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技术文章
 

哪些因素会影响电子显微镜(二)

点击次数:1153 发布时间:2011-04-29

五.电源(Power)

  电源对电子显微镜的干扰是近年来逐渐认识到的。现代电子设备等非线性负荷的大量使用,引起电网产生大量高次谐波电流,污染电网环境。随着高精度电子显微镜的逐步推广应用,正弦波工频电源中寄生的高次谐波所产生的影响已经逐渐被引起重视。国家标准GB12668-90中规定,奇次谐波≤5%,偶次谐波≤2%。而我们已经多次在电子显微镜的安装使用现场测得奇次谐波超标(如长春某研究所9.2%,上海某工厂11%)。

  谐波对电子显微镜的干扰现象与电磁干扰的现象相近(参见图1),常见的解决方法有1)装设滤波器;2)装设无功补偿装置;3)限制同一变压器二次侧接入的变流及交变调压装置的容量等。

  六.地线(Earth Loop)

  地线对电子显微镜的作用主要在两个方面,一方面是通常意义上的安全作用,一旦系统发生漏电时提供一个泄放回路,确保操作人员或维修人员的人身安全;另一方面地线作为电子显微镜内各个分系统(如探测器、信号处理放大、电子束控制等等)的共同“零电位”端,必须保持电压稳定在“零”。

  通常,我们认为地线是一个参照点,它的电压为零。但是实际上,当地线回路上存在电流时(这个电流通常称为漏电流偏光岩相显微镜或接地电流),在这个地线回路上的任何一个接地端都有接地电压存在(因为任何地线的接地电阻尽管很小但不可能为0),这个接地电压很小以至于我们常常忽略它。但在电子显微镜系统里,这个接地电压使得“零电位”端的电压不能稳定在“零”。当接地电压波动较大时,同样会使得电子显微镜不能保持在的工作状态下。

  解决这个问题的方法很简单,就是专门为电子显微镜设置一个单独的接地回路,我们称之为“独立地线”。这样就排除了同一供电回路中其它用电设备的漏电流对电子显微镜的干扰。注意,必须从接地体到接地线到接地端子都是独立且不与任何导电体相连接的,这样才能保证该地线的完全独立。必须防止以下两种常见的错误:1)没有埋设完全独立的接地体,只是单独布放一根地线联接到公共接地体;2)虽然有单独的接地体但是接地线或接地端子与公共地线相联接。

  七.电子显微镜安装地点和位置的选择

  在实际工作中,仔细选择电子显微镜的安装地点和位置,往往可以起到事半功倍的效果。从减少振动方面考虑,尽量选择没有地下室的一楼或地下室,比其它楼层的振动会明显要小些(从便于搬运的角度来说,一般也都是选择一楼。在没有电梯的情况下,人力搬运上下楼是极为困难的)。尽量远离大型中央空调机组、锅炉房、水泵站、大型通风设备、机械加工厂房,尽量远离繁忙交通道路、地铁线路等干扰源,这些在zui初规划电子显微镜的安装位置时就应该有所考虑。

  从减少电磁干扰方面考虑,尽量远离输电线路、远离供电电缆、远离各种大功率用(供)电设备(如电炉、变压器、稳压器、及其它电力电气设施),尽量选择供电支路的末端等等。

  还有一点要说明的是,低频电磁干扰即便只离开一两米,强度都有可能相差几倍,这与低频振动干扰不同,10赫兹以下的振动在地下传播数百米之后,强度衰减仍然很少,这样相差几米或十几米远的振动测试结果就几乎完全相同。

  注[1]:电磁干扰强度的度量单位常用的有特斯拉(T这个单位太大,一般常用mT、μT和nT)、高斯(Gauss这个单位也很大,一般常用mGauss)以及伏特/米(常用mV/m,简称毫伏)。

  它们之间的换算是1mGauss=10mV/m=100nT。

  注[2]:常见的50Hz工频场强约为零点几到数十mGauss,无线广播及电视信号的场强是μV/m级的,的场强是μV/m级的。

  直流和低频电磁场往往用T来度量,中低频电磁场往往用Gauss来度量,高频超高频电磁场用伏特/米来度量。

  注[3]:垂直方向的电磁干扰作用于带电粒子的等效结果相当于加速电压不稳定。我们知道,理论上加速电压不稳定直接影响带电粒子的运动速度,从而使电子束的频率不断变化,以至产生难以消除的色差像散。但实际上稳定的直流磁场的等效结果只是相当于加速电压增加或减少一点点(相对于动辄几十千伏到几百千伏的加速电压来说,外部直流磁场所产生的加减速作用实在是微乎其微,甚至小于电子显微镜加速电压的漂移),所以可以认为对图像没有任何影响。同样,相对于极

  注[4]:有实测数据证明,被动式低频电磁屏蔽的屏蔽效果可以达到97%以上(在环境场强7mGauss p-p条件下,屏蔽体内仅为0.2mGauss p-p), 屏蔽体内各处场强不均匀度小于50%。

  注[5]:对多台正在使用中的不同厂商、不同型号的主动式消磁器检测后发现,一般屏蔽效果在50%~70%,个别能够达到90%左右;屏蔽体内各处场强不均匀度小于400%(即屏蔽体内磁场zui大处达到探测器附近的四倍左右)。

  注[6]大量的实际测试数据工业显微镜表明,空气弹簧的谐振频率(fs)大于10赫兹,橡胶大于20赫兹,钢弹簧大于40赫兹。从下面附图1中可以看出,对于频率在ft(ft≌1.414fs)以上的震动,系统才有减震效果。对于通常需要减少振动的3-15赫兹频段,这些日常使用的减震方法非但不能减少低频震动,反而因为谐振而将振动增大。

  

  

  

  某主动隔震系统的振动传输特性曲线

  附图1

  高加速电压而言微小交流磁场所产生的色差像散也是很小的,这就是为什么往往垂直方向的电磁干扰标准要宽于水平方向标准的原

  因。

  电子显微镜室集合解决方案的提供:

  低频磁屏蔽

  根据磁路并联旁路分流屏蔽理论,由计算式

  b=μ〔L×W(Ho-Hi)/ (W+L) 2Φs Hi 〕

  计算而得钢板厚度保证磁屏蔽效果;并可以保证一定的余量,以备将来磁场干扰进一步加强。

  振动

  理论及大量试验数据证明:由于特定谐振频率原因,空气、弹簧、橡胶减震器对于15Hz以下的振动无效,在特定环境下甚至会加大振动;混凝土地台受土质及地质环境影响较大,无法保证效果,压电式主动隔震系统又价格高昂;产品磁力隔振垫针对电子显微镜对低频断点振动要求,专向设计施工,在各家专业电镜厂家电镜安装过程中起到不可替代的作用,获得业界一致好评。

  噪声

  经典方案:穿孔铝板吸音顶面+隔音毡衬里+轻质隔音墙体间隔软包;

  其他方案:

  低频吸声体、空间吸声体、吸声尖劈、布艺吸声板、木绒装饰吸声板声板、隔声室、隔声屏障等。

  磁力减震器使用说明书一.工作原理

  磁力减震器是一种新型的宽带高温热台偏光显微镜被动式隔震系统,它的谐振频率仅为2赫兹且谐振峰非常平缓,对高于2赫兹的震动有良好的减隔效果。

  而一般常见的被动式减震系统(如空气减震系统、橡胶减震系统或弹簧减震系统等),因谐振频率较高(约十几赫兹到几十赫兹)所以对低频震动的隔震效果不佳。

  在磁力减震器内部,由强力钕铁硼磁极对产生的磁力隔隙,能够有效地减少和隔绝震动传递。这种作用是双向的,既可以减少地面对仪器设备的振动干扰,也可以减少自身产生振动的设备对地面和周围的震动干扰。

  二.用途

  适用于各种需要减少外部震动干扰或隔离震动源对外部的影响。例如光学测量装置,精密光学显微镜,电子显微镜等各种精密测试分析仪器;各种压缩机,机械泵等机械设备的消震减震,有效减少水平和垂直方向的振动干扰。本产品已向国家有关部门申请权,号:2007100234964。

  三.特点

  特殊设计的磁力减震器内没有钢或铜材料的零件,橡胶圈也只是起密封和保持稳定作用,而不是起减震作用,这样就zui大限度地降低了谐振频率和谐振峰。有效工作频率范围宽,特别对于很低频率振动的消震减震效果良好。

  精心选择的材料、仔细设计的结构、恰当的阻尼系数,使得磁力隔震垫能够达到的性价比。不需要日常维护和调整,安装调整简单,漏磁极小。谐振频率远比一般的被动式减震器低,减震隔振性好,可以适用各种场合的不同需要。

  四. 外观

  五.性能

  1.振动传输特性(参见下图)

  2.一般性能

  每个减震器工作载荷......................90kg~250kg

  减震器数量...................................4个/套

  zui大有效载荷..................................1000kg

  zui大载荷.....................................2400kg

  有效工作频率带宽............................2Hz以上

  zui大位移.................................9.5mm(垂直)

  0.2mm(水平)

  工作温度.......................... 0~50℃(建议室温)

  漏磁.........................20cm处不大于0.9毫高斯

  30cm处不大于0.4毫高斯

  3.外观物理参数:

  物理尺寸(单只).......................Ф206mm110mm

  每个减震器重量.................................15kg

  颜色.......................浅灰(或根据用户需要确定)

  包装......................扁方形木制包装箱,每箱一件

  六.安装使用

  1.将减震器放置在预定的荧光显微镜位置后,在无负载情况下,调整隔震垫下部的三个水平调节螺栓(尽量少伸出为好),通过观察隔震垫上面的水准器,使隔震垫处于水平状态。

  2.用随机附带的组合衬板将每两只减震器连接为一组(这两只减震器的上表面尽量等高)。

  3. 尽量使仪器设备的着力点落在磁力减震器的中心和组合衬板的中心线上。尽量使同一组的磁力隔震垫受力均匀一致。

  4.为防止设备滑动,可将随机附件中的防滑垫垫在设备与组合衬板之间。

  5.在有负载情况下,观察减震器上面的水准器,确认减震器仍然处于水平状态,否则可能需要重新调整受力点。

  6.在有负载情况下,观察磁力减震器下部侧面的高度指示条(使用随机附带的微型电筒和反光镜), 确认减震器工作在额定的工作载荷区间(如果不能看到高度指示条则表示过载)。

  7.减震器底部中间的阻尼调节螺丝出厂时已经调在zui佳状态,一般不要调整。日常使用中不需要任何维护。

   

 
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