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主動式雙消磁系統:解決鐵電材料研究中的磁場干擾問題

勀傑科技團隊 譯

提升穿透式電子顯微鏡在嚴苛環境下的極限解析度。

當電子顯微鏡需要使用較高倍率的操作時,其性能可能受各種外部環境因素影響,像是震動、溫度變化等等,這些環境干擾限制了電子顯微鏡影像的品質和解析度。其中,磁場干擾更是常見且難以糾正的問題,通常需要將精密儀器設置在不影響實驗室工作流程的「較無干擾」位置。幸運的是,可以使用主動式消磁系統來改善外部環境的磁場干擾問題,以讓電子顯微鏡在具挑戰性的環境中,也能產生高解析度的影像。湖北大學材料科學與工程學院的郭金明教授將於此案例分享Spicer Consulting的主動式雙消磁系統2X SC24如何協助原子等級的鐵電材料研究。

鐵電材料是一種介電質,在脫離外加電場影響後仍保持極化狀態,經常用於從能量轉換到儲存資料等各種應用。湖北大學材料科學與工程學院的鐵電研究項目,主要就是在理解這些物質其微觀結構與宏觀性能之間的關聯。郭教授解釋:「我們使用穿透式電子顯微鏡(TEM)以原子尺度來研究鐵電材料,以深入了解造成它們獨特特性的關鍵機制。例如,使用TEM來確定鈦酸鹽單元格中的極化方向,以及在這些結構中發生的皮米級離子交互作用。這種微小變化僅能在儀器的最高放大倍率和最高解析度下才能檢測到。」

然而,該實驗室鄰近一個複雜的道路網,距離電子顯微鏡安裝場地方圓70公尺的範圍內,包含一條繁華的大道、地鐵7號線,以及車流量大的高架橋,三者影響疊加,形成嚴重的磁場梯度變化,導致電子顯微鏡影像失真。郭教授補充:「實驗室內的Thermo Scientific™ Spectra 300 TEM可承受磁場範圍需在20nT以內,但地鐵產生的磁場幾乎高達4,000nT,遠超過設備可接受的限制。強烈、不均勻且隨時變化的磁場嚴重損害影像品質,使得研究過程變得艱難。儘管可用被動屏蔽針對交流磁場提供一定程度的保護,但我們仍有非常大的直流磁場干擾問題需處理。」

在選擇 Spicer Consulting的主動式雙消磁系統2X SC24之前,湖北大學也考慮了多家供應商的解決方案。「將2X SC24與其他系統進行比較,我們認為它的消磁效果最能克服此實驗室的嚴苛環境條件。此外,Spicer Consulting 在中國的總代理商- 勀傑科技所提供的專業建議與服務,也讓我們非常放心。」郭教授補述選擇此一解決方案的原因。

「在Spectra 300 TEM上安裝了2X SC24主動雙消磁系統後,外部干擾已經明顯改善。透過四顆磁場探頭所取得的資料,可見在高度3公尺至0.5公尺範圍內不論是X、Y、 Z方向其數值皆低於20nT。故Spectra 300 TEM可不受磁場干擾影響,而能以最高倍率運作、取得高品質影像。2X SC24主動式雙消磁系統非常容易使用,在啟動消磁的前後可以明顯比較出成像品質差異。更重要的是,只要一通電話即可取得專業諮詢與協助。我們絕對推薦2X SC24系統給任何有磁場干擾問題需解決的單位。」郭教授為此套解決方案下了一個總結。

<原文>

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