Auswirkungen der elektromagnetischen Abschirmung in der Laborumgebung der Elektronenmikroskopie (Teil 6): Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftstrom und Lärm

Temperatur

Die Temperaturanforderungen für ELektron-MIkroskope sind nicht besonders hoch. Typischerweise sind Temperaturen um 26 Grad Celsius im Sommer und 20 Grad Celsius im Winter für Komfort und Energieeffizienz akzeptabel. Allerdings ist die Temperaturänderungsrate wichtig, wobei die üblichen Anforderungen ≤0,5 °C/3 Minuten oder ≤0,5 °C/5 Minuten sind.

Zentrale Klimaanlagen guter Qualität können diese Anforderungen in der Regel erfüllen. Beispielsweise verfügt eine Split-Klimaanlage einer bekannten Marke über einen Vier-Minuten-Zyklus mit Temperaturschwankungen von etwa 1 Grad Celsius. Der Einsatz von Präzisionsklimaanlagen bietet in der Regel keine nennenswerten Vorteile hinsichtlich Preis, Wartungskosten und Anwendbarkeit.

In der Praxis neigen Hhochpräzise EElektronen-MIkroskope dazu, sperrig zu sein und eine größere Wärmekapazität zu haben. Solange die Temperaturschwankung im Raum nicht erheblich ist, dürften geringfügige Schwankungen innerhalb kurzer Zeit kaum spürbare Auswirkungen haben.

Es ist wichtig, zu niedrige Temperaturen im Raum des Elektronenmikroskops zu vermeiden, um Kondensation und Tropfwasser auf Kühlwasserleitungen, Flüssigstickstoffleitungen und Dewar-Gefäßen zu verhindern. Beispielsweise gab es einen Fall, bei dem eine unsachgemäß platzierte, altmodische spektroskopische Leiterplatte unter einem Dewar-Gefäß mit flüssigem Stickstoff durch tropfendes Kondenswasser beschädigt wurde.

Für Nebenräume, in denen sich Kühlwassertanks, Luftkompressoren, unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheiten (USV) und Vakuumpumpen befinden, muss die erforderliche Kapazität der Klimaanlage auf der Grundlage der bereitgestellten Wärmeableitung berechnet werden in den Gerätespezifikationen.

Wenn die Temperatur im Zusatzgeräteraum zu hoch ist, kann dies die Kühleffizienz des Zirkulationskühlwassertanks verringern und die thermische Drift der Linsen erhöhen.

Daher wird empfohlen, die Temperatur im Hilfsgeräteraum das ganze Jahr über unter 35 Grad Celsius zu halten.

HLuftfeuchtigkeit

Gefrorene Proben stellen hohe Anforderungen an die Luftfeuchtigkeit, und einige Benutzer bevorzugen eine relative Luftfeuchtigkeit unter 25 %. Allerdings kann eine extrem niedrige Luftfeuchtigkeit zu elektrostatischer Entladung führen. Um dieses Problem zu lösen, kann die Gefrierbruchpräparationsmaschine näher an das Elektronenmikroskop gerückt werden, um die Belichtungszeit gefrorener Proben zu minimieren und dadurch den Feuchtigkeitsbedarf zu reduzieren.

Normalerweise reicht für den Elektronenmikroskopraum eine relative Luftfeuchtigkeit von unter 65 % aus, was eine relativ geringe Anforderung darstellt, die die meisten Klimaanlagen problemlos erfüllen können (vorausgesetzt, die Raumtür bleibt geschlossen und die Zeit für den Ein- und Ausstieg des Personals ist gering minimiert).

Wenn es sich innerhalb eines Jahres um einen Neubau handelt, kann es einige Zeit dauern, bis die Feuchtigkeit aus dem Gebäude entfernt ist. In solchen Fällen kann ein Luftentfeuchter zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit hinzugefügt werden.

Luftstrom

Ein weiterer Gesichtspunkt ist der Luftstrom der Klimaanlage. In den meisten Fällen stellt das Problem der Luftströmung im Allgemeinen kein großes Problem dar, solange die Auslässe der Klimaanlage (ob montiert oder schrankartig) bei der Planung des Elektronenmikroskopraums nicht direkt auf die Mikroskopsäule gerichtet sind. Für stark beanspruchte Elektronenmikroskopes kann die Verwendung von Stoffbeuteln zur Luftversorgung in Betracht gezogen werden.

Wie aus der Formel Luftstrom = Luftgeschwindigkeit × Luftauslassfläche hervorgeht, kann eine Vergrößerung der Auslassfläche die Luftgeschwindigkeit verringern und gleichzeitig den gleichen Luftstrom beibehalten.

Bei einem erfolgreichen Fall einer Universität handelt es sich um ein etwa 50 Quadratmeter großes ElektronenmikroskopZimmer mit nahezu quadratischem Grundriss. Zwei Zuluftauslässe (Querschnitt 1 m x 1 m) wurden diagonal auf dem Dach angebracht, und zwei Abluftauslässe (Querschnitt 0,8 m x 0,8 m) wurden an gegenüberliegenden diagonalen Ecken platziert. Durch diese Anordnung konnten die Luftströme entlang der Wände strömen, wodurch die Aufgabe der Luftversorgung effektiv erfüllt und eine „Ruhezone“ in der Nähe der Mikroskopsäule (die sich nahe der Mitte des Raums befindet) geschaffen wurde. Mehrere Tests zeigten, dass die Luftgeschwindigkeit 0,00 m/s erreichte.

Rauschen

Rauschen ist ein weiteres zu berücksichtigendes Problem, da selbst die Lautstärke eines Telefonanrufs horizontale Interferenzstreifen (ähnlich gezackten Linien, die durch magnetische Interferenzen verursacht werden) in Bildern mit einer Vergrößerung von mehr als 100.000 Mal verursachen kann.

Wenn es nicht möglich ist, die Lärmquelle zu entfernen, können Wände und Decke zur Schallabsorption mit schwer entflammbaren Schaumstoffen abgedeckt werden. Für die Wände sollten mikroperforierte Platten (z. B. aus Eisen- oder Aluminium-Verbundplatten) verwendet werden. Schaumstoffe mit einer Dicke von 40–80 mm sorgen im Allgemeinen für spürbare Schallabsorptionseffekte.

Solange die Tür geschlossen ist und niemand spricht, können die Auswirkungen von Lärmbelästigung im Allgemeinen vernachlässigbar sein.

Schlussfolgerung

Diese Reihe von Bildern, Texten und Empfehlungen zur Installationsumgebung von Elektronenmikroskopen basiert auf praktischen Erfahrungen aus über einem Jahrzehnt von Standortuntersuchungen und Renovierungen. Es hat einen hohen Referenzwert.

Die Standortbedingungen sind für die Leistung von Elektronenmikroskopen von entscheidender Bedeutung.

Daher wird dringend empfohlen, die Bearbeitung ihrer jeweiligen Fachgebiete Fachleuten zu überlassen. Sowohl Benutzer als auch Hersteller sollten professionelle Unternehmen und Personal für Standortuntersuchungen und Renovierungen beauftragen. Darüber hinaus sollten ein strenger Überwachungsmechanismus und ein klares Rechenschaftssystem eingerichtet werden, um die Beteiligung skrupelloser Praktiker und den Verlust der Geräteeffizienz zu verhindern.

Darüber hinaus fordert das Studio Benutzer von Elektronenmikroskopen und relevantes Personal von Herstellern dringend dazu auf, sich aktiv zu beteiligen und ihr Verständnis für die Installationsumgebungen von Elektronenmikroskopen zu verbessern. Dadurch wird sichergestellt, dass die wertvollen Staats- und Unternehmensmittel optimal genutzt werden.