Auswirkungen der elektromagnetischen Abschirmung in der Laborumgebung der Elektronenmikroskopie (Teil 5): Die Erdung von Elektronenmikroskopen

Wie allgemein bekannt ist, müssen elektrische Geräte aus Sicherheitsgründen geerdet werden. Das Außengehäuse oder freiliegende Metallteile verschiedener Geräte müssen direkt mit der Erde verbunden werden, um sicherzustellen, dass im Falle eines Kurzschlusses oder einer Leckage die Spannung am Gehäuse oder freiliegenden Metallteilen innerhalb eines für den menschlichen Kontakt sicheren Bereichs bleibt (der Die aktuelle Sicherheitsnorm schreibt eine Spannung von nicht mehr als 24 V vor und gewährleistet so die persönliche Sicherheit.

Electron MIkroskope sind keine Ausnahme und erfordern aus Sicherheitsgründen ebenfalls eine Erdung. Im Falle einer Systemleckage ist ein Ableitungspfad vorgesehen, um die Sicherheit von Bedienern oder Wartungspersonal zu gewährleisten.

Für ELektron-MIkroskope gelten jedoch besondere Anforderungen. Das Erdungskabel des Elektronenmikroskops dient als gemeinsamer „Nullpotential“-Referenzpunkt für verschiedene Subsysteme innerhalb des Elektronenmikroskops (wie Detektoren, Signalverarbeitungsverstärker, Elektronenstrahlsteuerung usw.) und die Spannung muss bei Nullpotential stabil sein.

Theoretisch ist das Erdungskabel ein Referenzpunkt ohne Spannung. Wenn jedoch in der Praxis ein Strom im Erdungskreis vorhanden ist (dieser Strom wird normalerweise als Leckstrom oder Erdstrom bezeichnet, der die Vektorsumme der von verschiedenen elektrischen Geräten erzeugten Leckströme darstellt), ist jeder Erdungsanschluss in der Erdung Der Stromkreis hat eine Erdungsspannung (da der Erdungswiderstand eines Erdungskabels, obwohl er klein ist, nicht Null sein kann, wird die Erdungsspannung V gemäß dem Ohmschen Gesetz V=IR nicht Null sein, wenn der Leckstrom I ungleich Null ist).

Obwohl diese Erdspannung normalerweise vernachlässigbar ist, ist dies bei ELektron-MIkroskopen , die Bilder häufig um das Zehntausende bis Millionenfache vergrößern müssen, der Fall Die daraus resultierenden Auswirkungen sind oft erheblich und können nicht ignoriert werden.

Die Schwankung der Erdungsspannung verursacht direkt Artefakte, die Magnetfeldern und Vibrationsstörungen an den vertikalen Rändern des gescannten Bildes ähneln, und kann in schweren Fällen zu Bildverwacklungen führen.

Die Lösung dieses Problems ist einfach und besteht darin, einen speziellen Erdungskreis speziell für das Elektronenmikroskop einzurichten, der als „einzelne Erdungsschleife“ bezeichnet wird. Dadurch wird die Beeinträchtigung des Electron Microskop.

Beachten Sie, dass der Erdungskörper, das Erdungskabel und die Erdungsklemme alle unabhängig sein müssen und nicht mit einem leitenden Körper verbunden sein müssen, um die vollständige Unabhängigkeit des Erdungskabels sicherzustellen.

Die folgenden häufigen Fehler sollten vermieden werden:

1) Keine völlig unabhängige Erdungsstelle installieren, sondern lediglich ein Erdungskabel verlegen, das an eine gemeinsame Erdungsstelle angeschlossen ist.

2) Obwohl es einen separaten Erdungskörper gibt, ist das Erdungskabel oder die Erdungsklemme mit einem gemeinsamen Erdungskabel oder anderen elektrischen Geräten verbunden.

3) Vermeiden Sie die Verwendung von „Äquipotential-Klemmenkästen“, die normalerweise mit dem gemeinsamen Erdungskabel verbunden sind oder mit leichten Stahlkielen kurzgeschlossen sind.

4) Vermeiden Sie die Verwendung eines einzigen Erdungskabels für zwei oder mehr Elektronenmikroskope (einige Benutzer haben mehrere Mikroskope und zögern, für jedes Mikroskop ein separates Erdungskabel zu installieren).

5) Verwenden Sie keine vorhandenen unterirdischen Metallleiter als Erdungskörper, wie z. B. Bewehrungsstäbe in den Unterbalken von Gebäuden, da diese öffentliches Eigentum sind. Leihen Sie sich nicht die Erdungskörper des Schwachstromsystems aus, da diese nicht zuverlässig sind.

Die Anforderungen an den Erdungswiderstand für Elektronenmikroskope sind in der Praxis nicht hoch. Vor einigen Jahren verlangte eine bestimmte Marke einen Widerstand von unter 100 Ohm. Derzeit verlangen die meisten Hersteller einen Widerstand von 1 bis 10 Ohm.

Die Erdungskonstruktion umfasst im Allgemeinen die Methoden „Tiefbrunnentyp“ und „Flachgrubentyp“ (siehe Abbildungen 1 und 2). Beachten Sie, dass unabhängig von der verwendeten Methode ein Abstand von mehr als vier Metern in gerader Linie vom Erdungskörper zu unterirdischem Metall eingehalten werden sollte, um Störungen zu vermeiden.

Bauanleitung für tiefe Brunnen (als Referenz):

1. Bohren Sie ein tiefes Loch: Mit einem Durchmesser von etwa 50-100 Millimetern und einer Tiefe von etwa 3-20 Metern reicht das Erreichen einer feuchten Bodenschicht aus.

2. Erdungskörper: ein Kupferrohr mit einer Wandstärke von 2 Millimetern (es kann auch ein Kupferstab verwendet werden) mit einem Durchmesser von etwa 30 Millimetern und einer Länge von etwa 0,5 Metern, mit dem Erdungsdraht verschweißt (mindestens drei Punkte). ) und in die Nähe des Elektronenmikroskops geführt.

3. Erdungsdraht: 4–10 Quadratmillimeter mehradriger Kupferkerndraht aus Gummi oder Kunststoff.

4. Leitfähigkeitsverbesserer: ca. 2-3 Kilogramm Salz und Holzkohle.

5. Bauablauf: Platzieren Sie den Erdungskörper am Boden des Lochs, bereiten Sie ein langes und dünnes Werkzeug (Bewehrungsstahl, Wasserrohr usw.) vor, füllen Sie den Leitfähigkeitsverbesserer nach und nach von unten nach oben ein und verdichten Sie ihn, dann fahren Sie mit dem Verfüllen und Verdichten fort, zahlend Achten Sie besonders auf das Verdichten und Festziehen rund um den Erdungskörper und achten Sie darauf, den Erdungsdraht nicht zu beschädigen.

Abbildung 1. Diagramm vom Tiefbrunnentyp

Anweisungen für den Bau einer flachen Grube (als Referenz):

1. Schneiden Sie eine flache Grube mit einer Tiefe von etwa 0,5 bis 2 Metern aus. Es reicht aus, eine feuchte Bodenschicht zu erreichen.

2. Erdungskörper: eine Kupferplatte von etwa 0,5×0,5 Metern mit einer Dicke von 2-3 Millimetern, die mit dem Erdungskabel verschweißt ist (mindestens drei Punkte) und in die Nähe des Elektronenmikroskops geführt wird.

3. Erdungsdraht: 4–10 Quadratmillimeter mehradriger Kupferkerndraht aus Gummi oder Kunststoff.

4. Leitfähigkeitsverbesserer: ca. 2,5-5 Kilogramm Salz und Holzkohle.

5. Bauablauf: Platzieren Sie die Kupferplatte senkrecht am Boden der Grube, bedecken Sie sie zunächst mit dem Leitfähigkeitsverbesserer, verdichten und ziehen Sie sie fest, dann fahren Sie mit dem Verfüllen und Verdichten fort und achten Sie darauf, dass das Erdungskabel nicht beschädigt wird.

Abbildung 2. Diagramm der flachen Grube

Der „Tiefbrunnentyp“ eignet sich für Orte, an denen der Boden nur schwer auszuheben ist oder der Grundwasserspiegel tief ist. Im Allgemeinen ist der „Typ mit flacher Grube“ die gebräuchlichere Methode.

Unabhängig vom „Tiefbrunnentyp“ oder „Flachgrubentyp“ kann gemäß diesem Konstruktionsverfahren der Erdungswiderstand zwischen 4 und 10 Ohm (für einen einzelnen Erdungskörper) erreicht werden.

An Orten mit hohem Bodenwiderstand können mehrere Erdungskörper zu einem kleinen Erdungssystem verbunden werden, um die Erdungsimpedanz zu verringern. In diesem Fall sollte der Abstand zwischen den einzelnen Erdungskörpern 0,3–0,5 Meter betragen (das gleiche Bohrloch kann für den Tiefbrunnentyp verwendet werden).

Durch tatsächliche Tests beträgt der Erdungswiderstand eines einzelnen Erdungskörpers typischerweise etwa 4 Ohm, zwei Erdungskörper etwa 3 Ohm, drei Erdungskörper etwa 2 Ohm und sechs bis zehn Erdungskörper können einen Widerstand von unter 1 erreichen Ohm (abhängig vom Bodenwiderstand).

Da die Gefahr einer „Stufenspannung“ nicht besteht, besteht keine Notwendigkeit, die Praxis eines Blitzschutznetz-Erdungssystems zu befolgen.

Gleichzeitig sollte dieses kleine Erdungssystem möglichst wenig unterirdische Fläche einnehmen, um den Einfluss anderer Erdleiter in der Nähe zu verringern.

Um versehentliche Kurzschlüsse zu verhindern, sollte das Erdungskabel direkt mit dem Erdungskabel des Electron Microskop (oder des) verbunden werden Erdungsbus innerhalb des Elektronenmikroskops), ohne gemeinsame Erdungskästen oder Klemmenkästen zu verwenden, nicht in andere Äquipotential-Klemmenkästen oder Schaltkästen einzudringen und nicht mit ihnen verbunden zu sein Sammelschienen.