Effets du blindage électromagnétique dans un environnement de laboratoire au microscope électronique (partie 2) : système de démagnétisation active basse fréquence

L’environnement d’un laboratoire de microscopie électronique n’a pas d’impact direct sur le microscope électronique lui-même mais affecte plutôt la qualité de l’imagerie et les performances globales. Pendant le fonctionnement d'un microscope électronique, le faisceau d'électrons fin doit se déplacer dans un environnement de vide poussé, couvrant une distance de 0,7 mètre (pour Sconserve Electron Microscope) à plus de 2 mètres (pour Ttransmission Electron Microscope). Tout au long du trajet, des facteurs externes tels que les champs magnétiques, les vibrations du sol, le bruit dans l’air et les flux d’air peuvent faire dévier le faisceau d’électrons de son trajet prévu, entraînant une dégradation de la qualité de l’image. Par conséquent, des exigences spécifiques doivent être respectées pour l’environnement.

Le Asystème bassebasse fréquence Dd'émagnétisation Ssystème, principalement composé d'un détecteur, d'un contrôleur, et bobine de démagnétisation, est un dispositif spécialisé utilisé pour atténuer les champs électromagnétiques basse fréquence de 0,001 Hz à 300 Hz, appelé Démagnétiseur.

Démagnétiseurs peuvent être classés en types AC et DC en fonction de leurs plages de travail, et certains modèles combinent les deux types pour répondre à différents environnements de travail. Les avantages des démagnétiseurs basse fréquence incluent leur petite taille, leur légèreté, leur conception peu encombrante et la possibilité d'être installés après la construction. Ils sont particulièrement adaptés aux environnements où il est difficile de construire un blindage magnétique, comme les salles blanches.

Quelle que soit la marque, les principes de fonctionnement de base des démagnétiseurs sont les mêmes. Ils utilisent un détecteur à trois axes pour détecter les signaux d'interférence électromagnétique, contrôler dynamiquement et émettre des courants anti-phase via un contrôleur PID et générer des champs magnétiques anti-phase avec des bobines de démagnétisation tridimensionnelles (généralement trois ensembles de six bobines rectangulaires quasi-Helmholtz ), neutralisant et annulant efficacement le champ magnétique dans une zone spécifique, le réduisant à un niveau d'intensité inférieur.

La précision théorique de démagnétisation des démagnétiseurs peut atteindre 0,1 m Gauss p-p, ou 10 nT, et certains modèles revendiquent une précision encore meilleure, mais cela n'est réalisable qu'au centre du détecteur et ne peut pas être mesuré directement par d'autres instruments en raison des interférences mutuelles à proximité. distances ou le phénomène de « surface équipotentielle » à de plus grandes distances.

Les démagnétiseurs ajustent automatiquement le courant de démagnétisation en fonction des changements dans l'environnement. Parfois, le courant peut être important. Il est important de prêter attention au câblage lorsque d’autres instruments sensibles se trouvent à proximité immédiate afin d’éviter toute interférence avec leur fonctionnement normal. Par exemple, les dispositifs d'exposition à des faisceaux d'électrons ont été affectés par le fonctionnement de détecteurs de champ magnétique situés à proximité.

La consommation électrique du contrôleur de démagnétiseur est généralement d'environ 250 W à 300 W.

Le détecteur du démagnétiseur peut être de type combiné ou de type séparé AC/DC, et il n'y a pas de différence significative de performances. Il est généralement fixé dans la partie médiane supérieure de la colonne ou à proximité du canon à électrons (car le faisceau d'électrons émis par le canon à électrons peut avoir une vitesse lente, ce qui le rend plus sujet aux interférences du champ magnétique). Lors de l'installation initiale, le détecteur peut être testé à plusieurs positions pour déterminer l'emplacement le plus efficace pour la fixation.

Les bobines de démagnétisation adoptent généralement une conception à « grande bobine », dans laquelle six bobines sont fixées sur différents murs, plafonds et sols de la pièce aussi éloignés que possible. Alternativement, des cadres rectangulaires avec des bobines intégrées peuvent être personnalisés. Cependant, la conception « cadre » est moins courante, sauf pour les salles blanches ou les grandes salles. En effet, l'effet de démagnétisation est légèrement inférieur et peut interférer avec le fonctionnement et l'utilisation des Electrons Mmicroscopes.

Du principe de fonctionnement de base du démagnétiseur, les conclusions suivantes peuvent être tirées :

1) En raison de l'hystérésis inhérente difficile à éliminer, il y aura toujours une différence de phase entre le champ magnétique anti-phase et le champ magnétique d'interférence ambiant, limitant l'efficacité de la démagnétisation.

2) Dans l'espace tridimensionnel délimité par les bobines de démagnétisation, le champ magnétique démagnétisé n'est pas uniforme. Il se détériore progressivement du centre du détecteur vers la surface extérieure, car l'intensité du champ magnétique est inversement proportionnelle au carré de la distance par rapport à la source du signal (c'est-à-dire les bobines de démagnétisation). De plus, l'uniformité du champ magnétique ambiant est généralement supérieure à celle générée par le démagnétiseur, ce qui entraîne un effet de démagnétisation réduit à mesure que la distance par rapport au centre du détecteur augmente.

3) Ce phénomène affecte particulièrement l'utilisation des démagnétiseurs en Scanning Electron Microscope plutôt que T transmission EMicroscope électronique.