概述

电子显微镜必须操作在符合自身对周围环境的交直流磁场规范的场地，当周遭的磁场改变时会使电子显微镜的

电子束产生偏折并造成影像解析度下降或影像扭曲。SC24主动式磁场消除系统能针对外部磁场动态变化提供稳

定的反向磁场以提升电子显微镜的影像品质。

SC24主动式消磁系统主要是由磁场控制器、一或两个感测探头及三轴向多芯的线圈组成，并安装在电镜房间内

以产生反向磁场并改善外部磁场问题。

在控制器内有三个电源放大器，主要是驱动电流通过磁场线圈并产生相对的磁场以改善电镜周围的磁场干扰。

感测探头量测改善后的磁场强度，并即时反馈回控制系统以调整回路增益值。

系统针对外部磁场变化为自动响应，响应时间小于100微秒。

功能说明：

·改善外部磁场干扰以达到电子显微镜对磁场规格的要求，针对外部磁场改变的瞬间反应时间为100微秒以内，

智能式的触控面板具备自动参数设定及直流磁场重置功能

·面板同时显示交流及直流磁场数值并可选择不同单位( Tesla or Gauss units)

·双感测探头设置可以在电子枪内产生一个虚拟感应器

·使用交流感测探头针对50/60Hz交流电源产生的磁场干扰或:

·使用直流感测探头针对电车产生的直流干扰或50/60Hz的交流磁场干扰

·控制器具有磁场产生测试功能

·具备乙太网路及USB连接埠选项以提供远

产品描述：

SC24是第四代磁场消除系统，其设计主要是改善外部磁场干扰以提高高解析度的电子显微镜或电子束量测设备

的效能。

SC24是继先前SC20的加强版，而SC20在全世界的安装数量已超过400台，消磁方法是产生一个宽频类比的反

向回馈。

内部微电脑控制系统产生反向磁场，并藉由数位信号处理量测磁场强度。

（图3为其中一个线圈安装在电子显微镜房间的安装图）

SC24可以安装1或2个交流探头或2个直流探头，宽频带的直流感测探头主要是针对周遭环境有直流磁场干扰，

其主要是电车或火车所产生的干扰。

典型针对SEM磁场干扰改善是提供一个磁场感应探头并放置在靠近电子枪底部，针对TEMs是提供2个探头并放

置距离电子枪左右各300mm及高度在样品杆位置做改善。

SC24并不会对整个房间做改善，它只会在感应探头附近做磁场削减。磁场削减的大小及范围主要是根据磁线圈

的设计及产生的反向磁场均匀性来决定的。

SC24的使用者介面是采用LCD触控式面板，下方的面板显示典型的1或2个宽频的直流感测探头并会在磁场设置

完成后显示“磁场OK”。

图1 典型触控面板显示

5个控制系统操作的按键。

透过“Units”按键的子目录可以选择不同单位，如: RMS or pk-pk, Tesla or Gauss units。

透过“Reset”按键可以清除触发的讯息并重新设置直流感测探头零点。

“Cancel/Standby”按键可使消磁器作动或待机。若采用交流探头，则DC磁场强度不会在萤幕显示。长时间监控

外部磁场强度并在屏幕显示磁场改善是否“ok”。

SC24透过单一系统设定按键(Setup)来分析及提供线圈安装的效能及产生反向增益值大小及相位。

所有设定参数储存在非挥发性记忆体，以预防在安装时遇到停电问题。

“Adjust”按键可以让管理者进入到调整画面-如图2所示。它可以锁停触控面板及重置乙太网路密码。当萤幕锁停

后这5个按键将会被“LOCK” 键所取代,按“LOCK”键5秒后才可解锁。

图2 调整画面

产品安装

图3、图4、图5展示主要的设计安装，图3是针对大型TEM或所有新建的电子显微镜实验室。

双回路线圈的尺寸大小是经过计算以达到产生均匀反向磁场。SC24的规格主要是参照此安装设计。

我们通常针对不同房间尺寸提供客制化的线圈，SC24只能正常工作在Spicer consulting客制化的线圈。

图3多芯线圈安装以红、绿、蓝表示，但实际安装线圈颜色为黑色或灰色且通常放置在白色塑胶线槽里。

图3在下方的线圈安装部分则是针对新设置的TEM实验室且有安装Gatan imaging filter,我们建议将线圈x、y轴线

圈埋在地板下面或高架地板下面。

房间安装选项：

图3 installation for TEMs and new lab builds

图4 Basic Installation for TEMs and SEMs

图5 Minimal Installation for SEMs

注：

X电缆回路：红色

Y电缆回路：绿色

Z电缆回路：蓝色

针对既有之电镜做磁场改善安装，将线圈埋在地板下不是一个好选择,我们会建议将 x、y 轴线圈安装在地板上并

用橡胶线槽覆盖保护线圈，但此安装方式会影响 GIF 在 x、y 轴的磁场改善效能。

图4显示第二种最佳相能的线圈安装方式。这种安装方式自从1991年以来一直被应用在之前的SC07消磁器上。

X、y轴线圈在电子枪上头交会的效能是最佳的，但在地板上的线圈则需要合适的橡胶线槽来保护线圈。

图5则是最简单、低成本的安装。这通常不需要将线圈安装在地板上，因为线圈离电子枪较远，所以对于外部磁

场动态变化即可消减的磁场强度效能则降低。

针对扫描式电子显微镜则大多采用图5的安装，因为电子枪较小，所以只要产生较小的反向磁场加上找寻最佳化

的感测探头位置还是可以达到最佳磁场改善的能力。

探头及固定架

下面为标准探头固定架。

SC24搭配SC24/AC感测探头可提供从2.5Hz到5kHz有效的磁场改善，图8显示频率在60Hz时最大消磁因子为50

倍。

SC24搭配 SC24/D+AC感测探头可提供从DC到5kHz有效的磁场改善，图8显示针对直流磁场最大消磁因子为

400倍,频率在60Hz时最大消磁因子为100倍。

“SC24/ DC+AC探头” 包含了小型的亥姆霍兹线圈且其周围围绕了磁场感应元件。

他们主要是补偿周围磁场对直流元件的影响，其中也包括地磁的影响。

微电脑重置主要是针对感测探头做零点校正及记忆在线圈电流的数值去设定x、y、z在感测探头输出为0；重置

时间大约1秒。如果感测探头被移位则必须重置探头零点设定。

SC24提供了两个感测探头输入，它可以工作在一个探头或两个探头下，但探头种类必须是相同的，AC或DC当

SC24侦测到探头种类之后会在回馈回路中选择正确的滤波器，如果两个不同种类的探头

接上控制器，则会在屏幕上显示错误探头信息。

当连接两个探头时SC24会自动启用混合器功能。两个探头分别安放在电子枪旁边,混合器会计算加权比例来调整

探头电流输出，并在两个感测探头中间产生一个可调变的虚拟感应器。

透过观察电子显微镜的影像品质来调整最佳的混合器参数，混合器的磁场数值会显示在SC24的屏幕上。

当电子显微镜改变倍率或影像模式时，通常会产生一个很大的直流磁场变化，而且会对直流探头产生过载的影

响，所以我们通常将探头摆放距离电子枪较远但消磁效能佳的位置。

SC24/AC 探头会自动对直流准位做调整，但会短暂过载几秒钟，过程中也许会造成影像飘移。

SC24/DC+AC主要是对直流磁场做响应，所以当直流磁场改变并对探头造成过载时，则需要对新的周遭磁场做

归零。SC24有自动重置归零的功能。

自动设定回馈回路的增益值及相位，增益值会显示在屏幕上以供参考。

增益值是系统自动调整，所以没有手动模式。

可透过副屏来调整混合器的参数，建议先按设定键再调整混合器参数。

断路水平按键可以启动设定断路水平的参数,可以设定在 10nT 到 200nT 之间。

原厂设定断路水平值为 20nT 有效值(交流)及100nT(直流)，断路水平设定不会影响消磁效能。

SC24 内建磁场产生器以产生测试磁场

磁场产生器可以模拟各种不同频率及波形的磁场来对高解析的电子显微镜做测试。

测试的波形可以是弦波或方波，并可以利用如下图的调整来设定不同的频率。方波的最小低

通滤波频率为 1.6kHz，可自由选择要测试的方向轴。

可以同坐消磁及生磁测试(for experts only)。

自动重置按键可以启用或停用，也可以设定其灵敏度，当此功能被启动时会在屏幕上显示。

自动重置设定也可以设定反应误差,一般出厂设定为 500nT 到 5 秒。

减磁因子

减磁因子是周遭磁场对削减磁场的一个比率。

下图为减磁因子对频率的比率图。

网路

SC24 具备 USB 及乙太网路埠。

未来可藉由客户的电脑来进行软件的安装，软件大致包含远端操控 SC24及长时间对环境磁场变化的监控。

规格参数：

单位：Gauss, Tesla

Co-ordinates：X, Y, Z rectangular Cartesian

Components cancelled：X, Y, Z fields

外部动态最大消磁能力 (X & Y) NOTE 1  ： 4.8 µT 峰峰值!!(installation Fig. 3)

外部动态最大消磁能力 (Z) NOTE 1  ：3.3µT 峰峰值!!(installation Fig. 3)

采用 SC24/AC探头

消磁因子：> 50 X at 50/60 Hz 带宽2.5 Hz - 5000Hz

消噪上限：(0.5 to 5000Hz) 0.6 nT RMS total

采用 SC24/DC+AC探头

周遭直流磁场强度： ± 200 µT max

消磁因子： > 100 X at 50/60 Hz

> 400 X at DC (incremental) Bandwidth DC - 5000 Hz

消噪上限(DC to 5000Hz) ：0.7 nT RMS total

直流漂移NOTE 3  ：< 2 nT/ 24 hours

磁场量测

种类：及时磁场量测

交流有效值峰峰值

DC incremental (Sensor SC24/DC+AC)

显示：

LCD触控萤幕：详见产品叙述

探头动态工作范围：4.2 µT 峰峰值

精准度NOTE 2 ： ± 1.0 % of reading ± 1 nT

X、Y、Z实时输出

刻度：10 V/µT (1.0V/mG)

范围：± 12 Volts

来源阻抗值：10 k

连接头：3 x BNC

带宽：25 Hz - 10 kHz (Sensor SC24/AC)

DC - 10 kHz (Sensor SC24/DC+AC)

测试磁场产生器

正弦波：AC line frequency (50/60Hz) - line locked

方波：0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, Hz

电源：120/240V 50/60Hz, 100VA

Note 1: Dynamic range is stated with standard cancelling cables.

Larger range is available for extreme fields with custom cables.

Dynamic range is stated at the nominal AC power input of 120 or 240 volts RMS

De-rate linearly for lower voltages

Note 2: Sensors are calibrated with 50 Hz, 1µT RMS square wave field.

Note 3. Drift (@23°C ±2°C, after 2 hour warm-up)