中古磁場キャンセリング装置の在庫・価格

磁場キャンセリング装置は、電子顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置のまわりで変動する外部磁場を測定し、逆向きの磁場を発生させて打ち消すアクティブ型の磁場補償システムです。EMI補償装置、磁場キャンセラーとも呼ばれます。電子顕微鏡は電磁レンズでビームの向きと焦点を制御しているため、地磁気のような一定の磁場であれば校正で吸収できます。問題になるのは時間とともに変わる磁場で、主な発生源は商用電源の電線から出る50/60 Hzとその高調波、さらにエレベーターや近くを走る車両・電車によるゆっくりした変動です。像のゆがみ、エッジのぎざつき、分解能の低下の原因になります。
仕組みは負帰還制御です。鏡筒の近くに3軸の磁場センサーを置き、制御器がX・Y・Z各軸の信号を増幅して逆位相の電流に変え、装置を囲むヘルムホルツ型コイルに流します。センサーには、帯域が数kHz程度のフラックスゲート磁力計や誘導型のピックアップコイルが使われます。コイルは、部屋の壁・床・天井に沿ってケーブルを張る方式、自立型のフレームに組む方式、装置筐体の内側に直接付ける方式などがあります。センサー位置の磁場がほぼ一定になるように常に制御し続けるため、磁気シールドルームより軽く、既存の部屋にも後から入れやすいのが特徴です。
性能の目安として、特許文献には電源由来の交流磁場を10 Hz〜1 kHzの範囲で30〜40 dB(1/30〜1/100)抑えた例が載っています。強磁性体が多い実際の設置場所では35 dB前後に下がり、何もない空間では44 dB前後という報告もあります。補償が必要な周波数は多くの現場で200 Hz未満です。センサーの帯域が1 kHzだと抑制できる上限は500〜600 Hz程度にとどまり、3 kHz級のセンサーのほうが高い周波数まで効くことが報告されています。機種によっては直流成分まで補償でき、ゆっくりした変動にも対応します。
実務上の注意点は主に4つです。1つ目はセンサーの置き場所です。対物レンズまわりの強い磁場でセンサーが飽和しないようにしつつ、なるべくビームの軸とコイル中心に近づける必要があります。このため3軸を別々に置けるセンサーヘッドが便利な場合があります。2つ目は打ち消せる範囲です。磁場が抑えられるのはセンサー周辺に限られ、コイルの外側ではかえって変動が大きくなることがあるため、隣の装置や計測器への影響を確認します。3つ目は周囲の構造物です。鉄骨や架台などの強磁性体は磁場分布をゆがめ、抑制量を下げます。4つ目は対象範囲で、この装置が扱うのは磁場だけです。床の振動や音響ノイズには、除振台など別の対策を組み合わせます。導入前に設置場所の磁場を測定し(サイトサーベイ)、装置メーカーが示す許容値と比べてどの程度の抑制が必要かを見積もってから、コイルの寸法やゲインを決めます。
主な用途は、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM/STEM)、電子ビーム描画装置、集束イオンビーム装置など、電子やイオンのビームを使う装置の設置環境の改善です。都市部のビル、変電設備や大電流のケーブルに近い部屋、エレベーターの近くなど、移設が難しい場所で特に役立ちます。脳磁図(MEG)のような生体磁気計測では、シールドと組み合わせて1 nT未満の残留磁場を目指す研究例があります。また、高精度の3軸センサーと均一性の高いヘルムホルツコイルを組み合わせると、外乱を抑えながら数ガウス程度までの精密な磁場をつくることもでき、電子コンパスの校正などに使われます。