تأثيرات التدريع الكهرومغناطيسي في بيئة مختبر المجهر الإلكتروني (الجزء الثاني): نظام إزالة المغناطيسية النشط منخفض التردد

لا تؤثر بيئة معمل الفحص المجهري الإلكتروني بشكل مباشر على المجهر الإلكتروني نفسه، بل تؤثر على جودة التصوير والأداء العام. أثناء تشغيل المجهر الإلكتروني، يحتاج شعاع الإلكترون الدقيق إلى الانتقال في بيئة عالية الفراغ، ليغطي مسافة 0.7 متر (لتعليب SEإلكترون Microscope) إلى أكثر من 2 متر (لإرسال TElectron Microscope). على طول المسار، يمكن أن تتسبب العوامل الخارجية مثل المجالات المغناطيسية والاهتزازات الأرضية والضوضاء في الهواء وتدفقات الهواء في انحراف شعاع الإلكترون عن المسار المقصود، مما يؤدي إلى تدهور جودة التصوير. ولذلك، لا بد من تلبية متطلبات محددة للبيئة المحيطة.

Aنشط Lتردد التدفق Dنظام المغنطة S، ويتكون بشكل أساسي من كاشف ووحدة تحكم، وملف إزالة المغناطيسية، هو جهاز متخصص يستخدم لتخفيف المجالات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد من 0.001 هرتز إلى 300 هرتز، ويشار إليه باسم Dالمغنطيس.

مزيلات المغناطيسية يمكن تصنيفها إلى أنواع التيار المتردد والتيار المستمر بناءً على نطاقات العمل الخاصة بها، وبعض النماذج تجمع كلا النوعين لتلبية بيئات العمل المختلفة. تشمل مزايا أجهزة إزالة المغناطيسية منخفضة التردد حجمها الصغير وخفيفة الوزن وتصميمها الموفر للمساحة وإمكانية تركيبها بعد البناء. وهي مناسبة بشكل خاص للبيئات التي يصعب فيها بناء درع مغناطيسي، مثل غرف الأبحاث.

بغض النظر عن العلامة التجارية، فإن مبادئ العمل الأساسية لأجهزة إزالة المغناطيسية هي نفسها. يستخدمون كاشفًا ثلاثي المحاور لاكتشاف إشارات التداخل الكهرومغناطيسي، والتحكم ديناميكيًا وإخراج التيارات المضادة للطور من خلال وحدة تحكم PID، وتوليد مجالات مغناطيسية مضادة للطور باستخدام ملفات إزالة المغناطيسية ثلاثية الأبعاد (عادةً ثلاث مجموعات من ستة ملفات مستطيلة شبه هيلمهولتز ) ، يعمل على تحييد وإلغاء المجال المغناطيسي بشكل فعال في منطقة معينة، مما يقلله إلى مستوى كثافة أقل.

يمكن أن تصل دقة إزالة المغناطيسية النظرية لأجهزة إزالة المغناطيسية إلى 0.1 متر غاوس p-p أو 10 nT، وتدعي بعض النماذج دقة أفضل، ولكن لا يمكن تحقيق ذلك إلا في مركز الكاشف ولا يمكن قياسه مباشرة بواسطة أدوات أخرى بسبب التداخل المتبادل عند القرب المسافات أو ظاهرة "السطح متساوي الجهد" على مسافات أكبر.

تقوم أدوات إزالة المغناطيسية تلقائيًا بضبط تيار إزالة المغناطيسية بناءً على التغيرات في البيئة. في بعض الأحيان، يمكن أن يكون التيار كبيرا. من المهم الانتباه إلى تخطيط الأسلاك عندما تكون الأجهزة الحساسة الأخرى على مقربة لتجنب التداخل مع عملها الطبيعي. على سبيل المثال، تأثرت أجهزة التعرض لشعاع الإلكترون بأجهزة الكشف عن المجال المغناطيسي القريبة العاملة.

يتراوح استهلاك الطاقة لوحدة التحكم في إزالة المغناطيسية عمومًا بين 250 وات إلى 300 وات.

يمكن أن يكون كاشف مزيل المغناطيسية من النوع المركب أو من النوع المنفصل AC/DC، ولا يوجد فرق كبير في الأداء. ويتم تثبيته عمومًا في الجزء العلوي الأوسط من العمود أو بالقرب من مدفع الإلكترون (حيث قد تكون سرعة شعاع الإلكترون المنبعث من مدفع الإلكترون بطيئة، مما يجعله أكثر عرضة لتداخل المجال المغناطيسي). أثناء التثبيت الأولي، يمكن اختبار الكاشف في مواضع متعددة لتحديد الموقع الأكثر فعالية للتثبيت.

عادةً ما تعتمد ملفات إزالة المغناطيسية تصميم "ملف كبير"، حيث يتم تثبيت ستة ملفات على جدران وأسقف وأرضيات مختلفة من الغرفة بعيدًا قدر الإمكان. وبدلاً من ذلك، يمكن تخصيص الإطارات المستطيلة ذات الملفات المدمجة. ومع ذلك، فإن تصميم "الإطار" أقل شيوعًا باستثناء غرف الأبحاث أو الغرف الكبيرة. وذلك لأن تأثير إزالة المغناطيسية أقل قليلاً، ويمكن أن يتداخل مع تشغيل واستخدام Eالإلكترون Mالمجاهر.

من مبدأ العمل الأساسي لجهاز إزالة المغناطيسية، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية:

1)نظرًا للتباطؤ المتأصل الذي يصعب التخلص منه، سيكون هناك دائمًا فرق طور بين المجال المغناطيسي المضاد للطور والمجال المغناطيسي للتداخل المحيط، مما يحد من فعالية إزالة المغناطيسية.

2) في الفضاء ثلاثي الأبعاد المحاط بملفات إزالة المغناطيسية، لا يكون المجال المغناطيسي المزال متجانسًا. وهو يتدهور تدريجياً من مركز الكاشف نحو السطح الخارجي، حيث أن شدة المجال المغناطيسي تتناسب عكسياً مع مربع المسافة من مصدر الإشارة (أي ملفات إزالة المغناطيسية). علاوة على ذلك، فإن توحيد المجال المغناطيسي المحيط يتفوق بشكل عام على ذلك الناتج عن أداة إزالة المغناطيسية، مما يؤدي إلى انخفاض تأثير إزالة المغناطيسية مع زيادة المسافة من مركز الكاشف.

3) تؤثر هذه الظاهرة بشكل خاص على استخدام مزيلات المغناطيسية في Sتعليب Eالكترون Mالمجهر بدلاً من T الإرسال Eالمجهر الإلكتروني.