Effets du blindage électromagnétique dans un environnement de laboratoire de microscopie électronique (partie 5) : la mise à la terre des microscopes électroniques

Comme chacun le sait, les équipements électriques nécessitent une mise à la terre pour des raisons de sécurité. Le boîtier extérieur ou les parties métalliques exposées de divers appareils doivent être directement connectés à la terre pour garantir qu'en cas de court-circuit ou de fuite, la tension sur le boîtier ou sur les parties métalliques exposées reste dans une plage sûre pour le contact humain (le la norme de sécurité actuelle spécifie une tension ne dépassant pas 24 V), garantissant ainsi la sécurité des personnes.

microscopes Mélectroniques ne font pas exception et nécessitent également une mise à la terre pour des raisons de sécurité. En cas de fuite du système, un chemin de décharge est prévu pour assurer la sécurité des opérateurs ou du personnel de maintenance.

Cependant, il existe une exigence particulière pour les Electrons Mmicroscopes. Le fil de terre du microscope électronique sert de point de référence commun de « potentiel zéro » pour divers sous-systèmes du microscope électronique (tels que les détecteurs, les amplificateurs de traitement du signal, le contrôle du faisceau électronique, etc.), et la tension doit être stable au potentiel zéro.

En théorie, le fil de terre est un point de référence à tension nulle. Cependant, en pratique, lorsqu'il y a un courant dans le circuit de mise à la terre (ce courant est généralement appelé courant de fuite ou courant de terre, qui est la somme vectorielle des courants de fuite générés par divers équipements électriques), toute borne de terre dans le circuit de terre Le circuit aura une tension de terre (car la résistance de terre de tout fil de terre, bien que petite, ne peut pas être nulle, selon la loi d'Ohm V = IR, la tension de terre V ne sera pas nulle lorsque le courant de fuite I est non nul).

Bien que cette tension de terre soit généralement négligeable, pour les Electrons Mmicroscopes qui doivent souvent agrandir les images de dizaines de milliers à des millions de fois, la l’impact qui en résulte est souvent important et ne peut être ignoré.

La fluctuation de la tension de terre provoque directement des artefacts similaires aux champs magnétiques et aux interférences vibratoires sur les bords verticaux de l'image numérisée et, dans les cas graves, elle peut provoquer des tremblements de l'image.

La solution à ce problème est simple : elle consiste à mettre en place un circuit de mise à la terre dédié spécifiquement au microscope électronique, appelé « boucle de terre unique ». Cela élimine les interférences provenant des courants de fuite d'autres appareils électriques sur le même circuit d'alimentation vers le Electron Mmicroscope.

Notez que le corps de mise à la terre, le fil de terre et la borne de mise à la terre doivent tous être indépendants et non connectés à un corps conducteur pour garantir l'indépendance totale du fil de terre.

Les erreurs courantes suivantes doivent être évitées :

1) Ne pas installer un corps de mise à la terre complètement indépendant, mais simplement poser un fil de terre connecté à un corps de mise à la terre commun.

2) Bien qu'il existe un corps de mise à la terre séparé, le fil de terre ou la borne de terre est connecté à un fil de terre commun ou à d'autres appareils électriques.

3) Essayez d'éviter d'utiliser des « boîtes à bornes équipotentielles » qui sont généralement connectées au fil de terre commun ou qui sont court-circuitées avec des quilles en acier léger.

4) Essayez d'éviter d'utiliser un seul fil de terre pour deux microscopes électroniques ou plus (certains utilisateurs possèdent plusieurs microscopes et sont réticents à installer un fil de terre séparé pour chaque microscope).

5) Ne pas utiliser de conducteurs métalliques souterrains existants comme corps de mise à la terre, tels que des barres d'armature dans les poutres inférieures des bâtiments, car ils sont du domaine public. N'empruntez pas le corps de mise à la terre du système à courant faible, car ils ne sont pas fiables.

L'exigence de résistance à la terre pour les microscopes électroniques n'est pas élevée dans la pratique. Il y a quelques années, une certaine marque exigeait une résistance inférieure à 100 ohms. Actuellement, la plupart des fabricants exigent une résistance de 1 à 10 ohms.

La construction de mise à la terre comprend généralement des méthodes de « type puits profond » et de « type fosse peu profonde » (voir figures 1 et 2). Notez que quelle que soit la méthode utilisée, une distance de plus de quatre mètres doit être maintenue en ligne droite entre le corps de mise à la terre et tout métal souterrain pour éviter les interférences.

Instructions de construction de type puits profond (pour référence) :

1. Percez un trou profond : d'un diamètre d'environ 50 à 100 millimètres et d'une profondeur d'environ 3 à 20 mètres, il suffit d'atteindre une couche de sol humide.

2. Corps de mise à la terre : un tuyau en cuivre d'une épaisseur de paroi de 2 millimètres (une tige de cuivre peut également être utilisée) d'un diamètre d'environ 30 millimètres et d'une longueur d'environ 0,5 mètre, soudé au fil de terre (au moins trois points ) et conduit au voisinage du microscope électronique.

3. Fil de mise à la terre : 4 à 10 millimètres carrés de fil à âme de cuivre multibrins en caoutchouc ou en plastique.

4. Améliorateur de conductivité : environ 2 à 3 kg de sel et de charbon de bois.

5. Processus de construction : Placer le corps de mise à la terre au fond du trou, préparer un outil long et fin (barre d'armature, conduite d'eau, etc.), remplir progressivement l'améliorateur de conductivité de bas en haut et le compacter, puis continuer le remblayage et le compactage, en payant faites particulièrement attention au compactage et au serrage autour du corps de mise à la terre, et veillez à ne pas casser le fil de terre.

Figure 1. Schéma de type de puits profond

Instructions de construction de type fosse peu profonde (pour référence) :

1. Creusez une fosse peu profonde d'une profondeur d'environ 0,5 à 2 mètres, il suffit d'atteindre une couche de sol humide.

2. Corps de mise à la terre : une plaque de cuivre d'environ 0,5×0,5 mètres d'une épaisseur de 2-3 millimètres, soudée au fil de terre (au moins trois points) et amenée à proximité du microscope électronique.

3. Fil de mise à la terre : 4 à 10 millimètres carrés de fil à âme de cuivre multibrins en caoutchouc ou en plastique.

4. Améliorant la conductivité : environ 2,5 à 5 kg de sel et de charbon de bois.

5. Processus de construction : Placer la plaque de cuivre verticalement au fond de la fosse, la recouvrir d'abord de l'améliorateur de conductivité, la compacter et la serrer, puis continuer le remblayage et le compactage, en faisant attention à ne pas casser le fil de terre.

Figure 2. Schéma des fosses peu profondes

Le « type de puits profond » convient aux endroits où il est difficile de creuser le sol ou où le niveau de la nappe phréatique est profond. D'une manière générale, le « type de fosse peu profonde » est la méthode la plus courante.

Indépendamment du « type à puits profond » ou du « type à fosse peu profonde », selon ce processus de construction, la résistance de mise à la terre peut être atteinte entre 4 et 10 ohms (pour un seul corps de mise à la terre).

Dans les endroits où la résistance du sol est élevée, plusieurs corps de mise à la terre peuvent être connectés pour former un petit système de mise à la terre afin de réduire l'impédance de mise à la terre. Dans ce cas, la distance entre chaque corps de mise à la terre doit être de 0,3 à 0,5 mètres (le même forage peut être utilisé pour le type de puits profond).

D'après des tests réels, la résistance de mise à la terre d'un seul corps de mise à la terre est généralement d'environ 4 ohms, celle de deux corps de mise à la terre d'environ 3 ohms, celle de trois corps de mise à la terre d'environ 2 ohms et six à dix corps de mise à la terre peuvent atteindre une résistance inférieure à 1. ohm (en fonction de la résistivité du sol).

Étant donné que le danger de « tension de pas » n'existe pas, il n'est pas nécessaire de suivre la pratique d'un système de mise à la terre du réseau de protection contre la foudre.

Dans le même temps, pour réduire l'influence des autres conducteurs souterrains à proximité, ce petit système de mise à la terre doit occuper le moins de surface souterraine possible.

Pour éviter les courts-circuits accidentels, le fil de terre doit être directement connecté au fil de terre du Electron Microscope (ou du bus de mise à la terre à l'intérieur du microscope électronique), sans utiliser de boîtes de mise à la terre ou de boîtes à bornes communes, sans entrer dans d'autres boîtes à bornes équipotentielles ou boîtes de commutation, et sans être connecté à jeux de barres.