SEM Hochspannungsnetzteil

EINFÜHRUNG:

Die SEM-Serie von Wisman ist eine integrierte Hochspannungsstromversorgung mit mehreren Ausgängen, die speziell für den Antrieb von Rasterelektronenmikroskop-Säulen (REM) entwickelt wurde. Dank der umfassenden Kenntnisse von Wisman in dieser Anwendung konnten wir eine Reihe von Technologieplattformen entwickeln, die individuell angepasst werden können, um die anspruchsvollen Anforderungen von REM zu erfüllen.

Die Hauptbeschleunigungsspannung ist eine hochstabile 30-kV-Versorgung mit integrierten schwebenden Filament-, Extraktor- und Suppressor-Ausgängen, die zum Antreiben von Feldemissions-, Kaltkathoden- und Schottky-Elektronenquellen in einer kompakten Lösung mit Extendern zur Montage in einem 19-Zoll-Rack erforderlich sind. Alle Ausgänge werden mit extrem geringer Ausgangswelligkeit, hervorragender Regelung, Stabilität, Temperaturkoeffizient, Drift und Genauigkeitsspezifikationen angeboten. Die Isolierung und Steuerung der jeweiligen schwebenden Quellen erfolgt über die proprietären Hochspannungsisolationstechniken von Wisman.

Die Steuerung dieses integrierten Stromversorgungssystems der SEM-Serie durch den Kunden erfolgt über eine Glasfaserschnittstelle. Alle Hochspannungs-Sicherheitsverriegelungen sind ausfallsicher und hardwarebasiert. Das SEM ist CE-gekennzeichnet und entspricht den geltenden IEC-, UL- und SEMI-Standards. Das SEM von Wisman bietet außergewöhnliche Leistung mit geringer Welligkeit, Mikroentladung und Stabilität auf ppm-Niveau für beispiellose Bildqualität und Auflösung.

Typische Anwendungen:

Rasterelektronenmikroskope (REM)
Elektronenstrahl-Controller

Technische Daten

Eingangsspannung: +24 VDC, ±5% bei maximal 4 Ampere.

Der Einschaltstrom beträgt <6 Ampere für 1 Sekunde.

Schmelzsicherung: Eine von außen wechselbare 5 x 20mm Keramiksicherung, mit Sicherungswert beschriftet.

Leckstrom: < 200μA zum Gehäuse

Stromspannung: 0 V bis -30 kV Volllast gegenüber Erde

Netzschalter: Ein abgeschirmter Wippschalter ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Geräts über die Vorderseite.

Umwelt:

Betriebstemperatur: +10 °C bis +45 °C Umgebungstemperatur für normalen Betrieb.

Das Gerät funktioniert ab 0 °C, benötigt jedoch eine längere Aufwärmzeit

Lagertemperatur: -20°C bis +60°C

Luftfeuchtigkeit: 0 bis 801111111111 RH, nicht kondensierend

Höhe: 2000 Meter über dem Meeresspiegel bei voller Leistung. Bei Höhen über 2000 Metern verringert sich die maximale Umgebungsbetriebstemperatur linear um 1,1 °C pro 300-Meter-Intervall.

Mechanisch:

Das Gerät ist mit einem Paar abnehmbarer Montageflansche ausgestattet; diese ermöglichen die Montage des Geräts in einem 19-Zoll-Racksystem.

Das Gerät kann in jeder beliebigen Ausrichtung betrieben werden. In der Nähe des HV-Anschlusses ist ein M5 x 23 mm Schutzerdungsbolzen montiert

Gewicht: <48,5 Pfund (<22 kg)

Behördliche Genehmigungen:

IEC61010:2010 Sicherheitsanforderungen für elektrische Geräte zur Messung, Steuerung und Labornutzung. UL61010-1:2012 Sicherheitsanforderungen für elektrische Geräte zur Messung, Steuerung und Labornutzung – Teil 1: Allgemeine Anforderungen und CAN/CSA-C22.2 Nr. 61010-1-12:2015. Das Gerät ist CE-gekennzeichnet nach EN61010:2010 und EN61326-2-1:2013 und RoHS-konform.

Strahlenergieversorgung

Ausgangsspannung:

20 V bis 30 kV, negative Polarität. Eine Konditionierungsspannung von 32,5 kV ohne Laststrom ist einstellbar. Der Ausgang wird unter keinen Umständen 35 kV überschreiten. Der Ausgang kann auf AUS gestellt werden, wodurch der Strahlenergiekonverter deaktiviert wird. In diesem Fall beträgt der Ausgang <60 Volt.

Ausgangsstrom: 200 μA maximal, 20 kV bis 30 kV

Auslösepegel des Ausgangsstroms: 250 μA ±101111111111 Der Ausgang wird deaktiviert und mit einer Verzögerung von ca. 1 Sekunde verriegelt. Die Programmierspannung wird auf Null gesetzt.

Genauigkeit (Spannungsprogramm): <%1 oder ±10 V (je nachdem, welcher Wert größer ist) über den Regelbereich

Spannungsregelung: 16 Bit, Auflösung 0,5 V, Vollausschlag = 32.768 Volt

Linearität: -20 bis -30 kV <±25 V

Lastregelung: <±100 mV bei einer Laständerung von 30 μA bis 200 μA

Leitungsregelung: <±10ppm von 22,8V bis 26,4V Leitungsänderung

Welligkeit: <50 mVp-p @ 0 uA bis 200 uA, 0,1 Hz bis 20 MHz

Temperaturkoeffizient: <10ppm/?C von +10?C bis +45?C,
<5ppm/?C von +20°C bis +30°C

Stabilität: <200 mV/15-Minuten-Zeitraum nach 1-stündiger Aufwärmzeit unter konstanten Betriebsbedingungen.

Spannungsüberwachung: 16 Bit, Auflösung 0,5 V. Genauigkeit in Bezug auf die tatsächliche Ausgangsspannung beträgt ±21111111111 oder ±10 V.

Strommonitor: 12 Bit, Auflösung 100 nA, Genauigkeit beträgt ±2% oder ±1 μA.

Wobble-Amplitude: 0 bis 100% Modulation in Schritten von %1, wobei 100% als ±5% der Strahlenergieausgabe mit einem Mindestwert von ±50 V definiert ist. Der Spitze-Spitze-Wert ist die doppelte Amplitude.

Wobble-Periode: 666 bis 2000 Millisekunden. Einstellbar in 1-Millisekunden-Schritten. Ein sinusförmiger Ausgang mit 16 Punkten pro Periode. Das Wobble beginnt und endet immer bei einem Nulldurchgang.

Gespeicherte Energie: <850mJ

Filamentversorgung:

Verbindung: Die Mitte des Filaments ist mit dem Strahlenergieausgang verbunden. Der Ausgang kann ausgeschaltet werden, wodurch der Filamentkonverter deaktiviert wird.

Spannung: Nominell 1,8V, maximal 3V

Maximaler Strom: 3A, Regelbereich 0,5A bis 3A

Lastwiderstand: Nominal bei 0,6 Ω

Genauigkeit: ± 5 mA zwischen 2 und 3 Ampere

Stromregelung: 12 Bit, Auflösung 1 mA. Vollausschlag = 4,096 Ampere

Linearität: ± 10 mA zwischen 0,5 A und 3 A

Lastregelung: <5 mA für 0,4 Ω bis 1,0 Ω Änderung bei 3 A. (Einschließlich Ausgangskabel)

Leitungsregelung: <1 mA bei 5% Änderung der Versorgungsspannung.

Linearität: ± 10 mA zwischen 0,5 A und 3 A

Welligkeit: <1 mAp-p, 20 Hz bis 10 kHz und <30 mV pp bei ungefähr 100 kHz, beide über 0,6 Ω bei 3,0 A.

Temperaturkoeffizient: <50ppm/?C

Stabilität: <0,5 mA/60 Minuten. Nach einer Stunde Aufwärmzeit unter konstanten Betriebsbedingungen.

Spannungsüberwachung: 12 Bit, Auflösung 2,5 V, Vollausschlag = 10,24 V.

Genauigkeit in Bezug auf die tatsächliche Ausgangsspannung: ±5% oder ±25 mV

Stromüberwachung: 12 Bit, Auflösung +/-1 mA, Vollausschlag = 4,096 Ampere.

Genauigkeit in Bezug auf den tatsächlichen Ausgangsstrom ±10 mA.

Trip OC: Erkennung eines offenen Stromkreises, Vout > 5,2 ± 0,1 Volt. Alle Ausgänge werden deaktiviert und die Programme auf Null gesetzt.

Auslösestrom: Überstrom wird erkannt, wenn der Ausgangsstrom 10 Sekunden lang 3,15 A überschreitet. Alle Ausgänge werden deaktiviert und die Programme auf Null gesetzt.

Extraktorversorgung

Spannung: 0 V bis 10 kV (positiv in Bezug auf die Strahlenergie). Regelbereich +100 V bis +10 kV.

Der Ausgang kann auf AUS gesetzt werden, wodurch der Extraktorkonverter deaktiviert wird.

Strom: 700μA über Regelbereich.

Aktuelle Auslösestufe: Programmierbar 0 bis 735 μA, Auflösung 0,25 μA. Genauigkeit ±2% oder 2 μA. Alle Ausgänge müssen deaktiviert und die Programme auf Null gesetzt sein.

Genauigkeit (Spannungsprogramm): <%1 oder ±20 V (je nachdem, welcher Wert größer ist) über den Regelbereich

Spannungsregelung: 12 Bit, Auflösung 2,5 V, Vollausschlag = 10,24 kV

Linearität: ±20 V über den Regelbereich

Lastregelung: <±1 V (10 μA – 700 μA Ausgangsstromänderung)

<100 mV bei 40 μA, 0,1 Hz bis 20 MHz

Leitungsregelung: <±5 ppm bei einer Leitungsänderung von +/-51111111111

Welligkeit: <100 mVp-p bei 10 kV, 700 μA, 0,1 Hz – 20 MHz

Temperaturkoeffizient: <25ppm/?C

Stabilität: <0,3 V/15 Minuten; nach einer Stunde Aufwärmzeit unter konstanten Betriebsbedingungen

Rampenrate: 10 V/s bis 1000 V/s

Spannungsüberwachung: 12 Bit, Auflösung 2,5 V, Vollausschlag = 10,24 kV.

Genauigkeit in Bezug auf die tatsächliche Ausgangsspannung: ±% bzw. ±20V

Strommonitor: 12 Bit, Auflösung 0,25 uA, Vollausschlag = 1,024 mA. Accura

Schutz: Kontinuierliche/intermittierende Lichtbögen zur Strahlenergieversorgung und Erde.

Gespeicherte Energie: <150mJ

Suppressor-Versorgung

Spannung: 0 V bis 1000 V (negativ in Bezug auf die Strahlenergie).

Regelbereich 100 V bis 1000 V. Der Ausgang kann auf AUS gestellt werden, wodurch der Extraktorkonverter deaktiviert wird.

Strom: <100μA über dem Regelbereich.

Aktuelle Auslösestufe: 100 μA ±101111111111 mit einer nominalen Verzögerung von fünf Sekunden. Alle Ausgänge werden deaktiviert und die Programme auf Null gesetzt.

Genauigkeit (Spannungsprogramm): <2% oder ±6 V (je nachdem, welcher Wert größer ist) über den Regelbereich

Spannungsregelung: 12 Bit, Auflösung 0,25 V, Vollausschlag = 1024 V

Linearität: ±5 V über den Regelbereich

Lastregelung: <120 mV bei einer Laststromänderung von 10 μA bis 100 μA.

Leitungsregelung: <±5 ppm bei einer Leitungsänderung von +/-51111111111

Welligkeit: <20 mV pp über dem Regelbereich, 0,1 Hz bis 20 MHz.

Temperaturkoeffizient: <50ppm/?C

Stabilität: <0,3 V/15 Minuten; nach einer Stunde Aufwärmzeit unter konstanten Betriebsbedingungen

Spannungsüberwachung: 12 Bit, Auflösung 0,25 V, Vollausschlag = 1,024 kV.

Genauigkeit in Bezug auf die tatsächliche Ausgangsspannung: ±21111111111 bzw. ±250mV

Strommonitor: 12 Bit, Auflösung 0,25 uA, Vollausschlag = 1,024 mA.

Genauigkeit in Bezug auf den tatsächlichen Ausgangsstrom: ±101111111111

Schutz: Kontinuierliche/intermittierende Lichtbögen zur Strahlenergie oder zum Extraktor

Gespeicherte Energie: <2,5 mJ

Vakuumverriegelung: Die Vakuumverriegelung ist eine optische Verriegelung, die hergestellt wird, wenn Licht auf der Faser vorhanden ist. Wenn kein Licht vorhanden ist, wird die Verriegelung unterbrochen und das Gerät schaltet alle Ausgänge ab.

Indikatoren:

Einschalten (Vorderseite): Eine grüne LED leuchtet, um anzuzeigen, dass +24 V Spannung vorhanden ist. Diese LED leuchtet im Bereich von 22,8 bis 25,2 Volt und blinkt außerhalb des Bereichs alle 1 Sekunde.

Vakuumverriegelung (Vorderseite): Eine gelbe LED leuchtet, um anzuzeigen, dass alle Vakuumverriegelungen geschlossen sind. Die LED der Vakuumverriegelung muss leuchten, damit das Gerät Hochspannung erzeugen kann.

Schutz: Alle Ausgänge sind vor Lichtbögen in der Last und vor Dauerkurzschlüssen geschützt. Die Spannungsfestigkeit der Ausgänge beträgt 36 kV, jedoch kann kein Ausgang diese Spannung überschreiten.

Alle Niederspannungseingänge sind gegen Überspannungen von ±30 Volt geschützt. Der Stromeingang ist gegen Überspannung und Verpolung geschützt.

Übertemperatur: Bei jedem Halbleitergerät, bei dem die Temperatur länger als zehn Sekunden zu hoch ist, wird eine Abschaltung eingeleitet und eine Fehlermeldung gesendet.

Anforderungen für das Abschalten: Die Energieabgabe des Strahls kann unabhängig voneinander abgeschaltet werden. Filament-, Suppressor- und Extraktor-Ausgänge (Emission) sollten gemeinsam abgeschaltet werden.