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扫描电子显微镜(SEM)磁场干扰的消除对策

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改善SEM安装场所的磁场环境(主动式消磁器)
安装在大楼内演示厅中的SEM,受到周边铁路线路起因的磁场干扰影响。使用主动式消磁器后极为有效的改善了现场磁场环境。

对策要点:直流磁场方式的铁道路线沿线附近总是发生着较大的磁场变动

铁道路线的电车通常使用直流电,这些线路在运行中,沿线附近总是发生着由架线电流变化引起的不规则磁场变化,会影响到使用电子束的精密设备。

磁场干扰原因:大楼附近有多条铁道线路

安装了电镜的大楼与铁道的位置关系如“图1”所示。
大楼的东南方向约150m处,,有一条距离最近的地铁,此外,附近另有多条轨道线路。与直流供电方式的电车是否行驶无关,架空电线(轨道)的电流随时变化,漏磁造成杂散磁场,干扰着周围的环境磁场。磁场效应会随距离(乘方)增加而衰减,靠近线路的地方则会有明显的影响。


【扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)】
扫描电子显微镜将电子束聚焦后照射试样,通过检测从样品中激发的二次电子,背反射电子,X射线等来观察试样。主要是将样品放置于高真空中,用电子束扫描试样来显示图像。
使用电子束的高分辨率设备,很容易受到磁场扰动的影响。

  • 图1:安装大楼的周边地图

对策・效果:使用主动式消磁器后,直流变动磁场下降至1/100以下

在电镜的周围设置主动式消除器的消磁线圈(宽:1300×深:1300×高:2000 mm),对直流变动磁场实施优化控制后的性能效果如表1所示。关闭磁场消磁器后,地铁的影响明显显现,主要是垂直(Z)方向发生的不规则且较大的磁场变动。对此,开启主动式消磁器后,磁场扰动下降至1/100以下,效果非常显著。电子显微镜的安装环境条件通常将磁场强度设定为大约1mGauss(※本案例为0.5mGauss),对比关闭消磁器时的最大值12mGauss与开启消磁器后的最大值 0.06mGauss、可见有效的改善了磁场环境,充分满足电镜的安装条件。

如此,在安装有电子束的高精密设备装置时,除了环境振动,还必须注意磁场环境。
相比建造屏蔽室(大规模的施工和成本),主动式消磁器只需在对象装置周围设置消磁线圈等即可获得显著的改善效果。

  • 表1:主动式消磁器的效果(直流变化成分)

  • 图2:主动式消磁器的效果(直流变化磁场)

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