一．緒言

　　由于在電子顯微鏡鏡筒中飛行的帶電粒子束極易受到外界干擾，從而使得到的圖像扭曲變形，所以無論透射電子顯微鏡還是掃描電子顯微鏡都對周圍環境有較高的要求。

　　磁場、震動、噪聲以及電源等都可能會干擾帶電粒子束的正常運動軌跡,影響電子顯微鏡的實驗結果（但不會使電子顯微鏡本身受到損壞）。

　　另外，電子顯微鏡的信號處理系統也容易工業顯微鏡受到干擾。雖然在電子顯微鏡的設計和制造中已經采取了相應的穩壓、濾波和屏蔽等措施，但是干擾信號仍然可以高次諧波的形式從電源端、以接地電壓的形式從地線端對信號處理系統產生干擾。

　　所以，一般認為可能對電子顯微鏡產生干擾的來源有磁場、震動、噪聲、電源及地線這五個方面，通常要根據電子顯微鏡實際安裝現場的具體情況采用各種方法來改進。

　　不同廠家的電子顯微鏡對周圍環境的要求是不同的。即使是同一廠家，但不同型號的電子顯微鏡對周圍環境的要求也是不同的，沒有統一標準。一般廠商都會在安裝電子顯微鏡之前，對將要安裝電子顯微鏡的場地進行專門檢測。如果周圍環境不能符合要求，則應該采取適當措施解決或改善。

　　二．磁場（EMI）

　　電子顯微鏡對周圍磁場的要求一般是不大于數十到數百納特斯拉（峰-峰值）（注[1]）。許多工廠環境、理工科實驗室環境及靠近電源線或電源變壓器的環境，50Hz的低頻電磁干擾都很大。當周圍磁場強度超過標準時，可以用磁屏蔽或采用主動式消磁器來解決問題。

　　1． 磁屏蔽（EMI Shielding）

　　根據頻率的不同，我們一般把電磁場分為直流（0赫茲）電磁場、低頻（數十到數百赫茲）電磁場和中高頻電磁場。因為高于數百赫茲的中高頻電磁場場強很低（注[2]），對電子顯微鏡的影響極小，直流電磁場不影響圖像質量（水平方向的直流電磁場只會使圖像有極微小的整幅偏移，毫伏級的垂直方向直流電磁干擾更是不會有任何干擾，見注[3]），所以對于電子顯微鏡一般只考慮數十赫茲的低頻電磁干擾。

　　根據電磁波傳輸的基本原理，在頻率很低的時候，趨膚效應、磁滯損耗以及反射損耗都很小，低頻電磁波的能量主要由磁場能量構成。所以這時我們所要屏蔽的應該是電磁波的磁場分量。

　　屏蔽低頻電磁干擾的基本原理是磁路并聯旁路分流。通過使用導磁材料（如低碳鋼、硅鋼等）制作的屏蔽體來提供磁旁路，降低屏蔽體內部的磁通密度。同時盡量增大渦流損耗，使一部分能量轉化為熱能消耗掉。

　　屏蔽材料越厚則磁通面積越大、磁阻越小屏蔽效果越好。

　　渦流損耗越大，轉換為熱能而損耗的磁能越多，屏蔽效果越好。

　　導電率高而導磁率低的材料（如銅、鋁等）對電磁波的磁場分量沒有屏蔽作用。

　　試驗測試數據表明，導磁率高的材料（如硅鋼、玻莫合金等）在制作體積達數十立方米的電子顯微鏡磁屏蔽室時效果很差。冷軋硅鋼板的平均導磁率約為20000，普通低炭鋼板導磁率約為4000，表面看來似乎冷軋硅鋼板的低頻電磁屏蔽效果會遠好于普通低炭鋼板，但實際并非如此。在制作體積較大的磁屏蔽室時，由于硅鋼、玻莫合金等高導磁材料的可焊性很差，并且無法在焊接后進行熱處理，所以只能平鋪或搭接。這樣一來，整個磁屏蔽室的磁通路就被許多空氣隙（導磁率約為1）所隔斷，高導磁材料的優良性能不能充分利用。而普通低炭鋼具有良好的可焊性，按照正確的施工工藝施工，在厚度相同的條件下，普通低炭鋼板的屏蔽效果反而優于硅鋼板或玻莫合金板。

　　注意：改善屏蔽體的導電性，如在屏蔽體上復合鋁（銅）板、門邊加裝梳狀導電條等，對于低頻電磁屏蔽是無效的。門邊加裝梳狀導電條反而會增大磁阻，降低屏蔽效果。

　　為達到所需要的屏蔽效果，低頻電磁屏蔽對屏蔽體的厚度有一定的要求（屏蔽電場分量的高頻電磁屏蔽屏蔽體厚度與屏蔽效果無關），屏蔽體厚度可按照下式計算：

　　b=μ〔L×W（Ho-Hi）/ （W+L） 2Φs Hi 〕 （1）

　　在（1）式中

　　Ho： 外磁場強度

　　Hi： 屏蔽內空間的磁場強度

　　Φs：屏蔽材料導磁率

　　Ro: 屏蔽內空間的磁阻

　　Rs: 屏蔽材料的磁阻

　　μ： 修正系數（μ值在2.5～3.8之間選取。屏蔽體體積小、工藝水平高可取小值，反之取較大值）

　　L： 垂直于Ho的屏蔽體長度

　　W： 垂直于Ho的屏蔽體寬度

　　b： 屏蔽體厚度

　　被動式低頻電磁屏蔽的屏蔽效果較好，屏蔽體內部場強均勻度好（注[4]）。

　　2． 主動式消磁器（Active EMI Canceling）

　　主動式消磁器國外產品一般稱為MFCS（Magnetic Field Canceling System）或者Anti- EMI等。

　　各家廠商生產的主動式消磁器原理基本相同，都是由三維探測器、三通道控制器和反相消磁線圈等幾部分組成。探測器高溫熱臺偏光顯微鏡檢測到磁場的三維立體場強及其變化，控制器根據得到的信號產生連續跟蹤的反相電流，反相消磁線圈產生波形和幅度相同、相位相反的電磁場將原來的電磁干擾抵消。

　　需要注意的是，在主動式消磁器反相消磁線圈的有效作用范圍內，其場強并不是均勻的。探測器所在的位置消磁效果，離開探測器所在的位置0.5米以上時，就會發現消磁效果開始明顯變差，這種不均勻性是主動式消磁器的固有弱點。有時采用雙探測器來改善這種不均勻性。

　　主動式消磁器安裝簡便靈活，但因其工作原理所限，在時間上有一定的滯后，在空間上均勻度較差（注[5]），一般只有在不能采用被動式磁屏蔽（如在超凈間內）或有某些特殊要求時才會選用。

　　目前主動式消磁器尚無國產產品，其安裝費用和使用費用都比磁屏蔽稍微高一些。

　　三．震動（Vibration）

　　1． 被動式減震（Vibration Isolation System）

　　被動式減震方法主要是采用特制的混凝土減震臺。

　　電子顯微鏡的混凝土減震臺與一般的設備基礎不同，不僅要有一個很大質量（我國大部分地區的土質情況需要大于20噸）的混凝土底座，而且混凝土底座的底面和四邊要與四周保持“軟連接”。

　　特別需要注意的是，通常認為有效的空氣彈簧（汽缸）、鋼彈簧以及橡膠等，實際上對于低頻減震而言不但無用，反而 偏光巖相顯微鏡 有害。這是因為它們的諧振頻率較高（空氣彈簧大于15赫茲，橡膠大于25赫茲，鋼彈簧大于50赫茲），對于通常需要減震的3-15赫茲頻段，非但不能減少震動，反而因為諧振而將振動增加（注[6]）。

　　2． 主動式減震器（Active Vibration Isolation）

　　主動式減震器主要由探測器、三通道控制器和執行機構等組成。探測器檢測到振動干擾的三維場強及其變化，控制器根據得到的信號產生相應的電流，執行機構產生波形和幅度相同、相位相反的振動將原來的振動干擾抵消。

　　目前已經進入商業應用領域的主動式減震器的執行機構有兩種類型（探測器和控制器都大同小異）：負載型壓電陶瓷式和反干擾型直線電機式。

　　負載型壓電陶瓷式是將需要減震的設備或儀器安裝在減震器上，當地面有振動傳來時，壓電陶瓷產生等幅反向的位移，使得安裝在其上的設備或儀器與地面振動隔離。它的優點是減震效果好，剛度好，位移小。缺點是笨重體積大且價格昂貴。

　　反干擾型直線電機式是將需要減震的設備或儀器安裝在一個平臺上，該平臺浮動于下方另一個彈性平臺之上。當探測器通過下方彈性平臺檢測到地面有振動傳來時，直線電機在彈性平臺上方產生反向的振動力熒光顯微鏡將其抵消。它的優點是探測器與直線電機組裝為一個個小單元，可以根據實際需要靈活組合，體積小重量輕。缺點是剛度差，持續外力作用在彈性浮動平臺以上時位移度較大。

　　四．噪聲（Acoustics）

　　電子顯微鏡周圍的噪聲，作用到電子顯微鏡的鏡筒及樣品室上后，會轉化為振動，干擾電子顯微鏡的正常工作，所以對噪聲也需要有一定的限制。

　　噪聲控制比較簡單，一般對于強度在60dB以下的噪聲，在天花板及墻壁上加裝消聲吸音材料（如吸音氈、微孔板等）即可。對于強度在60dB以上的噪聲，需要的話還可以用同樣方法處理噪聲源。