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SC24外部磁場(chǎng)消除系統(tǒng)

概述

電子顯微鏡必須操作在符合自身對(duì)周圍環(huán)境的交直流磁場(chǎng)規(guī)范的場(chǎng)地。當(dāng)周遭的磁場(chǎng)改變時(shí)會(huì)使電子顯微鏡的電子束產(chǎn)生偏折并造成影像解析度下降或影像扭曲。SC24主動(dòng)式磁場(chǎng)消除系統(tǒng)能針對(duì)外部磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化提供穩(wěn)定的反向磁場(chǎng)以提升電子顯微鏡的影像品質(zhì)。

SC24主動(dòng)式消磁系統(tǒng)主要是由磁場(chǎng)控制器、一或兩個(gè)感測(cè)探頭及三軸向多芯的線圈組成，并安裝在電鏡房間內(nèi)以產(chǎn)生反向磁場(chǎng)并改善外部磁場(chǎng)問(wèn)題。在控制器內(nèi)有三個(gè)電源放大器，主要是驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)磁場(chǎng)線圈并產(chǎn)生相對(duì)的磁場(chǎng)以改善

電鏡周圍的磁場(chǎng)干擾。感測(cè)探頭量測(cè)改善后的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并即時(shí)反饋回控制系統(tǒng)以調(diào)整回路增益值。系統(tǒng)針對(duì)外部磁場(chǎng)變化為自動(dòng)響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間小于100微秒。

?改善外部磁場(chǎng)干擾以達(dá)到電子顯微鏡對(duì)磁場(chǎng)規(guī)格的要求

?針對(duì)外部磁場(chǎng)改變的瞬間反應(yīng)時(shí)間為100微秒以內(nèi)

?智能式的觸控面板具備自動(dòng)參數(shù)設(shè)定及直流磁場(chǎng)重置功能

?面板同時(shí)顯示交流及直流磁場(chǎng)數(shù)值并可選擇不同單位( Tesla or Gauss units)

?雙感測(cè)探頭設(shè)置可以在電子槍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)虛擬感應(yīng)器

?使用交流感測(cè)探頭針對(duì)50/60Hz交流電源產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾或:

?使用直流感測(cè)探頭針對(duì)電車產(chǎn)生的直流干擾或50/60Hz的交流磁場(chǎng)干擾

?控制器具有磁場(chǎng)產(chǎn)生測(cè)試功能

?具備乙太網(wǎng)路及USB連接埠選項(xiàng)以提供遠(yuǎn)端操作及監(jiān)控

產(chǎn)品描述

SC24是第四代磁場(chǎng)消除系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)主要是改善外部磁場(chǎng)干擾以提高高解析度的電子顯微鏡或電子束量測(cè)設(shè)備的效能。

SC24是繼先前SC20的加強(qiáng)版，而SC20在全世界的安裝數(shù)量已超過(guò)400臺(tái)。

消磁方法是產(chǎn)生一個(gè)寬頻類比的反向回饋。

內(nèi)部微電腦控制系統(tǒng)產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，并藉由數(shù)位信號(hào)處理量測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。

其中一個(gè)線圈安裝在電子顯微鏡房間的安裝

SC24可以安裝1或2個(gè)交流探頭或2個(gè)直流探頭。寬頻帶的直流感測(cè)探頭主要是針對(duì)周遭環(huán)境有直流磁場(chǎng)干擾，其主要是電車或火車所產(chǎn)生的干擾。典型針對(duì)SEM磁場(chǎng)干擾改善是提供一個(gè)磁場(chǎng)感應(yīng)探頭并放置在靠近電子槍底部，針對(duì)TEMs是提供2個(gè)探頭并放置距離電子槍左右各300mm及高度在樣品桿位置做改善。SC24并不會(huì)對(duì)整個(gè)房間做改善，它只會(huì)在感應(yīng)探頭附近做磁場(chǎng)削減。磁場(chǎng)削減的大小及范圍主要是根據(jù)磁線圈的設(shè)計(jì)及產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)均勻性來(lái)決定的。

SC24的使用者介面是采用LCD觸控式面板，下方的面板顯示典型的1或2個(gè)寬頻的直流感測(cè)探頭并會(huì)在磁場(chǎng)設(shè)置完成后顯示“磁場(chǎng)OK”。

產(chǎn)品安裝

展示主要的設(shè)計(jì)安裝，針對(duì)大型所有新建的電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室。

雙回路線圈的尺寸大小是經(jīng)過(guò)計(jì)算以達(dá)到產(chǎn)生均勻反向磁場(chǎng)。SC24的規(guī)格主要是參照此安裝設(shè)計(jì)。我們通常針對(duì)不同房間尺寸提供客制化的線圈，SC24只能正常工作在Spicer consulting客制化的線圈。多芯線圈安裝以紅、綠、藍(lán)表示，但實(shí)際安裝線圈顏色為黑色或灰色且通常放置在白色塑膠線槽里。下方的線圈安裝部分則是針對(duì)新設(shè)置的TEM實(shí)驗(yàn)室且有安裝Gatan imaging filter，我們建議將線圈x、y軸線圈埋在地板下面或高架地板下面。

針對(duì)既有之電鏡做磁場(chǎng)改善安裝，將線圈埋在地板下不是一個(gè)好選擇，我們會(huì)建議將x、y 軸線圈安裝在地板上并用橡膠線槽覆蓋保護(hù)線圈，但此安裝方式會(huì)影響GIF 在x、y 軸的磁場(chǎng)改善效能。

*簡(jiǎn)單、低成本的安裝。這通常不需要將線圈安裝在地板上，因?yàn)榫€圈離電子槍較遠(yuǎn)，所以對(duì)于外部磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化即可消減的磁場(chǎng)強(qiáng)度效能則降低。

針對(duì)掃描式電子顯微鏡則大多采用圖5的安裝，因?yàn)殡娮訕屳^小，所以只要產(chǎn)生較小的反向磁場(chǎng)加上找尋**化的感測(cè)探頭位置還是可以達(dá)到**磁場(chǎng)改善的能力。

SC24搭配 SC24/AC感測(cè)探頭可提供從2.5Hz到5kHz有效的磁場(chǎng)改善，圖8顯示頻率在60Hz時(shí)**消磁因子為50倍。

SC24搭配 SC24/D+AC感測(cè)探頭可提供從DC到5kHz有效的磁場(chǎng)改善，圖8顯示針對(duì)直流磁場(chǎng)**消磁因子為400倍，頻率在60Hz時(shí)**消磁因子為100倍。

“SC24/ DC+AC探頭” 包含了小型的亥姆霍茲線圈且其周圍圍繞了磁場(chǎng)感應(yīng)元件。他們主要是補(bǔ)償周圍磁場(chǎng)對(duì)直流元件的影響，其中也包括地磁的影響。微電腦重置主要是針對(duì)感測(cè)探頭做零點(diǎn)校正及記憶在線圈電流的數(shù)值去設(shè)定x、y、z在感測(cè)探頭輸出為0；重置時(shí)間大約1秒。如果感測(cè)探頭被移位則必須重置探頭零點(diǎn)設(shè)定。

SC24提供了兩個(gè)感測(cè)探頭輸入， 它可以工作在一個(gè)探頭或兩個(gè)探頭下， 但探頭種類必須是相同的， AC或DC當(dāng)SC24偵測(cè)到探頭種類之后會(huì)在回饋回路中選擇正確的濾波器， 如果兩個(gè)不同種類的探頭接上控制器， 則會(huì)在屏幕上顯示錯(cuò)誤探頭信息。當(dāng)連接兩個(gè)探頭時(shí)SC24會(huì)自動(dòng)啟用混合器功能。兩個(gè)探頭分別安放在電子槍旁邊，混合器會(huì)計(jì)算加

權(quán)比例來(lái)調(diào)整探頭電流輸出，并在兩個(gè)感測(cè)探頭中間產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)變的虛擬感應(yīng)器。透過(guò)觀察電子顯微鏡的影像品質(zhì)來(lái)調(diào)整**的混合器參數(shù)，混合器的磁場(chǎng)數(shù)值會(huì)顯示SC24的屏幕上。

當(dāng)電子顯微鏡改變倍率或影像模式時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的直流磁場(chǎng)變化，而且會(huì)對(duì)直流探頭產(chǎn)生過(guò)載的影響，所以我們通常將探頭擺放距離電子槍較遠(yuǎn)但消磁效能佳的位置。

SC24/AC 探頭會(huì)自動(dòng)對(duì)直流準(zhǔn)位做調(diào)整，但會(huì)短暫過(guò)載幾秒鐘，過(guò)程中也許會(huì)造成影像飄移。SC24/DC+AC主要是對(duì)直流磁場(chǎng)做響應(yīng)，所以當(dāng)直流磁場(chǎng)改變并對(duì)探頭造成過(guò)載時(shí)，則需要對(duì)新的周遭磁場(chǎng)做歸零。SC24有自動(dòng)重置歸零的功能。

SC24 內(nèi)建磁場(chǎng)產(chǎn)生器以產(chǎn)生測(cè)試磁場(chǎng)

磁場(chǎng)產(chǎn)生器可以模擬各種不同頻率及波形的磁場(chǎng)來(lái)對(duì)高解析的電子顯微鏡做測(cè)試。

測(cè)試的波形可以是弦波或方波，并可以利用如下圖的調(diào)整來(lái)設(shè)定不同的頻率。方波的*小低通濾波頻率為1.6kHz，可自由選擇要測(cè)試的方向軸可以同坐消磁及生磁測(cè)試(for experts only)。自動(dòng)重置按鍵可以啟用或停用，也可以設(shè)定其靈敏度，當(dāng)此功能被啟動(dòng)時(shí)會(huì)在屏幕上顯示。自動(dòng)重置設(shè)定也可以設(shè)定反應(yīng)誤差，一般出廠設(shè)定

為500nT 到5 秒。

網(wǎng)路

SC24 具備USB 及乙太網(wǎng)路。未來(lái)可藉由客戶的電腦來(lái)進(jìn)行軟件的安裝，軟件大致包含遠(yuǎn)端操控SC24 及長(zhǎng)時(shí)間對(duì)環(huán)境磁場(chǎng)變化的監(jiān)控。

規(guī)格

單位Gauss， Tesla

FIELD CANCELLING

Co-ordinates X， Y， Z rectangular Cartesian

Components cancelled X， Y， Z fields

外部動(dòng)態(tài)**消磁能力 (X & Y)NOTE 1 4.8 μT峰峰值(installation Fig. 3)

外部動(dòng)態(tài)**消磁能力 (Z)NOTE 1 3.3μT峰峰值????(installation Fig. 3)

1.采用 SC24/AC探頭

消磁因子> 50 X at 50/60 Hz 帶寬2.5 Hz - 5000Hz

消噪上限(0.5 to 5000Hz)0.6 nT RMS total

2.采用 SC24/DC+AC探頭

周遭直流磁場(chǎng)強(qiáng)度± 200 μT max??

消磁因子> 100 X at 50/60 Hz

> 400 X at DC (incremental) Bandwidth DC - 5000 Hz

消噪上限(DC to 5000Hz)0.7 nT RMS total

直流漂移NOTE 3??< 2 nT/ 24 hours

磁場(chǎng)量測(cè)

種類及時(shí)磁場(chǎng)量測(cè)

交流有效值峰峰值

DisplayDC incremental (Sensor SC24/DC+AC)

LCD觸控螢?zāi)辉斠?jiàn)產(chǎn)品敘述

探頭動(dòng)態(tài)工作范圍4.2 μT峰峰值

精準(zhǔn)度NOTE 2± 1.0 % of reading ± 1 nT

X， Y， Z real time field outputs

刻度10 V/μT (1.0V/mG)

范圍± 12 Volts

來(lái)源阻抗值10 k

連接頭3 x BNC

帶寬25 Hz - 10 kHz (Sensor SC24/AC

DC - 10 kHz (Sensor SC24/DC+AC)

測(cè)試磁場(chǎng)產(chǎn)生器

正弦波AC line frequency (50/60Hz) - line locked

方波0.1， 0.2， 0.5， 1， 2， 5， 10， 20， 50， 100， 200， 500， 1000， Hz

電源 120/240V 50/60Hz， 100VA