SC24 Magnetic Field Cancelling System

·      Makes the ambient magnetic field “OK” for the electron microscope

·      Adapts to field changes within 100 µs

·      Touch screen intelligent user interface with automatic setup and DC reset

·      Simultaneous AC & DC field display with choice of Tesla or Gauss units

·      Mixes dual sensors to create virtual sensor “inside” the EM column

·      Use AC sensors for cancelling 50/ 60 Hz AC line fields      or:

·      Use DC sensors for cancelling tram

      and train DC fields and 50/60Hz

·      Built-in test field generator

·      Ethernet and USB ports for remote operation and monitoring

概述

電子顯微鏡必須在環(huán)境磁場(chǎng)中工作，該磁場(chǎng)包括地球磁場(chǎng)以及電力網(wǎng)絡(luò)和電機(jī)輻射的磁場(chǎng)。

當(dāng)環(huán)境場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，顯微鏡中的電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致分辨率損失和圖像失真。 SC24 系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)創(chuàng)建幾乎相等和相反的場(chǎng)變化來穩(wěn)定場(chǎng)，從而大大提高顯微鏡性能。

SC24 系統(tǒng)包括一個(gè)磁場(chǎng)控制單元、一個(gè)或兩個(gè)磁場(chǎng)傳感器和三個(gè)正交軸多芯電纜，它們安裝在要消除磁場(chǎng)的房間內(nèi)。

控制單元中的三個(gè)功率放大器驅(qū)動(dòng)電流通過電纜，以創(chuàng)建與環(huán)境場(chǎng)變化符號(hào)相反的場(chǎng)。

磁場(chǎng)傳感器測(cè)量產(chǎn)生的磁場(chǎng)，實(shí)時(shí)負(fù)反饋通過系統(tǒng)的環(huán)路增益降低環(huán)境磁場(chǎng)。

該系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)的，可在 100 µs 內(nèi)自動(dòng)響應(yīng)場(chǎng)變化。

產(chǎn)品描述

SC24 是第四代磁場(chǎng)消除系統(tǒng)，旨在提高對(duì)磁場(chǎng)敏感的電子儀器的性能，例如電子顯微鏡和電子束計(jì)量工具。

SC24 是 SC20 系統(tǒng)的增強(qiáng)型替代品，SC20 系統(tǒng)在擁有超過 400 臺(tái)的安裝基礎(chǔ)。

場(chǎng)抵消方法是寬帶模擬負(fù)反饋。嵌入式微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)并將測(cè)量場(chǎng)數(shù)字化，但不在反饋回路內(nèi)。

在顯微鏡室中安裝 SC24 電纜的選項(xiàng)見第 3 頁。

SC24 可以使用一個(gè)或兩個(gè)交流傳感器或一個(gè)或兩個(gè)寬帶直流傳感器。寬帶直流傳感器僅在環(huán)境具有不良直流場(chǎng)時(shí)才需要，通常來自直流供電的有軌電車或火車。交流傳感器成本較低，使用起來稍微容易一些。

通常對(duì)于 SEM 使用一個(gè)磁場(chǎng)傳感器，位于電子束柱底部附近。通常，對(duì)于 TEM，在樣品臺(tái)高度處使用距離電子束柱任一側(cè)約 300 毫米的兩個(gè)傳感器。

SC24 系統(tǒng)不會(huì)取消房間內(nèi)各處的場(chǎng)。它在磁場(chǎng)傳感器周圍創(chuàng)建一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中磁場(chǎng)大大降低。該區(qū)域的體積取決于環(huán)境場(chǎng)的均勻性和現(xiàn)場(chǎng)電纜的設(shè)計(jì)。

SC24 用戶界面是如下所示的觸摸屏 LCD 顯示面板。這是當(dāng)系統(tǒng)取消且場(chǎng)正常時(shí)帶有一個(gè)或兩個(gè)寬帶 DC 傳感器的 SC24 的典型顯示。

圖 1. 典型的觸摸屏顯示

五個(gè)按鈕控制系統(tǒng)的操作。

“單位”按鈕調(diào)出單位子菜單以選擇 RMS 或 pk-pk、特斯拉或高斯單位。單位的選擇對(duì)取消沒有影響。

復(fù)位按鈕清除“跳閘”指示器并復(fù)位直流傳感器的“零場(chǎng)”工作點(diǎn)。

“取消/待機(jī)”按鈕打開和關(guān)閉取消。

磁場(chǎng)幅度以 100pT (1.0 µGauss) 分辨率顯示。 AC 傳感器不顯示 DC 場(chǎng)振幅。

持續(xù)監(jiān)測(cè)磁場(chǎng)幅度并與預(yù)設(shè)跳閘水平進(jìn)行比較，以提供“磁場(chǎng)正常”指示。

SC24 具有“一鍵式”自動(dòng)設(shè)置。在安裝時(shí)，它會(huì)分析安裝、報(bào)告安裝問題并設(shè)置反饋回路增益和相位。所有設(shè)置參數(shù)都存儲(chǔ)在通電的非易失性存儲(chǔ)器中

損失并在隨后通電時(shí)重新測(cè)試安裝。如果它沒有發(fā)現(xiàn)任何變化，它會(huì)在斷電前的狀態(tài)下恢復(fù)運(yùn)行，否則它會(huì)請(qǐng)求設(shè)置。

“調(diào)整”按鈕可以進(jìn)入調(diào)整菜單（針對(duì)專家用戶），典型顯示如圖 2 所示。它還提供了“鎖定”觸摸屏和重置以太網(wǎng)密碼的選項(xiàng)。當(dāng)屏幕被“鎖定”時(shí)，五個(gè)按鈕被一個(gè)新按鈕取代，如果按下五秒鐘就可以解鎖。

圖 2. 調(diào)整菜單

“Mixer”、“Auto Reset”、“Field Generator”和“Trip Level”觸摸按鈕控制調(diào)節(jié)，在后面的調(diào)節(jié)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行描述。

產(chǎn)品安裝

顯微鏡室電纜安裝的設(shè)計(jì)涉及成本、復(fù)雜性和性能之間的權(quán)衡。

無花果。圖 3、4 和 5 顯示了主要的設(shè)計(jì)類型。圖 3. 是推薦用于大型 TEM 和所有新建顯微鏡實(shí)驗(yàn)室的佳性能設(shè)計(jì)。

雙回路電纜的尺寸經(jīng)過優(yōu)化，使電纜場(chǎng)在該大小房間的顯微鏡柱長(zhǎng)度上均勻。 SC24 規(guī)范是指具有這些尺寸的安裝。

我們通常提供優(yōu)化的定制尺寸電纜以適應(yīng)客戶的房間。 SC24 只能與 Spicer Consulting 提供的電纜一起使用。

在圖 3 中，多芯電纜各繞一圈，并以紅色、綠色和藍(lán)色顯示。實(shí)際電纜為黑色或灰色，通常安裝在白色塑料導(dǎo)管中。如果房間有假天花板，部分電纜可能會(huì)安裝在其上方。

在圖 3 中，X 和 Y 電纜的下部顯示為埋在地板下方。這對(duì)于新建實(shí)驗(yàn)室很實(shí)用。底部 Z 電纜的部分也需要埋在門洞處。對(duì)于帶有 Gatan 成像過濾器的 TEM，建議將 X 和 Y 電纜埋在地板下方，以便在 GIF 高度進(jìn)行良好的消除。

對(duì)于不能選擇埋設(shè)電纜的現(xiàn)有顯微鏡安裝，電纜的底部可以在地板上并覆蓋有合適的電纜保護(hù)器。 GIF 高度的 X 和 Y 取消性能將受到影響。

Room Installation options

Fig. 3. Installation for TEMs

         and new Lab Builds

Fig. 4. Basic Installation for

TEMs and SEMs

Fig. 5. Minimal Installation

for SEMs

筆記：

X 電纜環(huán)：紅色

Y 型電纜環(huán)：綠色

Z 線環(huán)：藍(lán)色

圖 4 顯示了第二好的電纜安裝。自 1991 年推出 SC07 型號(hào)以來，它一直與 Spicer Consulting Cancelling 系統(tǒng)一起使用。如果 X 和 Y 電纜直接在顯微鏡柱上方交叉，則效果好。它要求地板上的電纜覆蓋有合適的電纜保護(hù)器。

圖 5. 是簡(jiǎn)單、成本低的安裝。它通常不需要地板上的電纜。動(dòng)態(tài)范圍和取消的音量更小，因?yàn)殡娎|離立柱更遠(yuǎn)。這種安裝會(huì)在相鄰房間中產(chǎn)生更大的區(qū)域，這可能是不可接受的。

有許多圖 5 安裝在掃描電子顯微鏡上。 SEM。有小列，所以可以容忍小的取消量。他們的安裝通常通過調(diào)整傳感器位置來“調(diào)整”以找到佳圖像改進(jìn)的佳位置。

傳感器和安裝座

標(biāo)準(zhǔn)傳感器安裝如下所示。

通過“Sensor SC24/AC”，SC24 提供了從 2.5Hz 到 5kHz 的有用消除。環(huán)境場(chǎng)與抵消場(chǎng)之比稱為抵消因子。它是頻率的函數(shù)，在 60Hz 時(shí)大于 50。

通過“Sensor SC24/DC+AC”，SC24 提供了從 DC 到 5kHz 的有用消除。抵消因子在 DC 時(shí)大于 400，在 60Hz 時(shí)大于 100。

“Sensor SC24/DC+AC”包含圍繞其場(chǎng)感測(cè)元件的小型亥姆霍茲線圈。它們用于抵消包括地球場(chǎng)在內(nèi)的環(huán)境場(chǎng)的直流分量。復(fù)位時(shí)，傳感器中的微型計(jì)算機(jī)調(diào)整并記住線圈中的電流，將 X、Y、Z 傳感器輸出設(shè)置為零。重置過程需要 1 秒。如果傳感器被移動(dòng)，則必須將其復(fù)位。

SC24 有兩個(gè)傳感器輸入。它可以與一兩個(gè)傳感器一起工作。它們必須是相同的類型，AC 或 DC。 SC24 檢測(cè)傳感器類型以在抵消反饋回路中選擇正確的濾波器。如果插入不同類型，SC24 會(huì)報(bào)告?zhèn)鞲衅麇e(cuò)誤。

當(dāng)有兩個(gè)傳感器時(shí)，SC24 啟用混合器功能。兩個(gè)傳感器放置在顯微鏡柱的兩側(cè)。 “混合場(chǎng)”是傳感器輸出的加權(quán)組合，在兩個(gè)傳感器之間創(chuàng)建一個(gè)可調(diào)節(jié)的“虛擬傳感器”。

通過觀察顯微鏡圖像和調(diào)整以獲得佳圖像改善來調(diào)整混合器?；旌献侄物@示在 SC24 屏幕上。

當(dāng)電子顯微鏡改變放大倍數(shù)或成像模式時(shí)，其磁透鏡可能會(huì)在環(huán)境場(chǎng)中產(chǎn)生較大的直流變化，從而使抵消系統(tǒng)過載。兩個(gè)傳感器可以與色譜柱隔開，過載更少。

“Sensor SC24/AC”會(huì)自動(dòng)調(diào)整到新的直流電平，但瞬態(tài)可能會(huì)使其過載幾秒鐘。在傳感器調(diào)整之前可能存在圖像位置漂移。

“傳感器 SC24/DC+AC”對(duì) DC 做出響應(yīng)，因此使抵消系統(tǒng)過載的 DC 場(chǎng)變化需要重置傳感器以在新的環(huán)境場(chǎng)水平下重新啟動(dòng)操作。 SC24 具有“自動(dòng)重置”功能，請(qǐng)參閱調(diào)整詳細(xì)信息部分。