Эффекты электромагнитного экранирования в лабораторных условиях электронного микроскопа (Часть 2): Активная низкочастотная система размагничивания

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 характеристиках нет. Обычно его фиксируют в средней-верхней части колонны или рядом с электронной пушкой (поскольку электронный луч, испускаемый электронной пушкой, может иметь низкую скорость, что делает его более склонным к помехам магнитного поля). Во время первоначальной установки детектор можно протестировать в нескольких положениях, чтобы определить наиболее эффективное место для фиксации.

Катушки размагничивания обычно имеют конструкцию «большой катушки», в которой шесть катушек закрепляются на различных стенах, потолках и полах помещения как можно дальше друг от друга. Альтернативно, прямоугольные рамы со встроенными катушками могут быть изготовлены по индивидуальному заказу. Однако «рамочная» конструкция встречается реже, за исключением чистых помещений или больших помещений. Это связано с тем, что эффект размагничивания немного слабее и может мешать работе и использованию Eэлектронных Mмикроскопов.

Из основного принципа работы размагничивателя можно сделать следующие выводы:

1) Из-за внутреннего гистерезиса, который трудно устранить, всегда будет существовать разность фаз между противофазным магнитным полем и магнитным полем внешних помех, ограничивая эффективность размагничивания.

2) В трехмерном пространстве, окруженном катушками размагничивания, размагничиваемое магнитное поле неоднородно. Оно постепенно ухудшается от центра детектора к внешней поверхности, поскольку напряженность магнитного поля обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника сигнала (т.е. катушек размагничивания). Более того, однородность окружающего магнитного поля обычно превосходит однородность, создаваемую размагничивателем, что приводит к уменьшению эффекта размагничивания по мере увеличения расстояния от центра детектора.

3) Это явление особенно влияет на использование размагничивателей в Sконсервирующем Eэлектронном Mмикроскопе а не T пропускающий Eэлектронный микроскоп.