[发明专利]一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统及方法

权利要求书

1.一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统，其特征在于，包括：扫描电镜腔室、内部工频采集模块、外部信号采集模块、嵌入式系统以及信号放大器；

所述嵌入式系统分别与所述内部工频采集模块、所述外部信号采集模块和所述信号放大器电性连接；所述内部工频采集模块的传感器放置在所述扫描电镜腔室中，所述外部信号采集模块的传感器放置在外接设备中，所述信号放大器的输出端放置在所述扫描电镜腔室中；

将所述内部工频采集模块采集的工频信号和所述外部信号采集模块将采集到的干扰信号传输至所述嵌入式系统，所述嵌入式系统分析所述工频信号以及所述干扰信号，若所述干扰信号中存在与所述工频信号不一致的干扰信号，输出与所述干扰信号频率相同、传播方向相同且相位相差180°的次级源信号，经过所述信号放大器放大后发出，在所述扫描电镜腔室内生成干扰信号源的干涉波，叠加所述干涉波以及所述与所述工频信号不一致的干扰信号；所述干涉波用于消除所述与所述工频信号不一致的干扰信号；若所述干扰信号中不存在与所述工频信号不一致的干扰信号，则对所述干扰信号进行提取，不进行干涉。

2.一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，其特征在于，所述扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法应用于权利要求1所述的扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统，所述扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法包括：

获取内部工频采集模块采集的工频信号以及外部信号采集模块将采集到的干扰信号；

判断所述干扰信号中是否存在与所述工频信号不一致的干扰信号，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述干扰信号中存在与所述工频信号不一致的干扰信号，输出与所述干扰信号频率相同、传播方向相同且相位相差180°的次级源信号；

根据所述次级源信号在扫描电镜腔室内生成干扰信号源的干涉波，并叠加所述干涉波以及所述与所述工频信号不一致的干扰信号；

若所述干扰信号中不存在与所述工频信号不一致的干扰信号，则对所述干扰信号进行提取，不进行干涉。

3.根据权利要求2所述的扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，其特征在于，所述获取内部工频采集模块采集的工频信号以及外部信号采集模块将采集到的干扰信号之后，还包括：

将所述工频信号作为误差信号e(n)，将所述干扰信号作为参考信号x(n)。

4.根据权利要求3所述的扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，其特征在于，所述次级源信号为：

其中，y(n)为次级源信号；W^T(n)为嵌入式系统内集成的滤波器的权向量W(n)的转置矩阵；X(n)为n时刻输入至所述滤波器的干扰信号；w_l(n)为权系数；x(n-1)为n-1时刻输入至所述滤波器的干扰信号；n为任一时刻；l为任一个权系数；l∈[0,L]；L为权系数个数。

5.根据权利要求4所述的扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，其特征在于，所述输出与所述干扰信号频率相同、传播方向相同且相位相差180°的次级源信号，之后还包括：

采用最小均方算法求解所述次级源信号，并使得均方误差最小化。

6.根据权利要求5所述的扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，其特征在于，所述采用最小均方算法求解所述次级源信号，并使得均方误差最小化，具体包括：

均方误差信号为：其中，J(n)为均方误差信号；E[e²(n)]为均方误差；E[d²(n)]为对d(n)平方后求取的数学期望值；P为L阶互相关列矢量，R为L×L阶的自相关矩阵，P＝E[d(n)X(n)]，R＝E[X(n)X^T(n)]，d(n)为n时刻的期望信号，X^T(n)为n时刻输入至所述滤波器的干扰信号的转置矩阵；

求解所述均方误差信号，使得均方误差最小化。

7.根据权利要求6所述的扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，其特征在于，所述求解所述均方误差信号，使得均方误差最小化，具体包括：

对权矢量进行求导，得到梯度矢量为：

下一时刻的权矢量W(n+1)等于当前时刻的权矢量W(n)减去一个与梯度矢量成比例变化的量为：其中，μ为收敛因子，λmax为自相关矩阵R的最大特征值；

下一时刻的权矢量W(n+1)最终的迭代公式为：W(n+1)＝W(n)+μe(n)X(n)；

根据所述下一时刻的权矢量W(n+1)最终的迭代公式求解所述均方误差信号，使得均方误差最小化。