振动控制在电子显微镜套件

隔振产品设计和工程为各种各样的场景。科学实验室和设备通常发现在他们经常对振动敏感。然而,对于电子显微镜,隔离的传统方法往往是不够的。本文描述了卡迪夫大学的科学家们如何解决操作一个大的挑战电子显微镜主要trainline不到100米,与振动控制工程专家,英国梅森。

卡迪夫大学,一个废弃的铁路院子里已经被改造成一个先进的科学设备,目前包含了世界领先的科研机构。以及一个“occulus”楼梯,新加的夫创新校园也是一个很大的电子显微镜。

一个具有挑战性的规范

这样的设备是高度敏感的振动。根据制造商的指导,任何高于VC-E水平会影响设备的功能。成像和分析在原子水平意味着任何外部干扰导致偏差大于原子的尺寸可以是一个大问题。新的电镜设施位于靠近繁忙的公路,从主要trainline仅75米,客运和货运线在不断的使用。
早期的网站调查证实,列车的振动干扰设备的性能,除非平静的解决方案实施。声学顾问工作在这个项目中,科林·戈登Associates,因此设计一个非常严格的规范,以确保VC-E水平将会实现,尽管vibration-generating活动在该地区。
承包商,布伊格英国,梅森船上英国试图满足具有挑战性的设计标准规范。“梅森被证明是一个非常能力和见识专家,“召回阿什利,同英国布依格高级设计经理。“他们提供优秀的建议,设计,安装,安装支持这个项目的额外英里而去援助,甚至完成后合同。”

传统的限制措施

弹簧支架经常有效地隔离机电设备,或保护敏感的仪器。他们可以防止振动设备进入大楼的结构可以表现为噪声,还可以保护敏感设备振动干扰引起的外部来源。经常低频应用的理想解决方案,他们提供性能优越的橡胶垫或垫。
弹簧支架经常结合惯性基地。惯性基地范围从简单的钢结构在大型混凝土填充框架提供惯性质量。基本原则是质量的增加会减少振动、降低重心,从而减少摇摆和增加推力阻力。当结合正确的声音隔离系统,惯性基地是最为有效的减振技术机器。
尽管春天的多功能性坐骑,他们将是无效的在振动控制提供所需的水平,是这个项目的工程要求。“弹簧有效地强调金属线,有多个振动响应模式。虽然这通常不是一个问题,我们正在处理极低水平的振动能量,它可以成为非常敏感的应用程序的问题,”亚当·福克斯解释说,英国主管梅森。
此外,当弹簧设计变得柔软和柔软,因此更容易接受更低频率的振动,它变成了一个挑战的时候把东西放在稳定是必需的。“软弹簧,相对较小的加载的变化可能导致励磁。虽然可以添加阻尼橡胶和弹簧组合,这也会降低隔离性能和多自由度依然存在,这意味着一些振动频率可以被放大,”亚当说。

空气弹簧

空气弹簧橡胶波纹管,高压气体如氮气。他们指定的项目,比如卡迪夫创新校园,非常高的隔离要求。设备安装在一个惯性基地和空气弹簧加压提高基地从地板上。
“空气弹簧self-levelling和很少的共振响应,因此提供一个高水平的稳定和高水平的隔离可以由橡胶或弹簧光电隔离器,”亚当解释道。“他们通常可以实现子2赫兹的自然频率,但它是可能的精密系统去更低。”
空气弹簧的典型应用包括敏感的医疗设备,如核磁共振扫描仪或电子显微镜等高精度成像设备。然而,这种技术,设计和安装所需的专业知识,是一个非常小众的工程领域。很少有公司可以提供空气弹簧作为一个选项。空气弹簧也不是一个标准的、现成的产品。梅森英国设计的定制系统,建立了电子显微镜套件在卡迪夫创新校园,努力的标准规范。

克服挑战

虽然空气弹簧背后的原则是相同的,每个项目都有它自己的独特和出乎意料的挑战。得到一个繁重的规范接受不是一个简单的过程,因为它需要展示解决方案是胜任这一任务。承包商因此需要梅森与他们密切合作,与声学顾问联络,写信的资格,以确保设计被接受。
”这样的项目工作经验的有回报的。一个重要的挑战是巨大的坑在地板上是必需的,”史蒂夫·哈特召回英国主管梅森。提供稳定,空气弹簧支持列,因此需要一个坑在地板上。虽然这在理论上很好,工作系统从架构的角度。一个约束是坑的深度。梅森的工程师与承包商合作,制定一个最优的解决方案。“工作在这个约束,我们计算的深度需要提供足够的隔振,同时还提供了一个解决方案,架构上工作在现有建筑内,“史蒂夫解释道。
从一开始就一些限制并不总是很明显。也是需要保护的电子显微镜电磁源,这也会干扰设备的功能。惯性基地因此不得不与持续集成电磁屏蔽衬里整个房间。“不幸的是,我们不知道这个约束的开始,但我们设法解决它与一些额外的协调现场安装阶段。”
不锈钢是在可能的情况下,由于减少了磁签名。做出了额外的努力,以确保在锚固结构是必要的,没有产生额外的风险通路导电性。

系统操作

电子显微镜坐落在一个大型惯性基地提出的梅森的空气弹簧系统。大型基地提供一个异常高的质量和僵硬的基础,除了严格的被动隔振措施提供的弹簧。块本身重约10500公斤,与显微镜的额外重量导致的总质量14000公斤。
系统由远程控制箱、驱动控制空气弹簧的压力。一旦压力,弹簧惯性基地和显微镜的支持。在操作,这将有效消除任何传输路径的振动来源,现在必须通过空气弹簧振动。的低共振响应空气弹簧确保设备可以安全地从附近的trainline操作没有任何影响。
该系统被证明是比预期更大的成功。根据托马斯·戴维斯博士实验人员与卡迪夫大学化学学院的“最后的设计超出预期并发表测量VC-H /我的水平。顺利安装后,梅森继续与我们合作,调整块的属性相声最小化和最大化性能,这导致了一个世界级的,最先进的超静音电子显微镜功能套件。”
亚当有些不愿过多注意这些性能结果。“VC-E水平是一个极具挑战性的标准实现。VC-F和VC-G水平适合极其安静的研究空间,但随着这些水平往往不可能实现在实践中他们不是通常推荐使用作为设计标准,但只有进行评估。“如此成功是空气弹簧的性能,亚当和他的同事们对公布细节,少错误地提高对他人的期望。
然而,团队自然自豪他们参与这个项目。“据我所知,我们是唯一一家在英国能做这样的工程,”亚当继续说。“在这些类型的项目,你不得不面对一些很新颖的设计约束,总是具有挑战性。指定当一个高水平的隔离,符合你的设计有一个相应的较高的要求。”
成功完成后空气弹簧系统,包括积极的报道英国科学家操作设备——梅森进一步被邀请参加投标工作在这个振动敏感的项目。