Bartington Mag-03 & Mag690磁力儀用于消磁和磁場發生系統
發布時間：2020-09-16 會員：
本案例研究探討了Bartington儀器的Mag-03和Mag690磁通門磁傳感器如何用于消磁系統， 特別是掃描電子顯微鏡(SEM)。 也涉及到為羅盤校準等應用而產生特定的磁場。
SEM電子束的方向和聚焦是有電磁鐵控制。如地球磁場這種外部恒定磁場， 在標校過程中可以采取措施而不影響電子束的控制。而除了建筑物振動和儀器設備撞擊等因素外，影響磁場波動的因素很多，這可能是由國家電網產生的磁場， 也可能是來自電梯或附近移動的車輛引起的緩慢變化的磁場。
主要的還是來自供電電纜產生的交變磁場，主要由50或60Hz電流產生同頻率的磁場，有時還會產生二次或三次諧波。圖1顯示了交變磁場對SEM圖像質量的影響。
圖1.左圖顯示安裝有Mag-03IE70v1傳感器的Mag-NetX系統。右上圖磁場沒有抑制，右下圖是磁場經過消磁線圈抑制后的。掃描電鏡放大倍數70K.
消除這種波動磁場的方法是疊加反方向相應頻率的二次磁場， 這是由環繞電子束裝置的亥姆霍茲線圈產生的， 它消除了周圍的波動場， 并在顯微鏡周圍產生了一個恒定的場。 請注意， 在亥姆霍茲線圈內波動磁場被抵消， 但在線圈外磁場波動是增加的。 控制通過每個線圈的電流有利于保護附近暴露在磁場的設備。
消磁線圈系統結合Bartington磁傳感器、控制單元、亥姆霍茲線圈主要用于電鏡消磁領域。Mag-03磁通門傳感器測量電鏡周圍磁場，給控制單元提供數據。控制單元處理測量數據，通過亥姆霍茲線圈轉換成電流信號。
傳感器的比較
抵消磁場的效率取決于初始場值。某國外企業已經使用Bartington的Mag-03IE70v1和Mag-03MS70磁通門傳感器超過五年。Bartington低成本Mag690也被該企業測試與Mag-03系列進行比較。
測試10到1400Hz之間的磁場抑制水平， 關注范圍為<200Hz， 因為這是90%的情況下所需抵消磁場范圍。 這三個傳感器使用相同的支架進行測試， 使用自動的抑制反饋增益。 結果表明， 對100Hz頻率以下的磁場有很好的抑制作用。比較結果如圖2所示。
圖2.各軸性能曲線圖
兩個Mag-03(Mag-03IE70v1 和 Mag-03MS70) 響應曲線一致。 可以預見的是 ， 與Mag-03 傳 感 器 的 3k Hz 相 比 ，Mag690-MX100在較高頻率下不能達到相同的標準，因為其帶寬較小只有為1k Hz。 然而， 如果只需要抵消在200Hz以下磁場，則Mag690還是可以滿足需求的。
成本和物理性能
Mag690大約是Mag-03范圍價格的三分之一， 但最大抑制帶寬較低， 約500-600Hz。
Mag690和Mag-03MS70的結構使它們很難定位安，傳感器需要放置在靠近亥姆霍茲線圈中心的地方，由于許多電子顯微鏡上強磁體的引起的磁軸過飽和， 在一個地方定位三個磁軸很受限。 通過Mag-03IE70v1所提供的結構靈活性，探頭可以定位在不同的位置以避免過飽和。
產生特定磁場
有時需要創造一個高達幾個高斯的精確磁場，同時抑制環境擾動， 例如校準數字羅盤或用于研究目的。 消磁線圈 系統與Bartington Mag-03MS傳感器結合能很好的滿足需求。
創建精密場需要“真”亥姆霍茲線圈， 以創造一個高度均勻的磁場環境，需要一個高精度的高正交度的三軸磁傳感器。圖3
圖3.產生精確磁場的亥姆霍茲線圈
Mag-03MS250傳感器的性能使其成為該系統的合適選擇。
結論
消磁線圈系統是一個高效的主動消除雜散磁場和產生特定磁場的系統。根據客戶的個人要求，它可以和這里提到的任何傳感器一起提供。Mag-03MS70具有軸間優良的的正交性，給出了真實的矢量場測量；Mag -03IE70v1提供了靈活的定位軸， 提供了最接近電子束的磁場值；而Mag690為只需要抑制較低頻率磁場的系統提供了低的價格選擇。 Mag-03MS250是磁場發生的良好的選擇。
有關消磁系統和Bartington儀器產品的更詳細信息，請聯系sales@bartington.com sales@eusci.com
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