АСПЭМ – Активная система подавления электромагнитных помех для электронных микроскопов
Необходимость более точного изображения и получения нанометрового разрешения при исследовании различных образцов в таких областях, как материаловедение, микроэлектроника и биологические науки существенно увеличила требования электронной микроскопии.
Одним из ключевых факторов для получения четкого изображения на электронном микроскопе является относительная стабильность потока заряженных частиц и защита от электромагнитных помех (ЭМП).
Чтобы управлять направлением и фокусировкой электронного луча, в электронных микроскопах используются электромагниты. Внешние постоянные магнитные поля, такие, как у Земли, могут быть приняты во внимание во время калибровки, и могут не влиять на управление пучком.
Помимо таких факторов, как вибрации зданий и самого аппарата, проблемы с получением четкого изображения возникают, когда магнитные поля колеблются. Искажения изображения могут быть вызвано магнитным полем от электросети, или медленно изменяющимся магнитным полем, например, от лифтов или транспортных средств, движущихся рядом.
Самая большая проблема исходит от переменного магнитного поля, создаваемого силовыми кабелями. Частота колебаний электрической сети составляет 50 Гц, соответственно, создается магнитное поле той же частоты, а иногда и второй и третьей гармоники.
Существуют 2 способа подавления электромагнитных помех: пассивный и активный.
Пассивный способ защиты от электромагнитных помех представляет собой магнитное экранирование. Реализация магнитного экранирования имеет ряд недостатков:
- Трудности в проектировании и гарантиях
- Минимальная эффективность экранирования на низких частотах
- Дорогое и ненадежное решение
- Трудно внедрить в существующую систему
- Могут потребоваться крупные строительные работы
Сравнение активной и пассивной защиты
График показывает, что эффективность пассивной защиты особенно мала на низких частотах колебаний магнитного поля.
Таким образом, активный способ подавления пульсирующих колебаний магнитного поля является наиболее эффективным средством подавления низкочастотных электромагнитных помех. Он основан на генерировании колебаний второго магнитного поля обратной амплитуды и соответствующей частоты. Это производится катушками Гельмгольца, которые окружают электронную пушку, подавляя колебания поля и создавая постоянное поле вокруг микроскопа.
Следует отметить, что колебания подавляются внутри катушек Гельмгольца, но увеличиваются за пределами катушки. Управление током, проходящим через каждую катушку, позволяет управлять магнитным полем, сформировавшимся вблизи защищаемого оборудования.
АСПЭМ подавляет электромагнитные помехи
Используя данные методики мы создали Активную Систему Подавления Электромагнитных помех - АСПЭМ. АСПЭМ разработана для использования с электронными микроскопами и оборудованием. Система сочетает в себе магнитометры (датчики), блок управления и катушки Гельмгольца. АСПЭМ является высокоэффективной системой для активного подавления паразитных магнитных полей и для создания настраиваемых полей.
Принцип работы системы АСПЭМ: 3-осевой магнитный датчик измеряет магнитное поле вокруг микроскопа и дает показания измерений в блок управления. Блок управления обрабатывает измерения и преобразует их в ток, который передается через ортогональные катушки Гельмгольца.
Преимущества системы АСПЭМ:
- недорогое решение компенсации помех
- легко встраивается в существующие помещения
- высокая эффективность экранирования: 40 дБ при 0,1 Гц и 32 дБ при 50 Гц.
Ниже приведены СЭМ-изображения, полученные до и после включения системы АСПЭМ.
АСПЭМ изготавливается в зависимости от требований каждого конкретного клиента. Возможно несколько конфигураций. Существуют 4 основных типа катушек Гельмгольца:
- Колонный тип
- Напольный тип
- На специальных ножках (рамная конструкция)
- Настенный тип
Если объем подавления не превышает 3х3х3 м, то можно использовать колонный или напольный тип клетки. Если объем подавления превышает 3х3х3 м, то рекомендуется использовать настенный тип катушек Гельмгольца.
Катушка Гельмгольца колонного и напольного типа представляет собой легко собираемую клетку Гельмгольца из немагнитной нержавеющей стали. Стойки являются модульными и взаимозаменяемыми, выполнены с различной длиной для размещения практически любого сканирующего электронного микроскопа.
- Катушки Гельмгольца колонного типа могут быть легко адаптированы для Сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), но не практичны для просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ).
- Напольные катушки Гельмгольца могут быть использованы для обоих типов электронного микроскопа СЭМ и ПЭМ.
- Катушки Гельмгольца могут быть установлены на ножки рамы TMC.
- Настенный монтаж катушек Гельмгольца подразумевает, что катушки скрыты в кабель-каналах, закрепленных на стены, пол и потолок. В узлах соединения катушек устанавливаются распаечные коробки с клеммами.
|
|
|
|
| Колонный тип | Напольный тип |
На ножках |
Настенный тип |
Настенные катушки Гельмгольца являются практической альтернативой катушек напольного и колонного типов. Подходит как для ПЭМ, так и для СЭМ, установленных в центре комнаты.
Система АСПЭМ идеально подходит для сканирующих и электронных микроскопов, систем электронно-лучевой литографии, электронно-лучевых измерительных приборов, и других приборов, которые используют электронный луч.
Сочетая систему АСПЭМ с системой виброизоляции TMC, Вы можете обеспечить полный контроль над вибрациями и магнитными полями.
Система АСПЭМ обеспечит реализацию заложенных параметров Вашего микроскопа!