深井泵

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之二，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之二 电镜实验室的电磁环境改善凡是有电源的地方、有用电设备的地方、几十米内有地下电缆的地方，距离地铁沿线几百米内的地方，甚至只有金属管道和金属梁架的地方，都可能有高达数十甚至数百毫高斯的AC和DC干扰。因为低频电磁干扰往往是多源复合的矢量，低频电磁干扰的强度变化一般无规律可循（也有例外，如单一主源情况），短时间内就会有大幅波动。实际测试中，发现城市一般环境下（周边数十米范围无楼房和明显可见的输电线变压器等），AC也可达0.5～1.0毫高斯，郊区周围几百米内无人工设施环境AC可低于0.05毫高斯（看看人类干的好事）。水平方向AC磁场干扰（对不同品牌和精度的电镜标准不同，并且与人的主观感觉也有直接关系，所以无法给出一个确切数值；一般可以认为3～20mG就是强干扰吧）轻则使图像垂直边缘产生毛刺，重则使图像分割成若干幅。水平方向有强DC磁场干扰时,图像会漂移和扭曲。由于DC干扰频率低速度慢，低倍率和短时间实验时我们可能注意不到，或者误认为是其它原因。垂直方向的AC和DC仅干扰电子束飞行速度，致使难以聚焦和消除象散，但不会产生毛刺和变形等图像瑕疵。各电镜厂商对于自己不同型号的电镜，有不同的标准要求，如果初步选定的电镜实验室室环境超标，那就要采取措施改善至合格，否则电镜达不到规定的标准，厂商是不管的，呜呜。因为DC的频率（0.001～1Hz）和AC的频率（基频50Hz）相差四个数量级以上， “量变引起质变”，面对不同性质的对手，应对方法显然应该不同，所以我们要把AC和DC分开讨论。常见的AC干扰源有许多：附近（包括楼上和楼下）的供电用电设备，如变压器、配电柜（箱）、走廊里桥架上的供电电缆线、多余并盘成环形的电缆线、附近的电炉、深冷冰箱、风机、中央空调主机、深井泵、空压机、五米内的UPS（100kVA以下）、冷却水箱等等，都是常见的干扰源。复和叠加后我们经常可以测到3到6毫高斯，偶然也有高达18到22毫高斯的（不多，我一共只碰到没几次）。有些电镜需要配备UPS和冷却水箱，它们的摆放也要注意。冷却水箱一般放在辅助设备间里，只要尽量原离镜筒即可。但是摆放UPS时需要注意，除尽量远离镜筒外，一般UPS主机产生的水平（X/Y）方向AC杂散磁场强度是不一样的（UPS技术标准中没有这一项，必须引起足够重视）。曾经实际检测到某品牌UPS主机产生的X方向磁场比Y方向大两三倍的情况，本人还有过将UPS主机水平转动一个角度就大大减少AC、扫描电镜分辨率立马提高一倍的实际经历。另外有些看似毫不相关的东西竟然也会产生磁场。如消防水管（广州某部门实测）、工字钢底梁（北京某博物院实测）、有铁质护套管的普通日光灯照明电线（武汉某半导体长实测）、暖气片及暖气管道（哈尔滨某大学实测）、老式结构建筑的水管（长春某研究所实测）等，都在三米左右测到过1～3mG的AC磁场，并使用“梯度测试法”反复确认，可以明确锁定源头。某些经常被怀疑、实际往往却“不是坏蛋”的有：电梯（最容易被怀疑到的无辜者，因为它的动力部件在很远的顶层，电梯轿厢完全不产生AC磁场）、小功率空压机和真空泵（可能蹦蹦蹦叫的挺响，实际一两米外就衰减到1mG以下）、小型挂式或柜式空调（耗电量大的主机一般在几米之外，室内部分基本不产生磁场）等，不必在它们身上浪费时间。DC干扰源不多，大型UPS站、电解槽、直流电动机调速的轧钢机等都是可疑对象。不过最常见的还是来自地铁。我国目前地铁供电有直流750V（京津）和1500V（沪）两种制式，地铁在启动出站时电流变化最大，那时的DC干扰也最强。上海地铁二号线在地面三百米远处DC变化可达15mG以上,750V供电的地铁线路DC干扰更大些（不要忘了磁场是电流产生的哦）。顺便说一句，高铁和动车是交流供电，和地铁不一样，主要是AC， DC电磁干扰往往很小。知道了原因，那么很多时候我们“惹不起躲得起”，考虑到“磁场强度和距离的平方成反比”，找到主源（有时也找不到）后，有时避开同一楼层供电支路的“上游”，搬开十几米或者换一个房间/换个楼层/换个楼就搞定，一分钱不花，哈哈。这里报告一个坏消息，据本人十几年、两千多次的实践经验，在大多数情况下都是“无处可躲”，那就只好破费些银子，做个磁屏蔽或者买套消磁系统吧。对于AC我们有两个解决方案：被动式磁屏蔽（又分为磁路分流和感生反相磁场两种，详见本系列之五《几种改善电磁环境方法比较》）和主动式消磁系统（详见本系列之四《主动式低频消磁系统》）。但对于DC，目前我们只有选用具有DC消磁功能的消磁系统这唯一的解决方案，因为无论从理论上还是从实践上，都可以证明两种被动式磁屏蔽都不能搞定DC。有兴趣的可以参考本人其它相关文章，这里不再进一步展开。目前国家在低频低频电磁屏蔽方面还没有专业标准和规范，也没有技监部门来监督管理，各个工民建设计单位基本都没有配备专业检测仪器，所以，当前没有“有资质的设计部门”来做专业设计。2020.10张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

由武桥重工和上海交大历时7年联合研制的中国首台深井探测机器人，8月18日在四川锦屏水电站地区海拔2000米地下岩层实验成功。此项成果的成功研制，标志着中国对地下深层复杂地质环境的研究取得了突破性进展，填补了国内深井地应力测量空白，创造了全球领先水平。 　　据武桥重工负责此项研究的国家级专家涂光骞18日介绍，该机器人呈圆筒形，主要由“大脑”、“躯体”和“触角”组成，“大脑”为地面控制系统，通过电脑显示和控制该机器人的地下活动。 　　在四川锦屏水电站海拔2000米的地下岩层，电脑显示器对机器人的活动一目了然：机器人深入到预定深度之后，各“触角”轮番上阵，支撑固定位置、打扫岩面、吹干、磨平、喷涂粘胶、粘贴应力片、测量应力，所有功能一气呵成，半个小时就收到了第一组数据，现场试验取得圆满成功。 　　深井探测机器人学名为地应力测井机器人，为国家自然科学基金会国家级重大科研项目。该技术将主要用于地壳稳定性分析，地质构造，水库、水坝的地质分析，并对地震、泥石流等地质灾害能起到预测和预防的作用。 　　“上天容易入地难”，涂光骞介绍说。目前，国际上对深井探测的方法主要为应力解除法和水压致裂法，但这些方法均无法提供精确的地下岩石应力情况，深井地应力测量是一个全球性技术难题。此次中国研制的地应力测井机器人直径不足200毫米，很好地解决了测量的精确性。 　　今年5月中旬，深井探测机器人在武桥重工首露“真容”，并在实验室模拟现场展示了全部功能。此次在四川锦屏水电站的实验，是该机器人首次进入工程应用阶段并取得成功。

“9999.98,9999.99……”3月4日14时48分，随着一枚金刚石钻头持续刺破地下岩层，中国石油塔里木油田前方指挥部电子屏幕上的数字瞬间跃至“10000.00”，我国首口万米深地科探井正式穿越万米大关。这标志着继深空、深海探索大自然的壮举之后，我国在深地领域实现重大突破。  3月3日在新疆塔克拉玛干沙漠拍摄的深地塔科1井（无人机照片）。新华社记者 李响 摄  3月4日，钻破万米后，深地塔科1井的工作人员在现场庆祝。新华社记者 李响 摄在新疆塔克拉玛干沙漠腹地的钻探现场，约20层楼高的井架矗立于茫茫沙海中，机械装备轰鸣不停，身着红装的石油工人忙碌有序。当“冲刺”万米成功的数据呈现出来，井场上响起热烈掌声，寒风和沙尘肆虐，大家脸上却洋溢着喜悦之情。  3月2日在新疆塔克拉玛干沙漠拍摄的深地塔科1井（无人机照片）。新华社记者 李响 摄“垂直井深突破地下万米，在我们国家尚属首次！”塔里木油田企业首席专家王春生说，数十年来石油人在塔里木盆地钻探，如今达到前所未有的深度，“我们正在做的，不仅是为国家找油找气，也是探索地球未知领域、拓展人类认识边界的一次大胆尝试。”  3月4日在新疆塔克拉玛干沙漠拍摄的深地塔科1井（无人机照片）。新华社记者 李响 摄这口井被命名为“深地塔科1井”，设计深度11100米。自2023年5月30日开钻以来，数百名石油工人、科技工作者坚守沙海腹地，连续奋战270多天，历经高温、严寒、风沙和复杂地质情况的持续挑战。在中国工程院院士孙金声看来，深地钻探难度堪比“探月工程”。经过持续数月掘进，钻头抵近地下万米地层时，设备承受高温超过200℃、高压超过130兆帕，一般钻井设备仪器的电子元器件、橡胶件等，均会损坏或失效。“超万米后控制难度极大，就像一辆大卡车在两条细钢丝绳上行驶。”万米深地钻探是油气工程技术瓶颈最多、挑战最大的领域，也是衡量国家工程技术与装备水平高低的重要标志之一。面对井下的极限温度压力环境，中国石油塔里木油田、西部钻探、宝石机械等多家单位开展联合攻关，攻克了超高钻台大载荷提升系统关键技术难题，自主研制了全球首台12000米特深井自动化钻机，创新研发了220摄氏度超高温钻井液、抗高温螺杆、测斜等工艺技术，万米取芯及电缆等资料录取装备实现突破，175兆帕特高压压裂车、压裂液装备完成生产研发并成功在现场试验，打造形成万米特深井安全高效钻完井等一批关键核心技术。开钻以来，塔里木油田集合地质、工程、装备等精锐力量，组建了9支技术支撑组，为成功突破“深地极限”提供了有力保障，助力该井顶住了井下超高温、超高压、超重载荷等多重考验，在井斜、井径、测井等关键质量指标方面均达到100%的合格率，形成抗特高温水基钻井液、大吨位长裸眼下套管及固井配套技术等7类21项阶段成果，使用的材料、装备国产化率达90%。  3月3日，科研人员在深地塔科1井用显微镜研究地底深处取上来的岩屑。新华社记者 李响 摄近年来，我国不断向地球深部进军，多次刷新深地开发纪录，为实施万米深井工程提供了充分的基础条件、技术储备和经验积累，也为不断刷新“中国深度”奠定了坚实基础。中国科学院院士贾承造表示：“深地塔科1井钻破万米后成为世界陆上第二、亚洲第一垂深井，在深地科学研究和超深层油气勘探领域具有里程碑意义。”  3月3日，科研人员在深地塔科1井研究从地底深处取上来的岩屑。新华社记者 李响 摄  3月3日，科研人员在深地塔科1井用显微镜研究地底深处取上来的岩屑。新华社记者 李响 摄万米“冲刺”成功后，深地塔科1井肩负科学探索和预探发现两大使命，仍在向着目标深度全速钻进。