Zadanie 1

Określenie wpływu zakłóceń elektromagnetycznych i akustycznych na pracę systemów technologicznych i  mikroskopowych FIB, STEM, SEM.

 

   Przeprowadzono szczegółowe badania dotyczące wpływu zakłóceń elektromagnetycznych i akustycznych na pracę systemów SEM, STEM, FIB. W tym celu za pomocą urządzenia FIB wytworzono specjalne preparaty testowe.

 Do generowania pola magnetycznego stosowano trzy cewki wzorcowe. Jedna z nich to cewka wzorcowa firmy FEI o indukcyjności 4,5 H, rezystancji 128 kΩ i średnicy 90 mm. Dodatkowo w ramach prac nad zadaniem wytworzono dwie cewki o średnicach 95 mm ITE 23 mm, które następnie skalibrowano przez pomiar przestrzennego rozkładu generowanego przez nie pola magnetycznego za pomocą urządzenia SC22 zakupionego w ramach projektu.

 Działaniu zmiennego i stałego pola magnetycznego poddawano poszczególne elementy systemów mikroskopowych i rejestrowano jego wpływ na wyniki obrazowania oraz prowadzenia procesów technologicznych (w urządzeniu FIB). Zgodnie z założeniami zadania zbadano wpływ zakłóceń przy zmiennym położeniu preparatu, orientacji preparatu względem kierunku zakłóceń, orientacji kierunku skanowania względem kierunku zakłóceń, oraz szybkości skanowania. Stosując opracowane wcześniej metody separacji wpływu zakłóceń na poszczególne elementy systemów SEM/STEM dokonywano pomiarów międzyszczytowej wartości indukcji magnetycznej oddziałującej na wiązkę skanującą w komorze danego mikroskopu. Analiza wyników badań wykazała, że podczas generacji zakłóceń elektromagnetycznych w pobliżu komory danego mikroskopu występowało również bezpośrednie oddziaływanie pola magnetycznego na wiązkę skanującą w kolumnie tego mikroskopu natomiast oddziaływanie zakłóceń elektromagnetycznych na obwody elektroniczne w blokach skanowania było pomijalnie małe. Badania pokazały, że oddziaływanie zewnętrznego pola magnetycznego na elementy elektroniki systemów mikroskopowych nie dawało mierzalnych skutków obserwowano natomiast wyraźny wpływ tego pola na bieg wiązki skanującej przez oddziaływanie bezpośrednie (zbliżenie źródła pola do kolumny lub komory danego mikroskopu). 

   Analizowano również wpływ generowanych zakłóceń akustycznych na poszczególne systemy mikroskopowe. Zarejestrowane charakterystyki częstotliwościowe pokazały że tylko drgania o ściśle określonych częstotliwościach powodują zaklócenia biegu wiązki skanującej, co oznacza że dla poszczególnych elementów mechanicznych mikroskopu zachodzi zjawisko rezonansu. Zbadano, że nawet bardzo ciche dźwięki o częstotliwościach rezonansowych elementów mechanicznych danego mikroskopu wywołują zauważalne zakłócenia biegu wiązki skanującej. Spostrzeżono również, że częstotliwości rezonansowe elementów mechanicznych mikroskopów wypadają często w paśmie typowym dla mowy ludzkiej tak więc rozmowy prowadzone podczas badań mikroskopowych i prac technologicznych o wysokiej rozdzielczości mogą znacznie pogarszać jakość uzyskiwanych wyników.

    Zadanie zostało zakończone a uzyskane wyniki (opisane bardziej szczegółowo w części merytorycznej raportu) pozwoliły na sformułowanie procedury badania wpływu zakłóceń na systemy mikroskopowe. Procedura daje się stosować we wszystkich urządzeniach SEM/STEM/FIB, w których możliwa jest zmiana dystansu roboczego i polega na analizie charakterystyki odchylenia wiązki skanującej w funkcji dystansu roboczego.