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实验室方案

序言 电镜实验室环境对电镜的影响(1)
发布时间:2023-10-29 浏览:216

       啊,标题好像不太严谨,电镜实验室环境对电镜本身是没有什么影响的,影响的只是成像质量,影响的只是电镜能否呈现最佳性能。这不是废话,许多新用户都问过我,“振动超标?电镜这么精密的仪器,会不会震坏呀?”“磁场超标?电镜会不会磁化呀?对操作人员有没有影响呀?”某公司的扫描电镜和透射电镜,身历汶川地震(具体位置在绵阳)而毫无影响,地震后开机,一切正常。几个几十个毫高斯磁场既不会磁化电镜也不会影响操作人员健康(曾经查到过一个上海市暂行卫生标准,该标准认为,五高斯以下磁场是安全的,5个高斯!还远着呢)。跑题了跑题了,打住。

       电子显微镜工作时,精细的电子束要在很高的真空环境中飞行0.7米(扫描电镜)到2米以上(透射电镜)。一路上,周边的磁场、脚下地面的振动、空气中有噪声还有气流,这些都会诱使电子束偏离我们期望它走的路径,直接致使成像质量变差,所以对于周边的环境就有一些特殊的要求(其它大多数仪器都是电子乖乖地在导体和半导体中流动,基本不会被周边环境干扰),以确保电子束能够规规矩矩,不乱跑乱动。

       在本专题系列讨论中,DC特指频率在0.001~1Hz的准直流(即near DC,也有称为近直流的)电磁干扰,AC特指为以50Hz为基频、不超过五次谐波(250Hz)的交流电磁干扰。对电镜干扰大的不是均方根有效值,而是峰峰值(peak to peak,简写为p-p),以后不特别说明的都是峰峰值。比如3mG,就是峰峰值为3毫高斯(3mGauss p-p)的电磁干扰。为什么特地说明一下呢?因为各种手持式简易磁场测试仪显示的都是均方根有效值,测出的数值往往比我们相知道的峰峰值小许多(电源的高次谐波越严重,波峰因数就越高,实测中碰到过波峰因数超过10的情况)。

       纯直流磁场只会使全部电子束稳定偏移相同角度、也就是只会使全部像素点稳定偏移相同的方向和距离,并不会影响成像质量;350Hz以上的高频AC(除非刻意制造,否则很难见到它们踪影)电磁干扰对成像质量影响极小,实际工作中可以忽略,所以我们后面就不讨论它们啦。
       振动也是一个经常谈起的话题,低频微振是我们重点关注对象(很遗憾我们人类很难直接查觉。曾经不止一次有人在测试现场质疑我的测试结果,理由就是“我怎么没有感觉”)。干扰电镜的振动大多数不是由某振动源单一产生的(特殊情况时也会有关闭某一振动源后环境振动明显变化现象),多数情况下不能简单地依靠关闭振动源来解决振动问题,我们将在后面陆续展开的专题中分别讨论。

       噪声声波(还有气流,就是空调吹出来的风啦)都会作用在镜筒上引发振动,对电镜成像质量的影响等同于振动。注意讨论振动时一定不能忽略频率,离开频率谈振幅,就是什么什么来着,呵呵。为什么又要特地说明一下呢?因为各种手持式简易噪声测试仪没有傅里叶变换,显示的数值参考意义不大(咳,还是说有点参考价值吧,怕抬杠)。
地线对电镜的影响往往超乎大多数人的想象。什么?一根地线有什么可大惊小怪的?哎哎,这也是电镜实验室环境的特殊性之一啦,我们在后面详细讨论吧。
对了,还有UPS。故弄玄虚吧?不就是个不间断电源嘛,这玩意儿现在到处都是,也有什么说道吗?不好意思,还真有,我们后面慢慢聊。

       本专题系列中,我们主要想讨论以上几方面问题,没漏掉什么吧?好吧,出发!