主动消磁系统

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提升透射电镜在严苛环境下的极限分辨率。当电子显微镜需要使用较高倍率的操作时，其性能可能受各种外部环境因素影响，像是振动、温度变化等等，这些环境干扰限制了电子显微镜影像的质量和分辨率。其中，磁场干扰更是常见且难以纠正的问题，通常会需要将精密仪器设置在不影响实验室工作流程的「较无干扰」位置。幸运的是，可以使用主动消磁系统来改善外部环境的磁场干扰问题，以让电子显微镜在具挑战性的环境中，也能生成高分辨率的影像。湖北大学材料科学与工程学院的郭金明教授将于此案例分享Spicer Consulting的主动式双消磁系统2X SC24如何协助原子等级的铁电材料研究。铁电材料是一种介电质，在脱离外加电场影响后仍保持极化状态，经常用于从能量转换到存储数据等各种应用中。湖北大学材料科学与工程学院的铁电研究项目，主要就是在理解这些物质其微观结构与宏观性能之间的关联。郭教授解释：「我们使用透射电子显微镜（TEM）以原子尺度来研究铁电材料，以深入了解造成它们独特特性的关键机制。例如，使用TEM来确定钛酸盐单元格中的极化方向，以及在这些结构中发生的皮米级离子交互作用。这种微小变化仅能在仪器的最高放大倍率和最高分辨率下才能检测到。」然而，该实验室邻近一个复杂的道路网，距离电镜安装场地方圆70米的范围内，包含一条繁华的大道、地铁7号线，以及车流量大的高架桥，三者影响叠加，形成严重的磁场梯度变化，导致电子显微镜影像失真。郭教授补充：「实验室内的Thermo Scientific&trade Spectra 300 TEM可承受磁场范围需在20nT以内，但地铁产生的磁场几乎高达4,000nT，远超过设备可接受的限制。强烈、不均匀且随时变化的磁场严重损害影像质量，使得研究过程变得艰难。尽管可用被动屏蔽针对交流磁场提供一定程度的保护，但我们仍有非常大的直流磁场干扰问题需处理。」在选择 Spicer Consulting的主动式双消磁系统2X SC24之前，湖北大学也考虑了多家供应商的解决方案。 「将2X SC24与其他系统进行比较，我们认为它的消磁效果最能克服此实验室的严苛环境条件。此外，Spicer Consulting 在中国的总代理-勀杰科技所提供的专业建议和服务，也让我们非常放心。」郭教授补述选择此一解决方案的原因。「在Spectra 300 TEM上安装了2X SC24主动双消磁系统后，外部干扰已经明显改善。透过四颗磁场探头所取得的资料，可见在高度3公尺至0.5公尺范围内不论是X、Y、 Z方向其数值皆低于20nT。故Spectra 300 TEM可不受磁场干扰影响，而能以最高倍率运作、取得分辨率影像。2X SC24主动式双消磁系统非常易于使用，在启动消磁的前后可以明显比较出成像品质差异。更重要的是，只要一通电话即可取得专业咨询与协助。我们绝对推荐2X SC24系统给任何有磁场干扰问题需解决的单位。」郭教授为此套解决方案下了一个总结。

近日，理化香港有限公司在深圳某客户处完成英国Spicer消磁器的安装调试工作，型号为SC24/DC/OCT cables，用于FEI Apreo场发射扫描电子显微镜的消磁，包括直流磁场和交流磁场的消除。最初，接到客户需求时，经过初步沟通后，我司委派工程师赶赴客户现场，采用英国Spicer公司专用消磁检测器SC11对客户FEI扫描电镜环境进行测量。鉴于客户现场的环境非常复杂，距离两条地铁直线距离均在100米左右，磁场干扰非常严重。在Spicer亚太地区总代理的技术团队的支持下，我司工程师专门设计了Octagonal frame八角形框架结构用于消磁。安装图如下：安装完SC24消磁器后，我司工程师现场对FEI电镜周边环境进行了再次测量，如下图所示。当关闭SC24消磁器时，交流磁场AC为5.935 mG（X、Y、Z方向分别为2.703 mG、0.934 mG和5.201 mG）、直流磁场DC为10.897 mG（X、Y、Z方向分别为1.507 mG、0.911 mG和10.758 mG）。当开启SC24消磁器后，交流磁场AC降至0.282 mG（X、Y、Z方向分别为0.127 mG、0.141 mG和0.213 mG）、直流磁场DC降至0.036 mG（X、Y、Z方向分别为-0.023 mG、-0.021 mG和0.015 mG）。交流磁场AC消除率达到95.2%，直流磁场DC消除率达到了99.7%。很好地满足了客户的测试需求。理化香港有限公司是英国Spcier消磁器代理商，另代理AVI系列减震器，适用于各类高精端仪器，消除磁场或者震动带来的负面影响。欢迎大家垂询！