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亥姆霍茲線圈閉環(huán)控制系統(tǒng)

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更新時間：2025-11-02 10:01:56瀏覽次數：148次

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產品簡介

亥姆霍茲線圈閉環(huán)控制系統(tǒng)是一套自動控制磁場產生系統(tǒng)。系統(tǒng)通過磁通門計、亥姆霍茲線圈、線圈電源、計算機整體連接，形成一套閉環(huán)控制系統(tǒng)。

詳細介紹

簡述：

當今的高性能電子束相關的設備對變化的環(huán)境磁場非常敏感，比如激光與離子束3D打印設備、電子顯微鏡、等離子切割機。當環(huán)境磁場發(fā)生變化時，電鏡中的電子束會偏轉，從而導致打印歪曲偏離、電子顯微鏡分辨率下降和圖像失真。MCS6x系列磁場消除系統(tǒng)通過動態(tài)創(chuàng)建幾乎相等且方向相反的磁場來穩(wěn)定電子束相關的設備周圍的環(huán)境磁場，改善各種電子束、離子束設備周圍惡劣的磁場環(huán)境，保障設備使用環(huán)境要求。

MCS6x系列磁場消除系統(tǒng)由磁傳感器感知單元、磁場發(fā)生單元、磁場控制單元、顯控單元等構成。運用了閉環(huán)反饋控制原理，采用純模擬的方式實現了高速變化磁場下的自動跟蹤補償，達到穩(wěn)定工作區(qū)磁場的目的。

根據具體用途，MCS6x系列磁場消除系統(tǒng)具有三種不同型號：MCS62、MCS64和MCS66。

其中MCS62磁場消除系統(tǒng)用于消除所有類型電子顯微鏡的交流磁場(≤5kHz)。該系統(tǒng)是動態(tài)的，可在100 µs內自動響應磁場變化。交流電源線磁場（50/60 Hz）的消除效果高達50倍。

MCS64磁場消除系統(tǒng)消除所有類型電子顯微鏡的交流磁場(≤5kHz)和直流磁場。該系統(tǒng)是動態(tài)的，可在100µs內自動響應磁場變化。交流電源線磁場（50/60 Hz）的消除效果高達100倍。

MCS66磁場消除系統(tǒng)消除半導體潔凈室中CDSEM工具的交流磁場(≤9kHz)和直流磁場。該系統(tǒng)是動態(tài)的，可在10µs內自動響應磁場變化。交流電源線磁場（50/60 Hz）的消除效果高達200倍。

典型應用場合

●離子束清洗刻蝕設備、掃描式電子顯微鏡（SEM）、穿透式電子顯微鏡（TEM）成像質量、電子探針顯微分析儀（EY-MA）、離子探針分析儀（IPA）等電子束、離子束設備周圍惡劣的磁場環(huán)境，保障設備使用環(huán)境要求。

● 磁屏蔽室，構建極低磁場噪聲的空間，用于醫(yī)學科研領域腦磁、心磁等生物磁性研究和古地磁研究。

● 磁傳感器測試、校準的場合，用于各類直流、交流、動態(tài)磁場產生系統(tǒng)，提高復現磁場的穩(wěn)定性和準確性。

● 構建磁場定向裝置周圍穩(wěn)定均勻的地磁環(huán)境。

● 電子束3D打印工作間、等離子加工車間、半導體潔凈室。

MCS6x系統(tǒng)技術參數：

型號	MCS62	MCS64	MCS66
用途	消除所有類型電子顯微鏡的交流磁場	消除所有類型電子顯微鏡的交流和直流磁場	消除半導體潔凈室中CDSEM工具的9kHz磁場。也可以消除這些工具的交流和直流磁場
消磁線圈	干擾磁場消除繞組系統(tǒng)自檢繞組	固有地磁場消除繞組干擾磁場消除繞組系統(tǒng)自檢繞組	固有地磁場消除繞組干擾磁場消除繞組系統(tǒng)自檢繞組
待消除磁場	X, Y, Z磁場	X, Y, Z磁場	X, Y, Z磁場
磁場測量類型	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
測量精度	±1.0% Reading ± 100pT	±1.0% Reading ± 1 nT	±1.0% Reading ± 1 nT
磁場動態(tài)范圍	≤60 mG（6.0 µT）	≤4.8 μT pk-pk	5 μT pk-pk
頻率帶寬	2.5 Hz至5 kHz	DC至5 kHz	DC至9 kHz
消除噪聲限值	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
直流磁場限值	N/A	± 200 μT max	± 200 μT max
系統(tǒng)響應時間	100 µs內	100 µs內	10 µs內
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
磁場控制單元
功能	智能用戶界面，自動設置	觸摸屏智能用戶界面，具有自動設置和直流復位功能	觸摸屏智能用戶界面，具有自動設置和直流復位功能
顯示單位	特斯拉(T)和高斯(G)	特斯拉(T)和高斯(G)	特斯拉(T)和高斯(G)
監(jiān)控端口	RS232	RS232	RS232
AC和DC同時顯示功能	N/A	OK	OK

MCS6x系列磁場消除系統(tǒng)說明

1、系統(tǒng)組成

磁場消除系統(tǒng)主要由磁傳感器感知單元、磁場發(fā)生單元、磁場控制單元、顯控單元等構成等幾部分組成。

亥姆霍茲線圈閉環(huán)控制系統(tǒng)(圖1)

2、工作原理

通過三分量磁通門傳感器實現雜散磁場的感知，并將感知到的信號送入智能磁場控制單元；智能磁場控制單元實時產生一個電流信號，該電流通過磁場產生單元產生與雜散磁場方向相反、大小相等的磁場，在工作區(qū)實現了磁場的疊加從而得到穩(wěn)定的磁場環(huán)境。

3、磁場產生單元

磁場產生單元實際上就是三軸磁場線圈，該線圈用以產生與雜散磁場方向相反、大小相等的磁場。

磁場產生單元結構根據場地的需要可以多樣化安裝。一般需要預埋在墻體內，將其穿入不導磁的圓管后埋入墻體。由于磁場是矢量，通常需要在X、Y、Z三個方向產生穩(wěn)定的磁場。

4、磁傳感器感知單元

綜合考慮磁場抵消后磁場的噪聲、穩(wěn)定性和抵消磁場帶寬的要求，選擇合適的三分量磁通門傳感器實現磁場感知功能?！疽杂脩魧嶋H要求或者勘測場地后測試數據為準】

以球差校正透射電鏡為例，通常可采用高精度三軸磁通門傳感器F901。

MCS6x系列磁場消除系統(tǒng)(圖2) MCS6x系列磁場消除系統(tǒng)(圖3)

軸數		3 (XYZ右手坐標系)
量程	X, Y, Z	±70μT	±100μT	±200μT	±500μT	±1000μT
	矢量R	121μT	173μT	346μT	866μT	1732μT
電壓輸出誤差		<±0.5%
噪聲等級		10 to 20pT rms/√Hz at 1Hz
啟動時間		150ms
預熱時間		15mins
模擬輸出		±10V (單端輸出)
靈敏度		143mV/μT	100mV/μT	50mV/μT	20mV/μT	10mV/μT
溫度系數		<±100ppm/℃
正交性誤差		< 1°
線性誤差		<0.01%(最小二乘法擬合)
頻率響應(-3dB)		DC- 9kHz
磁滯		<2nT (暴露于高達兩倍量程的磁場環(huán)境)