勀杰科技團(tuán)隊 編譯

本篇文章譯自：https://www.vibeng.com/blogs-and-case-studies/dc-field-disturbances-on-electron-microscopes-and-e-beam-lithography-tools/

在電子顯微鏡或電子束光刻設(shè)備附近，直流磁場強(qiáng)度的變化可能降低影像品質(zhì)（如：導(dǎo)致影像失真、模糊或漂移）并影響生產(chǎn)效率。直流磁場變化的常見來源包括地球磁場的波動，以及鐵磁性物體的移動(如：電梯、火車、卡車和金屬門，這些物體在實(shí)驗室周圍尤其常見)。針對直流磁場干擾問題解決方法，通常依據(jù)每個實(shí)驗室的設(shè)計和設(shè)備配置的不同而有所調(diào)整。

通常，實(shí)驗室負(fù)責(zé)人可以透過一些方式消除部分直流磁場干擾來源，例如將金屬門更換為非鐵磁性材料。然而，當(dāng)無法直接移除直流磁場干擾來源時，則需采用被動式直流磁場屏蔽措施或引入主動式直流磁場消除系統(tǒng)。環(huán)境干擾改善團(tuán)隊能夠測量實(shí)驗室中直流磁場變化的幅度，準(zhǔn)確識別干擾源，并提供專業(yè)建議，從而優(yōu)化電子顯微鏡或電子束光刻設(shè)備的性能。

什么是直流磁場變化？

直流磁場的影響因素和變化模式較為復(fù)雜，令人較難理解。簡單來說，地球擁有一個磁場，強(qiáng)度范圍從 0.25 到 0.65 毫高斯，并且隨著時間和一天中的不同時段而波動?？茖W(xué)家普遍認(rèn)為，這個變化的磁場源自地球熔融巖漿核心中的導(dǎo)電材料所產(chǎn)生的電流。因此，所有電子顯微鏡都位于地球不斷變化的直流磁場中。

此外，鐵磁性物體的移動會彎曲地球的磁場線，從而導(dǎo)致直流磁場強(qiáng)度的變化。在最簡單的情況下，直流磁場強(qiáng)度變化的幅度與移動的鐵磁源的質(zhì)量以及該源與測量點(diǎn)（即電子顯微鏡或電子束光刻設(shè)備）之間的距離有關(guān)。因此，從數(shù)百米外經(jīng)過的火車與距離不到一米的金屬旋轉(zhuǎn)椅移動所造成的磁場變化幅度可能是相同的。

為什么直流磁場變化對電子顯微鏡和電子束光刻設(shè)備是個問題？

直流磁場變化會使電子束移動或偏移，從而導(dǎo)致影像失真、模糊和漂移。位于大城市中的實(shí)驗室尤其容易受到這些直流磁場變化的影響，因為火車、卡車、電梯和鐵磁源在這些地方十分常見。因此，電子顯微鏡使用者可能會因無法解決漂移問題而浪費(fèi)數(shù)小時嘗試獲取影像，或?qū)е码娮邮饪淘O(shè)備使用者無法達(dá)成生產(chǎn)目標(biāo)。

如何減少直流磁場變化的影響？

有幾種方法可以減少直流磁場變化的影響，其中消除源頭是最佳選擇。如上所述，實(shí)驗室負(fù)責(zé)人可以將金屬門更換為木芯門，限制實(shí)驗室中使用手機(jī)（因為手機(jī)內(nèi)含有磁鐵），并將所有金屬椅子和垃圾桶更換為塑膠材質(zhì)。然而，對于像火車、電梯和卡車等源頭，實(shí)驗室則需要安裝被動屏蔽裝置或直流主動消磁系統(tǒng)。

被動式磁場屏蔽需要使用具有非常高磁導(dǎo)率的材料，例如μ金屬。然而，有效的直流磁場屏蔽需要將μ金屬安裝在所有墻壁、地板和天花板上，加上μ金屬的材料成本較高，可能導(dǎo)致整體成本非常昂貴。

另一種選擇是安裝直流主動消磁系統(tǒng)，例如Spicer Consulting的SC24。主動消磁系統(tǒng)相對容易安裝，且比被動式磁場屏蔽便宜。無論是在電子顯微鏡安裝之前還是之后，都可以安裝主動消磁系統(tǒng)，這是一種具有成本效益且不會干擾實(shí)驗室其他設(shè)備運(yùn)作的直流磁場干擾解決方案。

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