Planung und Montage

Planung und Montage Die Montageplanung der aktiven Magnetfeldabschirmung erfolgt als vorbereitende Arbeit. Die Montage selber dauert insgesamt ca. 3 Tage und wird üblicherweise in zwei Schritten ausgeführt. 1. Montieren der Kabelkanäle und verlegen der Spulen. Diese Arbeiten erfolgen idealerweise vor Montage der Laboreinrichtung und vor dem Aufstellen des Mikroskops. 2. Nach Inbetriebnahme des Mikroskops, platzieren des Sensors, anschliessen der Spulen und kalibrieren der Anlage. Nach Abschluss der Arbeiten wird die Performance durch Messungen dokumentiert.

3D-Situation aktives Kompensationssystem

Beispiel Strassenbahn

Ausgangslage:
In einem Labor in Wien wurde ein neues Rasterelektronenmikroskop Carl Zeiss SEM Supra 55VP installiert. Da bei den Mikroskopiearbeiten Störungen auftraten wurden Magnetfeldmessungen durchgeführt. Diese Messungen ergaben, dass die DC-Magnetfelder ausserhalb den Spezifikationen lagen. Als Quelle konnte die am Gebäude vorbeiführende Straßenbahn festgestellt werden.

Lösung:
Um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten wurde ein aktives Magnetfeldkompensationssystem installiert. Damit konnten die Störfeldstärken im Raum deutlich unter die spezifizierten Werte reduziert werden.

Supra 55VP mit aktivem Kompensationssystem		Messwerte Kompensation "OFF" und Kompensation "ON"

Beispiel Stromverteilung

Ausgangslage:
In einem Labor in Berlin wurde ein neues FEI TEM, Titan 80-300 installiert. Nach der Inbetriebnahme wurde festgestellt, dass die Bildqualität nicht den Erwartungen entspricht. Durch entsprechende Magnetfeldmessungen konnte der störende Einfluss einer nahe gelegenen Stromverteilung nachgewiesen werden, welche zum Zeitpunkt der Raummessungen nicht in Betrieb war.

Lösung:
Damit die Störfelder elminiert werden konnten wurde ein aktives Kompensationsystem eingebaut. Die Problematik von nahen Feldquellen besteht darin, dass der Gradient am Standort des Mikroskopes hoch ist und die Felder inhomogen sind. Solche Situationen mit Kompensationssystemen einwandfrei zu lösen gestaltet sich nicht ganz einfach. Ziel der Kompensation soll ja sein ein grösst mögliches Volumen zu kompensieren. In Situationen mit hohem Gradient ist dies jedoch nur bedingt möglich.

Position Elektroverteiler		Rot: Magnetfeldsensor Weiss: Kompensationsspulen		Feldstärken mit Kompensation "OFF" und "ON"

Beispiel Kabelkanal im Boden

Ausgangslage:
In einem Forschungszentrum soll ein Elektronenstrahl-Lithographiegerät Electron Beam Writer RAITH 150 TWO eingebaut werden. Magnetfeldmessungen im Vorfeld haben ergeben, dass die Feldstärken am Standort des Lithographiegerät ausserhalb den Gerätespezifikationen liegen. Mit Messungen wurde festgestellt, dass sich die Haupt-Stromleitungen des Gebäudes in einem im Fußboden eingelassenen Kanal befinden. Der Kanal quert den Raum auf der gesamten Länge.

Lösung:
Damit des Lithographiegerät trotzdem in diesem Raum eingesetzt werden kann wurde ein Magnetfeld-Kompensationssystems installiert. Mit der Kompensation konnten die Feldstärken soweit reduziert werden, dass die Spezifikationen eingehalten werden können. Der störungsfreie Betrieb der Anlage ist somit gewährleistet.

Kabelkanal im Boden des Mikroskopieraumes		E-Beam writer Raith 150 two

Beispiel REM's nebeneinander

Ausgangslage:

In einer Universität in Köln sollen in einem Raum ein Philips CM 10 TEM und im benachbarten Raum ein LEO 430i REM aufgestellt werden. Diese Geräte werden aus einem alten Gebäude in neue Labore umgezogen. Damit die Störeinflüsse der nahe gelegenen Bahnlinie (16,7Hz) und der Straßenbahn (DC) eliminiert werden können, sollen in beiden Laboren Kompensationssysteme installiert werden. Wenn nun zwei Kompensationssysteme unmittelbar nebeneinander installiert werden, sind besondere Punkte zu beachten, da sich die Systeme sonst gegenseitig stören können.

Lösung:
Damit sich die Kompensationssysteme nicht gegenseitig beeinflussen, müssen gewisse Mindestmaße zwischen den Helmholtzspulen der beiden Systeme und dem Sensor des jeweils anderen Systems eingehalten werden. Als erste Massnahmen wurden die Mikroskope soweit auseinander wie möglich platziert. Damit die Spulen nicht unmittelbat nebeneinander liegen wurde dier Spulenkäfig in einem Raum verkleinert, d.h. die Spule wurden etwa 1m von der Wand ins Rauminnere verlegt. Damit konnten die Souelen-Spulen und Spulen-Sensor Abstände eingehlaten werden.

Grundrissplan der zwei nebeneinander liegenden Labore		Philips CM 10 TEM mit Sensor		LEO 430i REM mit Sensor

Freistehende Rahmenkonstruktion

Ausgangslage:
Nach der Inbetriebnahme eines Jeol SEM JSM 6490 in einem Labor in Jena waren deutliche Störungen bei den Aufnahmen ersichtlich. Messungen haben ergeben, dass diese Störungen durch an der Decke montierte Stromkabel verursacht werden. Ein Umlegen der Kabel war nicht möglich.

Lösung:
Wegen den sehr beengten Platzverhältnisse und der unüblichen Geometrie des Mikroskopieraumes hat sich der Kunde für eine freistehende Rahmenkonstruktion aus GFK entschieden. Die Rahmenkonstruktion wurde auf Wunsch des Kunden verkehrsrot lackiert. Die Konstruktion soll bewusst als Blickfang dienen.

Rahmenkonstruktion aus GFK Profilen		Befestigung des Sensorhalters an der Decke

Funktionsweise Low Field Rooms

E-beam writer, VISTEC in "Low Field Room™"

"Low Field Rooms™" werden für die Reduktion niederfrequenter Magnetfelder in Umgebungen mit hohen Störfeldstärken, homogenen oder inhomogenen Feldern eingesetzt. "Low Field Rooms" basieren auf einer Kombination aus Raumabschirmung und Kompensationssystem. Die Raumabschirmung, basierend auf Nickel Eisen (sogenanntes "Mu-Metall"), kombiniert mit Aluminium, bewirkt eine Basisreduktion äusserer Störfelder und homogenisiert das Feld innerhalb des Raumes. Die aktive Kompensation reduziert dann das restliche Feld. In der Kombination werden so AC und DC Felder optimal begrenzt. Die in "Low Field Rooms™" gemessene Dämpfung beträgt für AC: ca. 40dB, für DC: ca. 32dB. Die zu erreichende Dämpfung ist jedoch von verschiedenen Parametern wie Raumgrösse, Störfrequenzen, Feldstärken etc. abhängig.