Effetti della schermatura elettromagnetica nell'ambiente di laboratorio del microscopio elettronico (Parte 2): sistema di smagnetizzazione attivo a bassa frequenza

L'ambiente di un laboratorio di microscopia elettronica non ha un impatto diretto sul microscopio elettronico stesso, ma influisce piuttosto sulla qualità dell'immagine e sulle prestazioni complessive. Durante il funzionamento di un microscopio elettronico, il sottile fascio di elettroni deve viaggiare in un ambiente ad alto vuoto, coprendo una distanza di 0,7 metri (per Scanning Eelettrone Microscope) fino a oltre 2 metri (per Ttrasmissione Electron Microscope). Lungo il percorso, fattori esterni come campi magnetici, vibrazioni del terreno, rumore nell'aria e flussi d'aria possono far deviare il fascio di elettroni dal percorso previsto, portando a un degrado della qualità dell'immagine. Pertanto, è necessario soddisfare requisiti specifici per l'ambiente circostante.

Il Asistema Lbassa frequenza Demagnetizzazione Ssistema, composto principalmente da un rilevatore, un controller, e bobina di smagnetizzazione, è un dispositivo specializzato utilizzato per mitigare i campi elettromagnetici a bassa frequenza da 0,001 Hz a 300 Hz, denominato Demagnetizzatore.

Smagnetizzatori possono essere classificati in tipi CA e CC in base ai loro intervalli di lavoro e alcuni modelli combinano entrambi i tipi per soddisfare diversi ambienti di lavoro. I vantaggi degli smagnetizzatori a bassa frequenza includono le dimensioni ridotte, il design leggero e salvaspazio e la possibilità di essere installati dopo la costruzione. Sono particolarmente adatti per ambienti in cui è difficile realizzare schermature magnetiche, come le camere bianche.

Indipendentemente dalla marca, i principi di funzionamento di base degli smagnetizzatori sono gli stessi. Utilizzano un rilevatore a tre assi per rilevare segnali di interferenza elettromagnetica, controllare dinamicamente ed emettere correnti antifase attraverso un controller PID e generare campi magnetici antifase con bobine di smagnetizzazione tridimensionali (tipicamente tre serie di sei bobine rettangolari quasi-Helmholtz ), neutralizzando e annullando efficacemente il campo magnetico in un'area specifica, riducendolo a un livello di intensità inferiore.

La precisione teorica della smagnetizzazione degli smagnetizzatori può raggiungere 0,1 m Gauss p-p o 10 nT e alcuni modelli dichiarano una precisione ancora migliore, ma ciò è ottenibile solo al centro del rilevatore e non può essere misurato direttamente da altri strumenti a causa dell'interferenza reciproca a distanza ravvicinata. distanze o il fenomeno della "Superficie Equipotenziale" a distanze maggiori.

Gli smagnetizzatori regolano automaticamente la corrente di smagnetizzazione in base ai cambiamenti nell'ambiente. A volte, la corrente può essere significativa. È importante prestare attenzione al layout del cablaggio quando altri strumenti sensibili si trovano nelle immediate vicinanze per evitare interferenze con il loro normale funzionamento. Ad esempio, i dispositivi di esposizione a fasci di elettroni sono stati influenzati dai rilevatori di campo magnetico funzionanti nelle vicinanze.

Il consumo energetico del controller dello smagnetizzatore è generalmente compreso tra 250 W e 300 W.

Il rilevatore dello smagnetizzatore può essere di tipo combinato o di tipo separato CA/CC e non vi è alcuna differenza significativa nelle prestazioni. Generalmente è fissato nella parte medio-alta della colonna o vicino al cannone elettronico (poiché il fascio di elettroni emesso dal cannone elettronico può avere una velocità lenta, rendendolo più soggetto alle interferenze del campo magnetico). Durante l'installazione iniziale, il rilevatore può essere testato in più posizioni per determinare la posizione più efficace per il fissaggio.

Le bobine di smagnetizzazione solitamente adottano un design a "bobina grande", in cui sei bobine sono fissate su varie pareti, soffitti e pavimenti della stanza il più distanti possibile. In alternativa è possibile personalizzare i telai rettangolari con bobine incassate. Tuttavia, il design "a telaio" è meno comune, ad eccezione delle camere bianche o delle stanze di grandi dimensioni. Questo perché l'effetto di smagnetizzazione è leggermente inferiore e può interferire con il funzionamento e l'uso degli Emicroscopi elettronici M.

Dal principio di funzionamento di base dello smagnetizzatore si possono trarre le seguenti conclusioni:

1) A causa dell'isteresi intrinseca difficile da eliminare, ci sarà sempre una differenza di fase tra il campo magnetico antifase e il campo magnetico di interferenza ambientale, limitando l'efficacia della smagnetizzazione.

2) Nello spazio tridimensionale racchiuso dalle bobine di smagnetizzazione, il campo magnetico smagnetizzato non è uniforme. Si deteriora gradualmente dal centro del rilevatore verso la superficie esterna, poiché l'intensità del campo magnetico è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente del segnale (cioè le bobine di smagnetizzazione). Inoltre, l'uniformità del campo magnetico ambientale è generalmente superiore a quello generato dallo smagnetizzatore, determinando un effetto di smagnetizzazione ridotto all'aumentare della distanza dal centro del rilevatore.

3) Questo fenomeno colpisce in particolare l'uso degli smagnetizzatori nell'Sinscatolamento Eelettronico Microscopio piuttosto che T trasmissione Emicroscopio elettronico.