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MCS6x系列磁场消除系统

简述:当今的高性能电子束相关的设备对变化的环境磁场非常敏感,比如激光与离子束3D打印设备、电子显微镜、等离子切割机。当环境磁场发生变化时,电镜中的电子束会偏转,从而导致打印歪曲偏离、电子显微镜分辨率下降和图像失真。MCS6x系列磁场消除系统通过动态创

详细介绍

简述:

当今的高性能电子束相关的设备对变化的环境磁场非常敏感,比如激光与离子束3D打印设备、电子显微镜、等离子切割机。当环境磁场发生变化时,电镜中的电子束会偏转,从而导致打印歪曲偏离、电子显微镜分辨率下降和图像失真。MCS6x系列磁场消除系统通过动态创建几乎相等且方向相反的磁场来稳定电子束相关的设备周围的环境磁场,改善各种电子束、离子束设备周围恶劣的磁场环境,保障设备使用环境要求。

MCS6x系列磁场消除系统由磁传感器感知单元、磁场发生单元、磁场控制单元、显控单元等构成。运用了闭环反馈控制原理,采用纯模拟的方式实现了高速变化磁场下的自动跟踪补偿,达到稳定工作区磁场的目的

根据具体用途,MCS6x系列磁场消除系统具有三种不同型号:MCS62MCS64MCS66

其中MCS62磁场消除系统用于消除所有类型电子显微镜的交流磁场(5kHz)。该系统是动态的,可在100 µs内自动响应磁场变化。交流电源线磁场(50/60 Hz)的消除效果高达50倍。

MCS64磁场消除系统消除所有类型电子显微镜的交流磁场(5kHz)和直流磁场。该系统是动态的,可在100µs内自动响应磁场变化。交流电源线磁场(50/60 Hz)的消除效果高达100倍。

MCS66磁场消除系统消除半导体洁净室中CDSEM工具的交流磁场(≤9kHz)和直流磁场。该系统是动态的,可在10µs内自动响应磁场变化。交流电源线磁场(50/60 Hz)的消除效果高达200倍。

 

典型应用场合

●离子束清洗刻蚀设备、扫描式电子显微镜(SEM)、穿透式电子显微镜(TEM)成像质量、电子探针显微分析仪(EY-MA)、离子探针分析仪(IPA)等电子束、离子束设备周围恶劣的磁场环境,保障设备使用环境要求。

● 磁屏蔽室,构建极低磁场噪声的空间,用于医学科研领域脑磁、心磁等生物磁性研究和古地磁研究。

● 磁传感器测试、校准的场合,用于各类直流、交流、动态磁场产生系统,提高复现磁场的稳定性和准确性。

● 构建磁场定向装置周围稳定均匀的地磁环境。

● 电子束3D打印工作间、等离子加工车间半导体洁净室

 

 


MCS6x系统技术参数:

型号

MCS62

MCS64

MCS66

用途

消除所有类型电子显微镜的交流磁场

消除所有类型电子显微镜的交流和直流磁场

消除半导体洁净室中CDSEM工具的9kHz磁场。也可以消除这些工具的交流和直流磁场

消磁线圈

干扰磁场消除绕组

系统自检绕组

固有地磁场消除绕组

干扰磁场消除绕组

系统自检绕组

固有地磁场消除绕组

干扰磁场消除绕组

系统自检绕组

待消除磁场

X, Y, Z磁场

X, Y, Z磁场

X, Y, Z磁场

磁场测量类型

AC RMS and pk-pk

Real time field

AC RMS and pk-pk  

DC incremental

Real time field

AC RMS and pk-pk  

DC incremental

测量精度

±1.0% Reading ± 100pT

±1.0% Reading ± 1 nT

±1.0% Reading ± 1 nT

磁场动态范围

≤60 mG6.0 µT

≤4.8 μT pk-pk

5 μT pk-pk

频率带宽

2.5 Hz5 kHz

DC5 kHz

DC9 kHz

消除噪声限值

0.7nT RMS total

≤0.7 nT RMS total

≤0.6 nT RMS total

直流漂移

N/A

< 2 nT/ 24 hours

< 2 nT/ 24 hours

直流磁场限值

N/A

± 200 μT max

± 200 μT max

系统响应时间

100 µs

100 µs

10 µs

消除效果

50 X at 50/60 Hz

> 100 X at 50/60 Hz

> 400 X at DC (增量)

20 x typ. at 9 kHz

200 x typ. at 60 Hz & DC

磁场控制单元

功能

智能用户界面,自动设置

触摸屏智能用户界面,具有自动设置和直流复位功能

触摸屏智能用户界面,具有自动设置和直流复位功能

显示单位

特斯拉(T)和高斯(G)

特斯拉(T)和高斯(G)

特斯拉(T)和高斯(G)

监控端口

RS232

RS232

RS232

ACDC同时显示功能

N/A

OK

OK


MCS6x系列磁场消除系统说明

1、系统组成

磁场消除系统主要由磁传感器感知单元、磁场发生单元、磁场控制单元、显控单元等构成等几部分组成。

 

MCS6x系列磁场消除系统(图1) 

2、工作原理

通过三分量磁通门传感器实现杂散磁场的感知,并将感知到的信号送入智能磁场控制单元;智能磁场控制单元实时产生一个电流信号,该电流通过磁场产生单元产生与杂散磁场方向相反、大小相等的磁场,在工作区实现了磁场的叠加从而得到稳定的磁场环境

 

 

3、磁场产生单元

磁场产生单元实际上就是三轴磁场线圈,该线圈用以产生与杂散磁场方向相反、大小相等的磁场

磁场产生单元结构根据场地的需要可以多样安装。一般需要预埋在墙体内,将其穿入不导磁的圆管后埋入墙体。由于磁场是矢量,通常需要在XYZ三个方向产生稳定的磁场

 

4、磁传感器感知单元

综合考虑磁场抵消后磁场的噪声、稳定性和抵消磁场带宽的要求,选择合适的三分量磁通门传感器实现磁场感知功能。【以用户实际要求或者勘测场地后测试数据为准】

以球差校正透射电镜为例,通常可采用高精度三轴磁通门传感器F901


MCS6x系列磁场消除系统(图2)MCS6x系列磁场消除系统(图3)

 

轴数

3 (XYZ右手坐标系)

量程

X, Y, Z

±70μT

±100μT

±200μT

±500μT

±1000μT

矢量R

121μT

173μT

346μT

866μT

1732μT

电压输出误差

<±0.5%

噪声等级

10 to 20pT rms/√Hz at 1Hz

启动时间

150ms

预热时间

15mins

模拟输出

±10V (单端输出)

灵敏度

143mV/μT

100mV/μT

50mV/μT

20mV/μT

10mV/μT

温度系数

<±100ppm/

正交性误差

< 1°

线性误差

<0.01%(最小二乘法拟合)

频率响应(-3dB)

DC- 9kHz

磁滞

<2nT (暴露于高达两倍量程的磁场环境)

 


5、磁场控制单元(Magnetic Control UNIT)

磁场控制单元是磁场消除系统的核心,主要通过高精度传感器感知的磁场信号,进而通过快速跟踪算法实时消除磁场的扰动,保证工作空间磁场基本处于稳定无波动状态。

磁场控制单元采用220V交流供电,非常容易在实验室内应用  

 MCS6x系列磁场消除系统(图4)

 

 


6、显控软件

MCS6x系列磁场消除系统(图5) 

显控软件主要有三大功能。

    (1) 数据实时显示功能

    实时显示磁场的曲线数据,便于评估磁场环境的质量。

    (2) 超限报警功能

    根据预设的磁场限制,进行报警。

    (3) 频谱分析功能

    可以对磁场环境进行分析,评估各频段的定量干扰。


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