《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 測試測量 > 設(shè)計應(yīng)用 > 基于高精度采樣和控制系統(tǒng)的掃描電子顯微鏡高壓高穩(wěn)定電源
基于高精度采樣和控制系統(tǒng)的掃描電子顯微鏡高壓高穩(wěn)定電源
電子技術(shù)應(yīng)用
顧立波1，2，梁昊1，2
1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室； 2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 近代物理系
摘要： 針對掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy，SEM）高分辨率和全天候工作的嚴格要求，提出并研制了具備高穩(wěn)定度以及絕緣性能優(yōu)良的200 kV高穩(wěn)定性高壓直流電源。實驗表明該系統(tǒng)能達到3.42‰的開關(guān)紋波和2.45‰的工頻紋波，每小時的長期穩(wěn)定性達到0.093‰~0.158‰，能夠滿足SEM對紋波和穩(wěn)定性的要求。
中圖分類號：TN86 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234521
中文引用格式： 顧立波，梁昊. 基于高精度采樣和控制系統(tǒng)的掃描電子顯微鏡高壓高穩(wěn)定電源[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(4)：102-108.
英文引用格式： Gu Libo，Liang Hao. High-voltage and high-stable power supply for scanning electron microscope based on high-precision sampling and control system[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(4)：102-108.
High-voltage and high-stable power supply for scanning electron microscope based on high-precision sampling and control system
Gu Libo1，2，Liang Hao1，2
1.State Key Laboratory of Nuclear Detection and Nuclear Electronics， University of Science and Technology of China；2.Department of Modern Physics， University of Science and Technology of China
Abstract： Aiming at the strict requirements of scanning electron microscope (SEM) high-resolution and all-weather work, a 200 kV high-stability high-voltage DC power supply with high stability and excellent insulation performance was proposed and developed. Experiments show that the system can achieve a switching ripple of 3.42‰ and a power frequency ripple of 2.45‰, and the long-term stability per hour can reach 0.093‰~0.158‰, which can meet the requirements of SEM for ripple and stability.
Key words : high-voltage DC power supply；sigma-delta ADC；high-precision voltage divider

引言

掃描電子顯微鏡（Scanning Elecron Microscopy，SEM）作為目前世界上在納米尺度下觀察材料結(jié)構(gòu)的重要工具，自其問世以來，在眾多科學(xué)領(lǐng)域取得了顯著的突破[1]。這一先進儀器的運用已經(jīng)在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出其強大的觀測能力和分析潛力。最為引人注目的成果之一是對納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了深入的研究，為材料科學(xué)的進一步發(fā)展做出了卓越貢獻。隨著對微觀世界的進一步探索，科學(xué)界對掃描電子顯微鏡的各項指標提出了更高的要求[2]。為了能夠長時間穩(wěn)定工作，同時獲得更高質(zhì)量的圖片和數(shù)據(jù)，其高壓電源的紋波和穩(wěn)定性需求也進一步提高。

海外SEM高壓電源領(lǐng)域在其早期已經(jīng)積累了相當長時間的研發(fā)經(jīng)驗和產(chǎn)品迭代。現(xiàn)今，多家公司已能夠提供適用于SEM的低紋波、高穩(wěn)定性的高壓直流電源。Advanced Energy的EG353系列產(chǎn)品[3]為SEM提供35 kV的直流高壓，具有紋波小于1.6×10-6、穩(wěn)定性小于10×10-6、溫度系數(shù)小于0.000 025 ℃的優(yōu)異性能。Spellman High Voltage Electronics Corporation專注于高壓電源和X射線發(fā)生器的制造，其EBM-TEG高壓電源適用于熱離子掃描電鏡的三極電源，擁有2×10-5的紋波和8×10-6/3 min的穩(wěn)定性，輸出電壓能達到30 kV。

中國在精密測量儀器領(lǐng)域，如掃描電子顯微鏡高穩(wěn)定性高壓直流電源，起步較晚，導(dǎo)致該領(lǐng)域的研發(fā)水平仍處于初級階段。北京中科信電子設(shè)備有限公司和中國電子科技集團公司第四十八研究所聯(lián)合研制的用于離子注入機的380 kV直流高壓電源顯示出0.05%的紋波和0.07%的穩(wěn)定度[4]。然而，兩者的官網(wǎng)上并未公布相關(guān)的產(chǎn)品信息，說明該設(shè)計可能尚未具備大規(guī)模量產(chǎn)的條件。中科院研究生院和中科院電工研究所合作研發(fā)的25 kV負高壓電源[5]顯示出小于0.3%的輸出電壓紋波和0.5%的穩(wěn)定度，但并未在官網(wǎng)上找到更多的實驗和論文跟進。


本文詳細內(nèi)容請下載：

http://ihrv.cn/resource/share/2000005957


作者信息：

顧立波1，2，梁昊1，2

（1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室，安徽 合肥 230026；

2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 近代物理系，安徽 合肥 230026）


Magazine.Subscription.jpg

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。