SC24 磁场消除系统的使用手册（中文翻译版）

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

电子显微镜必须在环境磁场中工作，该磁场包括地球磁场以及电力网络和电机辐射的磁场。

当环境场发生变化时，显微镜中的电子束发生偏转，导致分辨率损失和图像失真。 SC24 系统通过动态创建几乎相等和相反的场变化来稳定场，从而大大提高显微镜性能。

SC24 系统包括一个磁场控制单元、一个或两个磁场传感器和三个正交轴多芯电缆，它们安装在要消除磁场的房间内。

控制单元中的三个功率放大器驱动电流通过电缆，以创建与环境场变化符号相反的场。

磁场传感器测量产生的磁场，实时负反馈通过系统的环路增益降低环境磁场。

该系统是动态的，可在 100 µs 内自动响应场变化。

产品描述

SC24 是第四代磁场消除系统，旨在提高对磁场敏感的电子仪器的性能，例如电子显微镜和电子束计量工具。

SC24 是 SC20 系统的增强型替代品，SC20 系统在拥有超过 400 台的安装基础。

场抵消方法是宽带模拟负反馈。嵌入式微型计算机控制系统并将测量场数字化，但不在反馈回路内。

在显微镜室中安装 SC24 电缆的选项见第 3 页。

SC24 可以使用一个或两个交流传感器或一个或两个宽带直流传感器。宽带直流传感器仅在环境具有不良直流场时才需要，通常来自直流供电的有轨电车或火车。交流传感器成本较低，使用起来稍微容易一些。

通常对于 SEM 使用一个磁场传感器，位于电子束柱底部附近。通常，对于 TEM，在样品台高度处使用距离电子束柱任一侧约 300 毫米的两个传感器。

SC24 系统不会取消房间内各处的场。它在磁场传感器周围创建一个区域，在该区域中磁场大大降低。该区域的体积取决于环境场的均匀性和现场电缆的设计。

SC24 用户界面是如下所示的触摸屏 LCD 显示面板。这是当系统取消且场正常时带有一个或两个宽带 DC 传感器的 SC24 的典型显示。

图 1. 典型的触摸屏显示

五个按钮控制系统的操作。

“单位”按钮调出单位子菜单以选择 RMS 或 pk-pk、特斯拉或高斯单位。单位的选择对取消没有影响。

复位按钮清除“跳闸”指示器并复位直流传感器的“零场”工作点。

“取消/待机”按钮打开和关闭取消。

磁场幅度以 100pT (1.0 µGauss) 分辨率显示。 AC 传感器不显示 DC 场振幅。

持续监测磁场幅度并与预设跳闸水平进行比较，以提供“磁场正常”指示。

SC24 具有“一键式”自动设置。在安装时，它会分析安装、报告安装问题并设置反馈回路增益和相位。所有设置参数都存储在通电的非易失性存储器中

损失并在随后通电时重新测试安装。如果它没有发现任何变化，它会在断电前的状态下恢复运行，否则它会请求设置。

“调整”按钮可以进入调整菜单（针对专家用户），典型显示如图 2 所示。它还提供了“锁定”触摸屏和重置以太网密码的选项。当屏幕被“锁定”时，五个按钮被一个新按钮取代，如果按下五秒钟就可以解锁。

图 2. 调整菜单

“Mixer”、“Auto Reset”、“Field Generator”和“Trip Level”触摸按钮控制调节，在后面的调节细节部分进行描述。

产品安装

显微镜室电缆安装的设计涉及成本、复杂性和性能之间的权衡。

无花果。图 3、4 和 5 显示了主要的设计类型。图 3. 是推荐用于大型 TEM 和所有新建显微镜实验室的佳性能设计。

双回路电缆的尺寸经过优化，使电缆场在该大小房间的显微镜柱长度上均匀。 SC24 规范是指具有这些尺寸的安装。

我们通常提供优化的定制尺寸电缆以适应客户的房间。 SC24 只能与 Spicer Consulting 提供的电缆一起使用。

在图 3 中，多芯电缆各绕一圈，并以红色、绿色和蓝色显示。实际电缆为黑色或灰色，通常安装在白色塑料导管中。如果房间有假天花板，部分电缆可能会安装在其上方。

在图 3 中，X 和 Y 电缆的下部显示为埋在地板下方。这对于新建实验室很实用。底部 Z 电缆的部分也需要埋在门洞处。对于带有 Gatan 成像过滤器的 TEM，建议将 X 和 Y 电缆埋在地板下方，以便在 GIF 高度进行良好的消除。

对于不能选择埋设电缆的现有显微镜安装，电缆的底部可以在地板上并覆盖有合适的电缆保护器。 GIF 高度的 X 和 Y 取消性能将受到影响。

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

笔记：

X 电缆环：红色

Y 型电缆环：绿色

Z 线环：蓝色

图 4 显示了第二好的电缆安装。自 1991 年推出 SC07 型号以来，它一直与 Spicer Consulting Cancelling 系统一起使用。如果 X 和 Y 电缆直接在显微镜柱上方交叉，则效果好。它要求地板上的电缆覆盖有合适的电缆保护器。

图 5. 是简单、成本低的安装。它通常不需要地板上的电缆。动态范围和取消的音量更小，因为电缆离立柱更远。这种安装会在相邻房间中产生更大的区域，这可能是不可接受的。

有许多图 5 安装在扫描电子显微镜上。 SEM。有小列，所以可以容忍小的取消量。他们的安装通常通过调整传感器位置来“调整”以找到佳图像改进的佳位置。

传感器和安装座

标准传感器安装如下所示。

通过“Sensor SC24/AC”，SC24 提供了从 2.5Hz 到 5kHz 的有用消除。环境场与抵消场之比称为抵消因子。它是频率的函数，在 60Hz 时大于 50。

通过“Sensor SC24/DC+AC”，SC24 提供了从 DC 到 5kHz 的有用消除。抵消因子在 DC 时大于 400，在 60Hz 时大于 100。

“Sensor SC24/DC+AC”包含围绕其场感测元件的小型亥姆霍兹线圈。它们用于抵消包括地球场在内的环境场的直流分量。复位时，传感器中的微型计算机调整并记住线圈中的电流，将 X、Y、Z 传感器输出设置为零。重置过程需要 1 秒。如果传感器被移动，则必须将其复位。

SC24 有两个传感器输入。它可以与一两个传感器一起工作。它们必须是相同的类型，AC 或 DC。 SC24 检测传感器类型以在抵消反馈回路中选择正确的滤波器。如果插入不同类型，SC24 会报告传感器错误。

当有两个传感器时，SC24 启用混合器功能。两个传感器放置在显微镜柱的两侧。 “混合场”是传感器输出的加权组合，在两个传感器之间创建一个可调节的“虚拟传感器”。

通过观察显微镜图像和调整以获得佳图像改善来调整混合器。混合字段显示在 SC24 屏幕上。

当电子显微镜改变放大倍数或成像模式时，其磁透镜可能会在环境场中产生较大的直流变化，从而使抵消系统过载。两个传感器可以与色谱柱隔开，过载更少。

“Sensor SC24/AC”会自动调整到新的直流电平，但瞬态可能会使其过载几秒钟。在传感器调整之前可能存在图像位置漂移。

“传感器 SC24/DC+AC”对 DC 做出响应，因此使抵消系统过载的 DC 场变化需要重置传感器以在新的环境场水平下重新启动操作。 SC24 具有“自动重置”功能，请参阅调整详细信息部分。