет четырехминутный цикл работы с колебаниями температуры около 1 градуса Цельсия. Использование прецизионных систем кондиционирования воздуха обычно не дает существенных преимуществ с точки зрения цены, затрат на техническое обслуживание и применимости. На практике Hвысокоточные Eэлектронные Mмикроскопы имеют тенденцию быть громоздкими и иметь большую теплоемкость. Пока изменение температуры внутри помещения не является значительным, незначительные колебания в течение короткого периода времени вряд ли окажут заметное влияние. Важно избегать слишком низких температур в помещении электронного микроскопа, чтобы предотвратить образование конденсата и капель воды на трубах охлаждающей воды, трубках с жидким азотом и колбах Дьюара. Например, был случай, когда неправильно установленная старомодная спектроскопическая плата под колбой Дьюара с жидким азотом была повреждена из-за капающего конденсата. Что касается помещений со вспомогательным оборудованием, таких как помещения, в которых размещены резервуары циркуляционной охлаждающей воды, воздушные компрессоры, блоки бесперебойного питания (ИБП) и вакуумные насосы, необходимо рассчитать требуемую мощность системы кондиционирования воздуха на основе обеспечиваемого рассеивания тепла. в характеристиках оборудования. Если температура в помещении со вспомогательным оборудованием слишком высокая, это может снизить эффективность охлаждения резервуара циркуляционной охлаждающей воды и увеличить тепловой дрейф линз. Поэтому рекомендуется поддерживать температуру в помещении для вспомогательного оборудования ниже 35 градусов Цельсия в течение всего года. Hвлажность Замороженные образцы предъявляют высокие требования к влажности, и некоторые пользователи предпочитают относительную влажность ниже 25%. Однако чрезвычайно низкая влажность может привести к электростатическому разряду. Чтобы решить эту проблему, машину для подготовки к замораживанию-разрыву можно переместить ближе к электронному микроскопу, чтобы свести к минимуму время воздействия замороженных образцов и тем самым снизить требования к влажности. Обычно для помещения с электронным микроскопом достаточно относительной влажности ниже 65 %. Это относительно низкое требование, которому может легко соответствовать большинство систем кондиционирования воздуха (при условии, что дверь помещения держится закрытой, а время для входа и выхода персонала ограничено). сведено к минимуму). Если это новое здание, построенное в течение года, может потребоваться некоторое время для устранения влаги из здания....

Как известно, электрооборудование требует заземления в целях безопасности. Внешний корпус или открытые металлические части различных устройств должны быть напрямую подключены к земле, чтобы в случае короткого замыкания или утечки напряжение на корпусе или открытых металлических частях оставалось в безопасном диапазоне для контакта с человеком ( Действующий стандарт безопасности определяет напряжение, не превышающее 24 В), что обеспечивает личную безопасность. Электронные Ммикроскопы не являются исключением и также требуют заземления в целях безопасности. В случае утечки в системе предусмотрен сливной канал для обеспечения безопасности операторов или обслуживающего персонала. Однако к Eэлектронным Mмикроскопам предъявляются особые требования. Заземляющий провод электронного микроскопа служит общей опорной точкой «нулевого потенциала» для различных подсистем электронного микроскопа (таких как детекторы, усилители обработки сигналов, системы управления электронным лучом и т. д.), а напряжение должен быть стабильным при нулевом потенциале. Теоретически заземляющий провод является опорной точкой с нулевым напряжением. Однако на практике при наличии тока в цепи заземления (этот ток обычно называют током утечки или током заземления, который представляет собой векторную сумму токов утечки, генерируемых различным электрооборудованием), любая заземляющая клемма в заземлителе цепь будет иметь напряжение заземления (поскольку сопротивление заземления любого заземляющего провода хоть и небольшое, но не может быть нулевым, согласно закону Ома V=IR, напряжение заземления V не будет равно нулю, когда ток утечки I не равен нулю). Хотя это напряжение заземления обычно незначительно, для Eэлектронных Mмикроскопов , которым часто необходимо увеличивать изображения в десятки тысяч или миллионы раз, результирующее воздействие часто бывает значительным, и его нельзя игнорировать. Колебания напряжения заземления непосредственно вызывают артефакты, подобные магнитным полям и вибрационным помехам, на вертикальных краях сканированного изображения, а в тяжелых случаях могут вызвать дрожание изображения. Решение этой проблемы простое: установить специальную цепь заземления специально для электронного микроскопа, которая называется «одинарным контуром заземления». Это устраняет помехи от токов утечки других электрических устройств в той же силовой цепи на Eэлектрон Mмикроскоп. Обратите внимание, что заземляющий корпус, заземляющий провод и заземляющая клемма должны быть независимыми и не подключены к какому-либо проводящему телу, чтобы обеспечить полную независимость заземляющего провода. Следует избегать следующих распространенных ошибок: 1) Не устанавливать полностью независимое заземляющее тело, а просто прокладывать заземляющий провод, соединенный с общим заземляющим телом. 2) Хотя имеется отдельный заземляющий корпус, заземляющий провод или заземляющая клемма подключаются к общему заземляющему проводу или другим электрическим устройствам. 3) Старайтесь избегать использов...

Для начала давайте обсудим причины низкочастотных вибраций. Неоднократные испытания показали, что низкочастотные вибрации в первую очередь вызваны резонансами здания. Строительные характеристики промышленных и гражданских зданий в целом схожи с точки зрения высоты этажа, глубины, пролета, сечения балок и колонн, стен, балок перекрытия, плит перекрытий и т. д. Хотя могут быть некоторые различия, особенно в отношении низкочастотных резонансов, можно выделить общие характеристики. Вот некоторые закономерности, наблюдаемые при вибрации зданий: 1. Здания с линейными или точечными планами этажей, как правило, демонстрируют более сильные низкочастотные резонансы, в то время как здания с другими формами, такими как T, H, L, S или U, имеют меньшие резонансы. 2. В зданиях с линейными планами вибрации вдоль длинной оси часто более выражены, чем вибрации вдоль короткой оси. 3. В одном и том же здании наименьшие вибрации обычно испытывает первый этаж без подвала. С увеличением высоты пола вибрации усиливаются. Вибрации на первом этаже здания с подвалом аналогичны вибрациям на втором этаже, а самые низкие вибрации обычно наблюдаются на самом нижнем уровне подвала. 4. Вертикальные вибрации обычно сильнее горизонтальных и не зависят от уровня пола. 5. Более толстые плиты перекрытия приводят к меньшей разнице между вертикальными и горизонтальными вибрациями. В большинстве случаев вертикальные вибрации сильнее горизонтальных. 6. Если нет значительного источника вибрации, вибрации на одном этаже здания, как правило, постоянны. Это относится к местам в центре комнаты, а также к стенам, колоннам или потолочным балкам. Однако даже если измерения проводятся в одном и том же месте без какого-либо движения и с интервалом в несколько минут, значения, скорее всего, будут отличаться. Теперь, когда мы знаем источники и характеристики низкочастотных вибраций, мы можем принять целенаправленные меры по улучшению и провести расширенную оценку условий вибрации в определенных средах. Улучшение низкочастотных вибраций может быть дорогостоящим, а иногда и неосуществимым из-за экологических ограничений. Таким образом, в практических целях часто бывает выгодно выбрать или переместить лучшее место для работы лаборатории электронного микроскопа. Далее давайте обсудим влияние низкочастотных вибраций и возможные решения. Вибрации ниже 20 Гц оказывают существенное разрушительное воздействие на электронные микроскопы, как показано на следующих рисунках. Изображение 1 Изображение 2 Изображение 1 и изображение 2 были получены с помощью одного и того же Sканирующего Eэлектронного Mмикроскопа (оба при 300ккс увеличение). Однако из-за присутствия вибрационных помех Изображение 1 имеет заметные неровности в горизонтальном направлении (по сегментам), а четкость и разрешение изображения значительно снижаются. Изображение 2— результат, полученный на том же образце после устранения вибрационных помех. Если результаты испытаний показывают, что место установки микроскопа испытывает чрезмерную вибрацию,...

Среда лаборатории электронной микроскопии не влияет напрямую на сам электронный микроскоп, а скорее влияет на качество изображения и общую производительность микроскопа. Во время работы электронного микроскопа тонкий электронный луч должен пройти в условиях высокого вакуума расстояние 0,7 метра (для Sканирования Eэлектрона Mмикроскопe) до более 2 метров (для Tпропускания Eэлектрона Mмикроскопаe). На пути внешние факторы, такие как магнитные поля, вибрации земли, шум в воздухе и воздушные потоки, могут привести к отклонению электронного луча от намеченного пути, что приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому к окружающей среде необходимо соблюдать особые требования. Пассивное низкочастотное электромагнитное экранирование в основном включает два метода, которые различаются используемым экранирующим материалом: в одном методе используются материалы с высокой проницаемостью (такие как сталь, кремниевая сталь и мю-металлические сплавы), и в другом методе используются материалы с высокой проводимостью(например, медь и алюминий). Хотя принципы работы этих двух методов различны, оба они обеспечивают эффективное снижение магнитных полей окружающей среды. А. Метод материалов с высокой проницаемостью, также известный как метод отклонения магнитной цепи, работает путем заключения конечного пространства (область А) с материалами с высокой проницаемостью. Когда напряженность магнитного поля окружающей среды равна Ho, магнитное сопротивление материала с высокой проницаемостью намного меньше, чем у воздуха (обычная сталь Q195 имеет проницаемость 4000, кремниевая сталь колеблется от 8000 до 12000, мю-металлические сплавы имеют проницаемость 24000, тогда как воздух имеет приблизительное значение 1). Применяя закон Ома, когда Rs намного меньше Ro, напряженность магнитного поля внутри замкнутого пространства (область A) уменьшается до Hi, достигая размагничивания (см. Рисунок 1 и Рисунок 2, где Ri представляет сопротивление воздуха в пространстве A, а Rs представляет сопротивление экранирующего материала). Внутри экранирующего материала магнитные домены подвергаются вибрации и рассеивают магнитную энергию в виде тепла под действием магнитного поля. Поскольку кремниевая сталь и мю-металлические сплавы обладают анизотропией проницаемости и их нельзя ковать, сгибать или сваривать во время изготовления (хотя теоретически термообработка может улучшить эти свойства, она непрактична для крупных фиксированных изделий), их эффективная производительность значительно снижено. Тем не менее, их по-прежнему можно использовать в качестве дополнительных или усиливающих целей в определенных специальных областях без ударов молотком, сгибания или сварки. Материалы с высокой проницаемостью дороги, поэтому они, как правило, широко не используются в защите электронных микроскопов и встречаются только в нескольких конкретных областях (таких как дверные проемы, отверстия волноводов и т. д.). Эффективность метода отклонения магнитной цепи примерно линейно зависит от толщины экраниру...

Среда лаборатории электронной микроскопии не влияет напрямую на сам электронный микроскоп, а скорее влияет на качество изображения и общую производительность. Во время работы электронного микроскопа тонкий электронный луч должен пройти в условиях высокого вакуума расстояние 0,7 метра (для Sканирования Eэлектрона Mмикроскопe) до более 2 метров (для Tпропускания Eэлектрона Mмикроскопаe). На пути внешние факторы, такие как магнитные поля, вибрации земли, шум в воздухе и воздушные потоки, могут привести к отклонению электронного луча от намеченного пути, что приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому к окружающей среде необходимо соблюдать особые требования. Aактивная Lнизкочастотная Dсистема намагничивания S, в основном состоящая из детектора, контроллера, и катушка размагничивания представляет собой специализированное устройство, используемое для ослабления низкочастотных электромагнитных полей от 0,001 Гц до 300 Гц, называемое Dнамагничивателем. Размагничиватели Их можно разделить на типы переменного и постоянного тока в зависимости от их рабочего диапазона, а некоторые модели сочетают в себе оба типа для работы в различных рабочих условиях. К преимуществам низкочастотных размагничивателей относятся их небольшой размер, легкий вес, компактная конструкция и возможность установки после строительства. Они особенно подходят для сред, где сложно создать магнитное экранирование, например, в чистых помещениях. Независимо от марки, основные принципы работы размагничивателей одинаковы. Они используют трехосный детектор для обнаружения сигналов электромагнитных помех, динамического управления и вывода противофазных токов через ПИД-регулятор, а также генерируют противофазные магнитные поля с помощью трехмерных катушек размагничивания (обычно три набора из шести прямоугольных катушек квазиГельмгольца). ), эффективно нейтрализуя и подавляя магнитное поле в определенной области, снижая его интенсивность до более низкого уровня. Теоретическая точность размагничивания размагничивающих устройств может достигать 0,1 м Гаусс размах, или 10 нТл, а некоторые модели заявляют о еще большей точности, но это достижимо только в центре детектора и не может быть непосредственно измерено другими приборами из-за взаимных помех при близком расстоянии. расстояниях или феномен «Эвипотенциальной поверхности» на больших расстояниях. Размагничиватели автоматически регулируют ток размагничивания в зависимости от изменений окружающей среды. Иногда ток может быть значительным. Важно обращать внимание на схему проводки, когда другие чувствительные приборы находятся в непосредственной близости, чтобы избежать помех их нормальной работе. Например, на устройства воздействия электронным лучом воздействовали близлежащие работающие детекторы магнитного поля. Потребляемая мощность контроллера размагничивания обычно составляет от 250 до 300 Вт. Детектор размагничивателя может быть комбинированного типа или отдельного типа переменного/постоянного тока, при этом существенной разницы в хар...

Среда лаборатории электронной микроскопии не влияет напрямую на сам электронный микроскоп, а скорее влияет на качество изображения и общую производительность микроскопа. Во время работы электронного микроскопа тонкий электронный луч должен пройти в условиях высокого вакуума на расстояние от 0,7 метра (для Сканирующего электронного микроскопаe) до более 2 метров (для Просвечивающий электронный микроскопe). На пути внешние факторы, такие как магнитные поля, вибрации земли, шум в воздухе и воздушные потоки, могут привести к отклонению электронного луча от намеченного пути, что приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому к окружающей среде необходимо соблюдать особые требования. Как известно, электромагнитные волны состоят из переменных магнитного и электрического полей. Однако важно учитывать частоту при измерении электромагнитных волн с использованием магнитных или электрических полей. На практике необходимо учитывать частоту. На очень низких частотах (поскольку частота стремится к нулю, что эквивалентно постоянному магнитному полю) магнитная составляющая электромагнитной волны становится сильнее, а электрическая составляющая ослабевает. По мере увеличения частоты электрическая составляющая усиливается, а магнитная составляющая уменьшается. Это постепенный переход без четкого поворотного момента. Как правило, составляющая магнитного поля может быть хорошо охарактеризована в диапазоне от нуля до нескольких килогерц, а для измерения напряженности поля используются такие единицы, как Гаусс или Тесла. Выше 100 кГц лучше измеряется составляющая электрического поля, а единицей измерения напряженности поля является вольт на метр (В/м). При работе в низкочастотной электромагнитной среде с сильной составляющей магнитного поля эффективным подходом является прямое уменьшение магнитного поля. Далее, мы сосредоточимся на практическом применении экранирования низкочастотного (0-300 Гц) электромагнитного поля с напряженностью магнитного поля от 0,5 до 50 миллигаусс (размах) в экранируемом объеме 40-120 кубических метров. . Учитывая экономическую эффективность, в качестве защитного материала обычно используется пластина из низкоуглеродистой стали Q195 (ранее известная как A3). Поскольку потери на вихревые токи в одном толстом материале больше, чем в нескольких тонких слоях (с одинаковой общей толщиной), более толстые однослойные материалы являются предпочтительными, если нет особых требований. Создадим математическую модель: 1. Вывод формулы Поскольку энергия низкочастотных электромагнитных волн в основном состоит из энергии магнитного поля, мы можем использовать материалы с высокой проницаемостью для создания обходных магнитных путей для уменьшения плотности магнитного потока внутри экранирующего объема. Применяя метод анализа параллельных шунтирующих цепей, мы можем вывести расчетную формулу для параллельного шунтирования путей магнитного потока. Вот несколько определений: Хо:Напряженность внешнего магнитного поля Привет: Напряженность магнитного поля вну...