五.電源(Power)
電源對電子顯微鏡的干擾是近年來逐漸認識到的?,F代電子設備等非線性負荷的大量使用,引起電網產生大量高次諧波電流,污染電網環境。隨著高精度電子顯微鏡的逐步推廣應用,正弦波工頻電源中寄生的高次諧波所產生的影響已經逐漸被引起重視。國家標準GB12668-90中規定,奇次諧波≤5%,偶次諧波≤2%。而我們已經多次在電子顯微鏡的安裝使用現場測得奇次諧波超標(如長春某研究所9.2%,上海某工廠11%)。
諧波對電子顯微鏡的干擾現象與電磁干擾的現象相近(參見圖1),常見的解決方法有1)裝設濾波器;2)裝設無功補償裝置;3)限制同一變壓器二次側接入的變流及交變調壓裝置的容量等。
六.地線(Earth Loop)
地線對電子顯微鏡的作用主要在兩個方面,一方面是通常意義上的安全作用,一旦系統發生漏電時提供一個泄放回路,確保操作人員或維修人員的人身安全;另一方面地線作為電子顯微鏡內各個分系統(如探測器、信號處理放大、電子束控制等等)的共同“零電位”端,必須保持電壓穩定在“零”。
通常,我們認為地線是一個參照點,它的電壓為零。但是實際上,當地線回路上存在電流時(這個電流通常稱為漏電流偏光巖相顯微鏡或接地電流),在這個地線回路上的任何一個接地端都有接地電壓存在(因為任何地線的接地電阻盡管很小但不可能為0),這個接地電壓很小以至于我們常常忽略它。但在電子顯微鏡系統里,這個接地電壓使得“零電位”端的電壓不能穩定在“零”。當接地電壓波動較大時,同樣會使得電子顯微鏡不能保持在的工作狀態下。
解決這個問題的方法很簡單,就是專門為電子顯微鏡設置一個單獨的接地回路,我們稱之為“獨立地線”。這樣就排除了同一供電回路中其它用電設備的漏電流對電子顯微鏡的干擾。注意,必須從接地體到接地線到接地端子都是獨立且不與任何導電體相連接的,這樣才能保證該地線的獨立。必須防止以下兩種常見的錯誤:1)沒有埋設獨立的接地體,只是單獨布放一根地線聯接到公共接地體;2)雖然有單獨的接地體但是接地線或接地端子與公共地線相聯接。
七.電子顯微鏡安裝地點和位置的選擇
在實際工作中,仔細選擇電子顯微鏡的安裝地點和位置,往往可以起到事半功倍的效果。從減少振動方面考慮,盡量選擇沒有地下室的一樓或地下室,比其它樓層的振動會明顯要小些(從便于搬運的角度來說,一般也都是選擇一樓。在沒有電梯的情況下,人力搬運上下樓是極為困難的)。盡量遠離大型空調機組、鍋爐房、水泵站、大型通風設備、機械加工廠房,盡量遠離繁忙交通道路、地鐵線路等干擾源,這些在zui初規劃電子顯微鏡的安裝位置時就應該有所考慮。
從減少電磁干擾方面考慮,盡量遠離輸電線路、遠離供電電纜、遠離各種大功率用(供)電設備(如電爐、變壓器、穩壓器、及其它電力電氣設施),盡量選擇供電支路的末端等等。
還有一點要說明的是,低頻電磁干擾即便只離開一兩米,強度都有可能相差幾倍,這與低頻振動干擾不同,10赫茲以下的振動在地下傳播數百米之后,強度衰減仍然很少,這樣相差幾米或十幾米遠的振動測試結果就幾乎相同。
注[1]:電磁干擾強度的度量單位常用的有特斯拉(T這個單位太大,一般常用mT、μT和nT)、高斯(Gauss這個單位也很大,一般常用mGauss)以及伏特/米(常用mV/m,簡稱毫伏)。
它們之間的換算是1mGauss=10mV/m=100nT。
注[2]:常見的50Hz工頻場強約為零點幾到數十mGauss,無線廣播及電視信號的場強是μV/m級的,的場強是μV/m級的。
直流和低頻電磁場往往用T來度量,中低頻電磁場往往用Gauss來度量,高頻超高頻電磁場用伏特/米來度量。
注[3]:垂直方向的電磁干擾作用于帶電粒子的等效結果相當于加速電壓不穩定。我們知道,理論上加速電壓不穩定直接影響帶電粒子的運動速度,從而使電子束的頻率不斷變化,以至產生難以消除的色差像散。但實際上穩定的直流磁場的等效結果只是相當于加速電壓增加或減少一點點(相對于動輒幾十千伏到幾百千伏的加速電壓來說,外部直流磁場所產生的加減速作用實在是微乎其微,甚至小于電子顯微鏡加速電壓的漂移),所以可以認為對圖像沒有任何影響。同樣,相對于極
注[4]:有實測數據證明,被動式低頻電磁屏蔽的屏蔽效果可以達到97%以上(在環境場強7mGauss p-p條件下,屏蔽體內僅為0.2mGauss p-p), 屏蔽體內各處場強不均勻度小于50%。
注[5]:對多臺正在使用中的不同廠商、不同型號的主動式消磁器檢測后發現,一般屏蔽效果在50%~70%,個別能夠達到90%左右;屏蔽體內各處場強不均勻度小于400%(即屏蔽體內磁場zui大處達到探測器附近的四倍左右)。
注[6]大量的實際測試數據工業顯微鏡表明,空氣彈簧的諧振頻率(fs)大于10赫茲,橡膠大于20赫茲,鋼彈簧大于40赫茲。從下面附圖1中可以看出,對于頻率在ft(ft≌1.414fs)以上的震動,系統才有減震效果。對于通常需要減少振動的3-15赫茲頻段,這些日常使用的減震方法非但不能減少低頻震動,反而因為諧振而將振動增大。
某主動隔震系統的振動傳輸特性曲線
附圖1
高加速電壓而言微小交流磁場所產生的色差像散也是很小的,這就是為什么往往垂直方向的電磁干擾標準要寬于水平方向標準的原
因。
電子顯微鏡室集合解決方案的提供:
低頻磁屏蔽
根據磁路并聯旁路分流屏蔽理論,由計算式
b=μ〔L×W(Ho-Hi)/ (W+L) 2Φs Hi 〕
計算而得鋼板厚度保證磁屏蔽效果;并可以保證一定的余量,以備將來磁場干擾進一步加強。
振動
理論及大量試驗數據證明:由于特定諧振頻率原因,空氣、彈簧、橡膠減震器對于15Hz以下的振動無效,在特定環境下甚至會加大振動;混凝土地臺受土質及地質環境影響較大,無法保證效果,壓電式主動隔震系統又價格高昂;產品磁力隔振墊針對電子顯微鏡對低頻斷點振動要求,專向設計施工,在各家專業電鏡廠家電鏡安裝過程中起到不可替代的作用,獲得業界。
噪聲
經典方案:穿孔鋁板吸音頂面+隔音氈襯里+輕質隔音墻體間隔軟包;
其他方案:
低頻吸聲體、空間吸聲體、吸聲尖劈、布藝吸聲板、木絨裝飾吸聲板聲板、隔聲室、隔聲屏障等。
磁力減震器使用說明書一.工作原理
磁力減震器是一種新型的寬帶高溫熱臺偏光顯微鏡被動式隔震系統,它的諧振頻率僅為2赫茲且諧振峰非常平緩,對高于2赫茲的震動有良好的減隔效果。
而一般常見的被動式減震系統(如空氣減震系統、橡膠減震系統或彈簧減震系統等),因諧振頻率較高(約十幾赫茲到幾十赫茲)所以對低頻震動的隔震效果不佳。
在磁力減震器內部,由強力釹鐵硼磁極對產生的磁力隔隙,能夠有效地減少和隔絕震動傳遞。這種作用是雙向的,既可以減少地面對儀器設備的振動干擾,也可以減少自身產生振動的設備對地面和周圍的震動干擾。
二.用途
適用于各種需要減少外部震動干擾或隔離震動源對外部的影響。例如光學測量裝置,精密光學顯微鏡,電子顯微鏡等各種精密測試分析儀器;各種壓縮機,機械泵等機械設備的消震減震,有效減少水平和垂直方向的振動干擾。本產品已向國家有關部門申請權,號:2007100234964。
三.特點
特殊設計的磁力減震器內沒有鋼或銅材料的零件,橡膠圈也只是起密封和保持穩定作用,而不是起減震作用,這樣就zui大限度地降低了諧振頻率和諧振峰。有效工作頻率范圍寬,特別對于很低頻率振動的消震減震效果良好。
精心選擇的材料、仔細設計的結構、恰當的阻尼系數,使得磁力隔震墊能夠達到的性價比。不需要日常維護和調整,安裝調整簡單,漏磁極小。諧振頻率遠比一般的被動式減震器低,減震隔振性好,可以適用各種場合的不同需要。
四. 外觀
五.性能
1.振動傳輸特性(參見下圖)
2.一般性能
每個減震器工作載荷......................90kg~250kg
減震器數量...................................4個/套
zui大有效載荷..................................1000kg
zui大載荷.....................................2400kg
有效工作頻率帶寬............................2Hz以上
zui大位移.................................9.5mm(垂直)
0.2mm(水平)
工作溫度.......................... 0~50℃(建議室溫)
漏磁.........................20cm處不大于0.9毫高斯
30cm處不大于0.4毫高斯
3.外觀物理參數:
物理尺寸(單只).......................Ф206mm110mm
每個減震器重量.................................15kg
顏色.......................淺灰(或根據用戶需要確定)
包裝......................扁方形木制包裝箱,每箱一件
六.安裝使用
1.將減震器放置在預定的熒光顯微鏡位置后,在無負載情況下,調整隔震墊下部的三個水平調節螺栓(盡量少伸出為好),通過觀察隔震墊上面的水準器,使隔震墊處于水平狀態。
2.用隨機附帶的組合襯板將每兩只減震器連接為一組(這兩只減震器的上表面盡量等高)。
3. 盡量使儀器設備的著力點落在磁力減震器的中心和組合襯板的中心線上。盡量使同一組的磁力隔震墊受力均勻一致。
4.為防止設備滑動,可將隨機附件中的防滑墊墊在設備與組合襯板之間。
5.在有負載情況下,觀察減震器上面的水準器,確認減震器仍然處于水平狀態,否則可能需要重新調整受力點。
6.在有負載情況下,觀察磁力減震器下部側面的高度指示條(使用隨機附帶的微型電筒和反光鏡), 確認減震器工作在額定的工作載荷區間(如果不能看到高度指示條則表示過載)。
7.減震器底部中間的阻尼調節螺絲出廠時已經調在狀態,一般不要調整。日常使用中不需要任何維護。