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JSM-35CF扫描电子显微镜故障维修三例肖少泉,吴百一(中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源重点实验室,北京100083) 我单位自1981年购进日本电子公司JSM-35CF 扫描电子显微镜至今已工作了24年,现将最近几年在使用过程中出现的3例故障作一故障分析,并把解决方法总结如下。
故障现象一:JSM-35CF扫描电子显微镜的相机不能卷胶卷。
分析检修:以前如向原仪器生产厂家订购新相机价格为6000元左右,为节约经费和时间,决定自行维修。
拆开相机检查是一个拉簧断了。
直观地看,拉簧像钟的发条。
开始时,是用老式电话机的拨号盘发条来代用,但拨号盘的发条比原相机拉簧厚,也宽一些。
于是,用什锦锉将拨号盘发条的宽度锉去一部分,使其与原来拉簧的宽度相等,厚度则无法减少,拉簧的总长度为244mm,包括拉簧两端的弯曲部分。
由于拨号盘的发条比较硬,容易折断,必须对拉簧两端的弯曲部分进行退火处理。
用酒精棉球点火后,对拉簧的两端加热至暗红色,然后在室温条件下自然冷却。
拉簧端部的弯曲部分,先采用锡焊的方法,总是不能焊牢。
拉簧卷胶卷的力量还是较大的,有时把拉簧的弯曲部分拉直了,相机就又不能工作了。
后来采用先把拉簧弯成一个小圆圈,再用细铜丝在拉簧的端部捆4道,并用锡焊焊牢拉簧端部及细铜丝,最后将拉簧的一端弯一个小钩,这样用了6个月的时间,拉簧的其它处断了。
仔细分析拉簧的运动过程及作用,拉簧其实质是起一个绳子的作用,并不需要拉簧的弹性,可以用其它的材料来代替。
钢卷尺的材料较薄,韧性好一些,决定用普通的钢卷尺来代替拉簧。
根据拉簧的宽度为2.5mm,长度为244mm,测得钢卷尺的厚度为0.2mm,在钢卷尺上用剪刀剪下同样尺寸的一条钢带。
为了加强钢带两端的韧性,用酒精棉球点火对钢带的两端进行退火处理。
将钢带两端加热至暗红色,再让它在室温条件下自然冷却。
两端用尖嘴钳各弯了一个小圆圈,并用锡焊焊牢小圆圈,安装好后,试用成功。
后来这个代用的钢带在内圆圈处断了,使用了8个月时间,比其它材料使用的时间长。
收稿日期:2005-03-13作者简介:唐晓山(1977—),男,湖北武汉人,湛江师范学院助理实验师,从事电镜技术及其在医学中的应用研究. 2005年6月第26卷第3期湛江师范学院学报JOURNA L OF ZH AN J I ANG NORM A L C O LLEGE Jun 1,2005Vol 126 No 13常见扫描电子显微镜图像的缺陷和解决方法唐晓山,屈菊兰(湛江师范学院电镜室,广东湛江524048)摘 要:在论述了荷电效应、损伤、边缘效应这三种常见的扫描电子显微镜图像缺陷的基础上,分析了其产生的原因及解决方法,并展示了其结果.关键词:扫描电子显微镜;荷电效应;损伤;边缘效应中图分类号:Q336 文献标识码:A 文章编号:1006-4702(2005)03-0123-03扫描电子显微镜最基本的成像功能是二次电子成像.它主要反映样品表面的立体形貌.由于样品的高低参差、凹凸不平,电子束照射到样品上,不同点的作用角不同,因此造成激发的二次电子数不同;再由于入射方向的不同,二次电子向空间散射的角度和方向也不同,因此在样品凸出部分和面向检测器方向的二次电子就多些,而样品凹处和背向检测器方向的二次电子就少一些;总之,样品的高低、形状、位置、方向等这些与表面形貌密切相关的性质,变成了不同强度的二次电子信息.电子束逐点扫描产生不同数量的二次电子,依次在荧光屏上显示出亮暗不同的点,也就是相应的象素.再由这些象素组成了完整的二次电子图像.1 荷电效应图1 二次电子发射随加速电压变化曲线当入射电子作用于样品时,从样品上会发出二次电子,其发射率会随入射电子的加速电压而变化.图A 是表示二次电子发射率随入射电子的加速电压变化的曲线,图中横轴V 0表示入射电子的加速电压,纵轴σ表示二次电子发射数与入射电子数之比,即σ=二次电子发射数Π入射电子数.从图1中可见,只有在V 0=V 01和V 0=V 02时,σ等于1,即入射电子数与二次发射电子数相等,此时样品既不增加电子也没有失掉电子,样品不带电.除此两点外,样品会因吸收或失掉电子而带电.如果样品不导电(生物样品一般不导电),此时样品会因吸收电子而带负电,就会产生一个静电场干扰入射电子束和二次电子发射,这些会对图像产生严重影响-此称荷电效应.它会对图像产生一系列的影响:①异常反差.由于荷电效应,二次电子发射受到不规则影响,造成图像一部分异常亮,另一部分变暗.②图像畸形.由于静电场作用使电子束被不规则地偏转,结果造成图像地畸变或出现阶段差.③图像漂移.由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移.④亮点与亮线.带电样品常常发生不规则放电,结果图像中出现不规则的亮点和亮线.通过长期、大量的实验,我们发现减少荷电效应的方法:①导电法.用金属镀膜、导电染色等方法使样品本身导电,使吸收电子通过样品台流向“地”,从而消除荷电效应.生物样品几乎都采用这种方法,但不是能完全消除.②降低电压法.把加速电压降低,使V 0=V 02,λ=1,入射电子数与二次电子发射数相等,就不产生电荷积累,消除荷电效应.通常使用加速电压为1～5kV.但因此会使分辨率下降.③快速观测法.以尽快的速度观测和拍摄,使荷电效应影响不大时结束.一旦出现较明显的荷电效应只能改变观察区域或更换样品.另外,应尽可能使用低倍观察.因为倍数越大,扫描范围越小,荷电越迅速,影响越大.图2a 所示为一生物样品由于荷电效应所产生的图像畸形与亮线,可以很明显的看出图像中、下部分发生明显移位畸形并散在分布数条亮线;图2b 所示为在经过金属镀膜、加速电压由15kV 降为10kV 后同一观察部位图像.图像畸形与亮线已全部消除.图2 样品荷电效应2 损伤扫描电子显微镜观测时,样品可能受到的损伤有(1)真空损伤.生物样品从大气中放入真空中时,就会产生真空损伤,主要是由于样品干燥引起的.(2)电子束损伤电子束的能量引起照射点的局部加热、化学结合的破坏等,造成样品的破裂或局部漂移.减少损伤常用方法有(1)临界点干燥法.此法能快速干燥样品,减少样品收缩变形.(2)降低加速电压及较小电子束流.(3)加厚喷镀金属膜.图3所示为沙虫卵细胞膜在加速电压为15kV ,电流在110mA 时,由于电子束的能量引起照射点的局部加热导致细胞膜表面膨胀破坏,可见图像中部一巨大隆起;图4则为将加速电压由15kV 降为10kV ,电流降为60mA ,减少同一部位观测时间后,卵细胞膜真实的表面形态. 图3 样品局部受热导致膨胀 图4 样品图像原貌421湛江师范学院学报(自然科学) 第26卷3 边缘效应样品表面凹凸变化大的边缘区域,二次电子散射区域与样品表面接近的面积增大,结果使边缘区域二次电子发射异常地增加.在图像中这些区域特别亮,造成不自然地反差,称为“边缘效应”.这虽然并非由于操作引起地图像缺陷,但可通过适当地操作尽量减少.主要方法是降低加速电压,这可以使边缘效应相对减轻.图5所示为纳米复合材料冲击断口的图像,可见由于断口表面高低不平,边缘区域由于二次电子发射异常增加导致样品边缘异常增亮,无法显示出样品细节;图6为将加速电压由15kV 降低为5kV 后的图像,边缘效应明显减轻,但未能完全消除. 图5 样品边缘异常增亮 图6 样品边缘效应减轻4 结束语荷电效应、损伤、边缘效应为扫描电子显微镜图像常见的图像缺陷,这些缺陷一些是人为因素产生,一些则是由于扫描电子显微镜成像原理而不可避免产生,但我们都能通过一定的方法,如导电法、降低电压法、快速观测法等等而消除或减少图像缺陷的产生.在实际操作中,对于不同的图像缺陷,要灵活采用各种不同的方法,反复实验,并总结、分析各种方法的优劣,才能拍摄出更好、更真实的图片.参考文献:[1]陈长绮,朱 武.环境扫描电子显微镜真空系统特点及成像系统分析[J ].真空与低温,2001,7(2):122-124.[2]干蜀毅.常规扫描电子显微镜的特点和发展[J ].分析仪器,2000,(1):50-53.[3]李 伟.扫描电子显微镜及其分析技术简介[J ].山东电力技术,1996,(2):34-36.[4]孙 珊.扫描电子显微镜和原子力显微镜表面观测的互补技术[J ].矿冶,2004,13(3):95-97.Defeds and Improvesent of Im ages from ScanningE lectronic MicroscopeT ANG X iao -shan ,QU Ju -lan(Department of Scanning E lectron M icroscopy ,Zhanjiang N ormal C ollege ,Zhanjiang ,G uangdong 524048,China )Abstract :We discuss the defeds of the images of the Scanning Electronic Microscope ,including elec 2tric charge effect ,damage ,edge effect ,analyze the reas ons for the defects and suggest s ome s olutions.K ey w ords :scanning electron microscope ;electric charge effect ;Damnify ;Edge E ffect 521第3期 唐晓山等:常见扫描电子显微镜图像的缺陷和解决方法。
第9卷第1期分析测试技术与仪器Volume9Number1 2003年3月ANALYSIS AND TESTING TECH NOLOGY AND INSTRUMENTS Mar.2003大型仪器的维护与维修(53～58)JEOL JSM-35C型扫描电子显微镜故障及排除张文德＊,李 煊,陆 敏(中国石化集团股份有限公司上海石化研究院,上海 201208)摘 要:在介绍真空系统联锁控制流程图的基础上,选择了粗真空系统抽力变差、进样系统泄漏、真空联锁保护电路误动作、二次电子检测高压电路故障、二次电子检测电路故障、倍率放大器故障和图象放大倍率校正等七个有代表性的、已排除的故障实例进行深入分析研究,提出排除故障的思路和办法.关键词:扫描电子显微镜;故障分析中图分类号:O657.32 文献标识码:B 文章编号:1003-3757(2003)01-0053-06 JSM-35C型扫描电子显微镜是上一世纪70年代末引进的日本电子公司产品,技术指标为:二次电子图象分辨率:60 (6nm),放大倍数:10～18万倍,加速电压:0～39kV.经过长期使用,由于元器件和零部件的老化、损耗、损坏和失调,仪器已进入了故障多发的损耗故障期,特别是近十多年来,故障频频发生,作者选择了七个有代表性的故障实例,进行分析研究,提出排除故障的思路和办法.1 真空系统联锁控制流程图真空不良是真空系统最常见的故障.造成这一故障的因素有:RP、DP的抽力下降;镜筒、管导、阀门、接头等密封不良造成的泄漏;阀门可动部件工作不到位、样品或异物误入造成气阻加大;此外,真空规污染或衰老、测量电路故障极易造成真空不良的假象;采用程序联锁的真空控制电路故障也会被误判为真空不良.笔者根据几十年维修大型仪器的实践,在判定真空故障部位时,应用真空系统的最基本检漏法:灵活观察法和逐段闷盖法,将真空系统分段隔离,依靠测量的真空度数据,结合真空系统联锁控制流程图和真空控制电路,可有效地判定并排除故障.图1真空系统联锁控制流程图是根据JSM-35C 扫描电子显微镜真空控制电路(VACUUM C ONTROL CIRCUIT)和真空系统电路图(VACUUM SYSTE M)、分析研究了仪器的真空控制过程和安全联锁保护功能绘制出的.从图中能知道:开机后,某一时刻抽真空进到哪一步?下一步该执行什么步骤?面板上指示灯的状况该如何?一旦仪器出现故障,反过来,根据面板上的指示灯状况,可判断仪器抽真空已执行到哪一步,在哪一步卡住.结合测试相关元器件的工作状态和基本检漏法,进行分析判断,由此查找出故障部位、损坏或失调的元器件.从真空系统联锁控制流程图1还可知,下列四种情况均会引起开机30min后联锁保护停机:(1)空压机连续开机30min,空气压力始终低于3.5kg/cm2.(2)冷却水未加或水量不足,使DP泵冷却水温度大于40℃,此时TH-1热接点闭合,面板上冷却水过温指示灯WATER灯亮.(3)系统真空不良,真空度始终小于1.3332 Pa.(4)DP泵不加热、TH-2接点不闭合或DP泵加热、但在DP泵温度大于60℃时,TH-2接点不闭合.图2是真空、压缩空气和冷却水系统图.2 故障分析与排除维修仪器时,首要的工作是判断仪器的故障点。
电子内镜常见故障及维修
故障一
故障现象：无图像。
原因：弯曲部内电缆线断线。
排除方法：更换内电缆线。
故障二
故障现象：图像时有时无。
原因：电缆线内部短路。
排除方法：仔细轻轻探查短路点，截取、重新装入并调整电缆方向。
故障三
故障现象：图像色彩失真。
原因：钳道、水气管、弯曲橡皮漏液；物镜、棱镜密封不严。
排除方法：及时加热烘干漏液部位48 h 以上；更换故障件，密封。
故障四
故障现象：图像中心有雾状。
原因：先端部CCD 封胶老化。
排除方法：去除封胶，翻折弯曲橡皮，烘干48 h 以上，重新封胶。
故障五
故障现象：使用一段时间后图像模糊。
原因：钳道管先端部微渗。
排除方法：去除原封胶、先端帽，钳道固定管处用混合胶封。
故障六
故障现象：图像不规则线条。
原因：CCD 物镜玻璃划伤。
排除方法：更换物镜玻璃。
故障七
故障现象：图像模糊。
原因：CCD 盖玻璃污染。
排除方法：清洗盖玻璃。
故障八
故障现象：图像近景亮度正常，远景亮度暗。
原因：氙灯光衰超过域值，亮度下降。
排除方法：更换新的氙灯。
显微镜常见的故障及修理方法常见的故障及修理方法1、接目镜、接物镜内沾有尘埃、影响观察效果时。
接目镜是由两块透镜以丝扣连接于一个金属圆筒的两端而成，当发现内部有尘埃时，可旋开丝扣，以毛笔刷去灰尘，再以纱布沾少许二甲苯擦拭透镜，以除去油污，待干后用洗耳球吹去残留的少许尘埃或沾上的纱布棉纤维。
对拆开的接物镜透镜组片，逐一以沾有少许二甲苯的纱布擦拭，边缘处可用牙签（尖端处重新削薄）裹以薄层脱脂棉沾二甲苯（挤干）擦拭，擦后可在光亮处检查，如有未擦净处需重新擦洗，不要残留棉纤维。
决不能把接物镜直接浸泡在二甲苯中去除污垢，否则会造成不透明或脱胶的情况。
对接目镜、接物镜的透镜上的霉斑的擦拭，少量的可用纱布沾二甲苯擦除，较多时可用药棉蘸取少量牙膏或红粉（抛光粉）在整个透镜面上依同一方向作圆周形的全面研磨，切不可只磨霉斑处，否则会使透镜的曲率不等。
在清除直镜筒的显微镜目镜和物镜上的污染物时，应先摘下物镜，然后再摘下目镜，擦试完毕后，应先装目镜后装物镜，因为这样可以防止因摘装目镜时与镜筒摩擦下来的尘渣沿镜筒落入物镜的内部。
2、反光镜脱水银显微镜储藏在潮湿处或化学实验仪器室内，在圆镜边缘上很容易脱掉水银，遇到这种情况可重新换一个新的反光镜。
显微镜操作技能大赛评分细则一、取镜（15）取镜时应右手握住镜臂，左手托镜座，（5）保持镜体直立，不歪斜，安放时，动作要轻，（5）放在座位的左侧（5）。
1、错误的拿起显微镜0；2、放置过重-3；3、放置位置不正确-3二、对光扭转物镜转换器，使低倍镜对准载物台上的通光孔，打开聚光器的光圈，然后左眼对准目镜注视，右眼睁开，用手翻转反光镜，使镜向着光源调到光线适当、均匀时（评委应检查是否达到要求）1、转动转换器时直接转动物镜 0；2、高倍镜对准在物台此项不得分；3、光线不是很清晰扣3三、放玻片将需要的玻片标本防在载物台上用压片夹压住玻片的两端，玻片的标本正对通光孔中心1、压片不紧-32、玻片不在通光孔中心-3四、低倍镜的使用（20）调整焦点：使用低倍镜时，两眼从侧面注视物镜旋转粗调节螺旋使物镜下降并停留在距离载物台上约5mm处（5），接着用左眼在接目镜中观察，同时按反时针方向向后、向内调节粗调节螺旋使镜筒缓缓上升（5），直到看到标本图象在调节细调节器（10）1、用单眼看显微镜-32、使用物镜不是先降后升为03、看到的图象模糊-5五、高倍镜的使用（20）使用高倍镜时应先在低倍镜中选图标，将其调至视野中央，转动转换器换高倍镜观察（5），转换高倍镜后只需略调细调节螺旋就能看到清晰的图象（5），在此过程中镜头切勿与玻片接触（5）（若镜头不是配套的应先略升高镜筒在慢慢下降镜筒，使高倍镜靠近玻片，再进行调节），转动镜筒时速度不宜过快（5）。
扫描电子显微镜特殊故障的维修发表时间：2018-12-04T16:32:15.220Z 来源：《防护工程》2018年第25期作者：蒋勇马建勋[导读] 变压器是电力系统中最为重要的组成部分，为了防止变压器出现一定危险以及事故需要通过相关措施应对。
对于那些已经发生问题的变压器，需要根据事故实际情况找到其出现的原因并及时解决，防止事故进一步扩展。
本文主要分析变压器检修中常见的问题，同时提出相应的解决措施，希望能够对相关人士有所帮助。
本文通过对扫描电镜一特殊故障的处理，深入细致地介绍了故障现象分析、判断及修复的过程。
关键词：扫描电镜紊乱 ANALOG 电路板检测点 Abstract: Based on a special fault handling of scanning electron microscopy, the procedure of fault phenomena analysis, diagnosis and repair is introduced deeply and in detail in this paper.蒋勇马建勋自贡硬质合金有限责任公司四川自贡 643011摘要：本文通过对扫描电镜一特殊故障的处理，深入细致地介绍了故障现象分析、判断及修复的过程。
关键词：扫描电镜紊乱 ANALOG 电路板检测点Abstract: Based on a special fault handling of scanning electron microscopy, the procedure of fault phenomena analysis, diagnosis and repair is introduced deeply and in detail in this paper.前言扫描电镜(SEM)是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器。
广泛地应用于金属材料和非金属材料等检验和研究。
在某些情况下，显微镜的功能会因环境因素或使用不当而造成降低或丧失。
显微镜的常见故障大致可分为光学故障和机械故障两大类。
一、光学故障及其排除(一)镜头成像质量降低由于镜片膜层损坏或是镜片表面生雾生霉所致。
对于生霉的镜头分别用水杨酸甲脂、2，5一二甲脂和五氯酚汞、二甲嗦等化学药品熏蒸杀死霉菌的孢子并擦净之。
对于膜层破坏的镜头需更换或送厂重新镀膜。
(二)双像不重合由剧震造成双目棱镜位置移动所致。
打开双目棱镜外壳，在平台上放一十字刻度尺，用10倍分划日镜分别插入左右两目镜筒内，边观察边校正双目棱镜的位置和角度，使双目镜筒转到不同角度观察时，十字刻度尺的位置都在左右两目镜视场的相同位置处，然后固紧棱镜即可。
用双目镜观察时，有时出现左右两视场的颜色与亮度不一致，这是由于分光棱镜的分光膜已损坏所造成。
应取下分光棱镜送厂重新镀膜后再用。
(二)胶合件脱胶由于温度剧变、受力不均或受到剧震等所造成。
将脱胶的镜片逐渐加热，使凹、凸两镜片分开，待镜片冷却后，用酒精乙醚混合液将胶洗干净，再将两镜片慢慢加热以避免因防止受热过快或不均而开裂。
温度升至80℃左右，在镜片中趁势涂上少许热胶，待胶溶化后，轻轻错动镜片排尽胶合层中的气泡，并保证没有混入杂质。
稍微冷却后放在中心仪上观察中心，边校止边调整直至胶冷。
取下镜片刮去边缘余胶即可。
用冷胶胶合的光学零件不易拆离，需放入甘油中煮儿小时才能脱胶。
(四)油浸物镜的渗油和前镜片脱落油浸物镜的前片由于直径小和工艺条件限制，通常粘固在镜碗(金属框)上，既要粘牢又不能产生太大的拉力。
现采用新型光学硅胶，光学环氧树脂作为粘合剂，既耐浸液浸泡又不溶解十酒精、乙醚、二甲苯等溶剂中，具有粘结牢固、应力小等优点，是较为理想的油浸物镜前片粘合剂。
如果前片脱落，须将整个镜头拆开逐组清洗(拆时应注意各组之间的位置及方向)，同时将前镜片及前镜碗也清洗干净，然后将前镜碗平置于清洁的玻璃平板上，在镜座孔内涂上少许光学硅胶，再将镜片小心放入，并在其上稍稍加压，使镜片前平面与镜座平面贴紧。
论显微镜常见故障及排除、维护措施在生物学领域相关研究人员的日常科研工作中对于显微镜的使用非常频繁，因此在长时间的使用过程中如果不注意对显微镜的保养和维护，会使显微镜产生故障和问题，影响研究人员的科研工作，所以必须对显微镜在使用过程中经常出现的故障有所了解，及时将显微镜的故障排除，保证显微镜的工作质量。
1.显微镜在使用过程中的常见故障及排除故障的方法1.1 显微镜的载物台自行下滑载物台是用于承载需要观察物品的平台，载物台只有处于恰当的位置并保持平稳的状态才能够保证科研人员在进行观察时能够在稳定的状态下认真地观察，但是在利用显微镜进行观察的过程中常常会出现载物台自动向下滑的问题，这也是显微镜常见的故障之一，载物台自动向下滑严重影响了科研人员的观察精度，并在一定程度上浪费科研人员的宝贵时间。
当出现载物台自动向下滑动的故障时，经常是观察人员把显微镜的焦距调试完成之后，可以非常清楚地看到物体放大之后的物像，但是这种能够清晰的物象只能维持较短的时间，随着观察时间的增加，载物台就会自动向下滑动，导致原来调试的焦距不能够使被观察物体呈现清晰的物像；当出现显微镜的载物台出现上述问题时，一般利用下述的方法来排除故障：首先，可以用适当旋紧锁紧手轮以增加齿轮和齿条之间的啮合间隙；或者用定位手轮固定平台，使之不会下降来保证观察的准确性。
如果利用上述方法其一或者结合使用上述两个方法之后，载物台不再自动向下滑落，而是稳稳地停留在原先的位置，则调试完毕。
然而如果经过上述的调试之后，载物台自动向下滑落的问题没有得到解决，那么就应该通过调整弹片的高低的方法来加大摩擦，进而稳固载物台，具体做法是把微动手轮拆卸下来，拉出齿轮箱部件，拿出波纹弹片，适当调整波纹程度后重新安装即可。
但粗微动调焦机构，结构精密，不建议自行拆卸。
检验调试是否达到最佳程度的标准是可以轻松转动手轮而且也可以灵活地调整平台的位置，同时平台又不会自动向下滑落。
为了增加转动手轮过程的顺畅程度可以在齿条和齿轮之间涂抹适量的润滑油。
JSM-35CF扫描电镜扫描部分电路分析及维修肖少泉;张素新;卜庭江;姜燕冬【期刊名称】《电子显微学报》【年(卷),期】2000(19)4【摘要】@@ 扫描电镜的扫描发生器部分,由于使用电镜时需要根据不同的样品分析,经常调整水平扫描和垂直扫描锯齿波的频率,因而故障率较高.现根据日本电子公司<JSM-35CF SCANING MICROSCOPE CIRCUIT DIAGRAMS>上的扫描发生器电路原理图,对该部分作一电路分析,并结合我单位仪器在使用过程中扫描发生器部分出现的故障及维修作一个小结,以期与同型号电镜维护工作者交流经验,对其他电镜维护工作者也有一定的参考价值.为了方便读者,本文所有元件符号与仪器电路原理图完全一致.【总页数】2页(P633-634)【作者】肖少泉;张素新;卜庭江;姜燕冬【作者单位】中国地质大学测试中心,武汉,430074;中国地质大学测试中心,武汉,430074;中国地质大学测试中心,武汉,430074;中国地质大学测试中心,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TH74【相关文献】1.JSM-35CF扫描电子显微镜故障维修三例 [J], 肖少泉;吴百一2.JSM-35CF扫描电镜字符电路分析及维修 [J], 肖少泉;杨勇;张素新;金星3.龙须草叶片电镜扫描样品制备方法及扫描电镜下电压选择 [J], 罗毅文;乔匿骎;周仁杰;朱育锋;喻夜兰4.4个不同花色滇黄精品系花粉形态特征的电镜扫描分析 [J], 董蓉娇;黄莉;张雅琼;尹元萍;刘萍;王明君;王礼中;梁泉5.长足大竹象消化道的解剖形态及电镜扫描结构研究 [J], 刘阳;龙文聪;刘安萱;肖析蒙;罗朝兵;廖鸿;杨瑶君因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第9卷第1期分析测试技术与仪器V olume9Number1 2003年3月ANA LY SIS AND TESTI NG TECH NO LOGY AND I NSTRUME NTS Mar.2003大型仪器的维护与维修(53～58)J EOL JS M235C型扫描电子显微镜故障及排除张文德3,李 煊,陆 敏(中国石化集团股份有限公司上海石化研究院,上海 201208)摘 要:在介绍真空系统联锁控制流程图的基础上,选择了粗真空系统抽力变差、进样系统泄漏、真空联锁保护电路误动作、二次电子检测高压电路故障、二次电子检测电路故障、倍率放大器故障和图象放大倍率校正等七个有代表性的、已排除的故障实例进行深入分析研究,提出排除故障的思路和办法.关键词:扫描电子显微镜;故障分析中图分类号:O657.32 文献标识码:B 文章编号:100323757(2003)0120053206 JS M235C型扫描电子显微镜是上一世纪70年代末引进的日本电子公司产品,技术指标为:二次电子图象分辨率:60!(6nm),放大倍数:10～18万倍,加速电压:0～39kV.经过长期使用,由于元器件和零部件的老化、损耗、损坏和失调,仪器已进入了故障多发的损耗故障期,特别是近十多年来,故障频频发生,作者选择了七个有代表性的故障实例,进行分析研究,提出排除故障的思路和办法.1 真空系统联锁控制流程图真空不良是真空系统最常见的故障.造成这一故障的因素有:RP、DP的抽力下降;镜筒、管导、阀门、接头等密封不良造成的泄漏;阀门可动部件工作不到位、样品或异物误入造成气阻加大;此外,真空规污染或衰老、测量电路故障极易造成真空不良的假象;采用程序联锁的真空控制电路故障也会被误判为真空不良.笔者根据几十年维修大型仪器的实践,在判定真空故障部位时,应用真空系统的最基本检漏法:灵活观察法和逐段闷盖法,将真空系统分段隔离,依靠测量的真空度数据,结合真空系统联锁控制流程图和真空控制电路,可有效地判定并排除故障.图1真空系统联锁控制流程图是根据JS M235C 扫描电子显微镜真空控制电路(VAC UUM C ONTRO L CIRC UIT)和真空系统电路图(VAC UUM SY STE M)、分析研究了仪器的真空控制过程和安全联锁保护功能绘制出的.从图中能知道:开机后,某一时刻抽真空进到哪一步?下一步该执行什么步骤?面板上指示灯的状况该如何?一旦仪器出现故障,反过来,根据面板上的指示灯状况,可判断仪器抽真空已执行到哪一步,在哪一步卡住.结合测试相关元器件的工作状态和基本检漏法,进行分析判断,由此查找出故障部位、损坏或失调的元器件.从真空系统联锁控制流程图1还可知,下列四种情况均会引起开机30min后联锁保护停机:(1)空压机连续开机30min,空气压力始终低于3.5kg/cm2.(2)冷却水未加或水量不足,使DP泵冷却水温度大于40℃,此时TH21热接点闭合,面板上冷却水过温指示灯W ATER灯亮.(3)系统真空不良,真空度始终小于1.3332 Pa.(4)DP泵不加热、TH22接点不闭合或DP泵加热、但在DP泵温度大于60℃时,TH22接点不闭合.图2是真空、压缩空气和冷却水系统图.2 故障分析与排除维修仪器时,首要的工作是判断仪器的故障点。
仪器的总体原理图则是分析问题、查找故障的强有力的工具.仪器的电子光路图,真空、冷却水、压缩空气流程图和电路框图都从不同的侧面描述了仪器.从这些图中,能直观地看到:仪器由哪些部分组作者简介:张文德,男,教授级高级工程师,主要从事大型分析仪器的安装、调试、维护、检修及改造工作. 3 通讯联系人. 收稿日期: 2002212218; 收到修改稿日期: 2003201229.图1 真空系统联锁控制流程图Fig.1 V acuum control diagramRP :机械泵 DP :扩散泵 TR :三级管 V :阀 MC :空气压缩机 IC :集成电路 Pin :管脚 H:高电平 L :低电平 VAC :真空度45 分析测试技术与仪器 第9卷成,这些部件在仪器工作过程中起的作用,彼此间的相互关系,信号流向与过程控制,这有助于从整体上熟悉和深入了解仪器,有助于分析判断故障点.此外,还必须努力弄清各个单元、各个部件的结构、原理、功能、控制过程和相互关系,研究各个单元的电路图,弄清每个单元面板上的开关、旋钮、表头、指示灯、数码管的字符、示波器上的波形表示的含义、作用以及如何调整使用.出现故障时,要从故障现象入手,根据信号流向与过程控制,仔细研究故障现象的内在联系,分析可能导致故障的部位与原因,结合部件和电路板的直观检查、静态测量、动态分析,从不同的侧面、用不同的手段加速故障点的查找,缩小范围,最终找出故障点,并排除之.图2 真空、冷却水和压缩空气系统图Fig.2 V acuum ,cooling w ater and compressed air system故障1 粗真空系统抽力变差【故障现象】按正常程序开机,真空系统主阀V1持续到仪器自动停机(约30min )而不能打开.在这之前,各阀的动作全部正常,没有任何异常声音.【分析与判断】由真空系统联锁控制流程图图1可知,主阀V1打开的必要条件之一是系统粗真空必须小于1.3332Pa.JS M 235C 真空控制电路中有两个VAC UUM CHECK 点,在1.3332Pa 时,该二检测点电流为220μA (仪器正常时测得),而实测值为260μA ,(大气时,表头指示为324μA ),显然系统粗真空不良.RP 旋转时,听不到很强的”啪、啪”排气声,基本上可排除系统严重泄漏的可能性,由此怀疑RP2泵的抽力不足.RP2能抽真空达260μA ,故排除了RP2泵内联轴器渗气弹簧损坏的可能性.RP2的油量也够.怀疑RP2的马达与RP2之间传动皮带老化伸长打滑,致使RP2达不到额定的转速而抽力下降.由真空系统联锁控制流程图图一可知,在30min 达不到1.3332Pa 时,仪器将自动停机.【措施与效果】用无水乙醇清洗泵的梯形传动皮带,并用松香酒精溶液涂于皮带摩擦面以增加摩擦力,同时适当调整RP2与电动机的间距.经处理后,主阀V1开启,仪器运行正常.故障2 进样系统泄漏【故障现象】按正常程序开机,真空系统主阀V1持续到仪器自动停机(约30min )不能打开.而在此之前,各阀的动作全部正常,在RP2抽气时,每隔1～2s 钟能听到轻微的”啪、啪”排气声.【分析与判断】RP2粗抽时,有轻微的”啪、啪”排气声,在VAC UUM CHECK 点用万用表测真空度,指示电流为296μA ,说明系统存在泄漏,粗真空达不到55 第1期 张文德等:J E O L JS M 235C 型扫描电子显微镜故障及排除 1.3332Pa(表头指示约200μA),在30min后,自动停机.用逐段闷盖法手动控制各阀的开闭,使真空系统逐段隔离,在VAC UUM CHECK点检测电流,由此判定故障部位.查主导管:真空胶管无严重老化现象,关V3, V5,V1,V2,V4,排气声消失,排除了主导管系统泄漏的疑点.查阳极室:开V3,关V1,V2,V4,V5,AV1,排气声消失,在VAC UUM CHECK点测得电流104μA,排除了阳极室泄漏的疑点.查样品交换室:开V5,关V1,V2,V3,V4,AV2,排气声消失,排除了样品交换室泄漏的疑点.以下述几种方式检查镜筒及样品室:(1)开V3,V4,关V5,V2,V1,AV1,AV2,DP,排气声不能排除;(2)开V3,V4,AV1,关V5,V2,V1,AV2,DP,排气声不能排除;(3)开V3,V4,AV1,V5,AV2,关V2,V1,DP,排气声不能排除;(4)开V3,V4,V1,V2,V5,AV1,AV2,关DP,排气声不能排除;以上(1)至(4)项检查,真空指示电流值均大于220μA,由此判断泄漏来自镜筒及样品室,且泄漏较为严重.镜筒及样品室的真空动静密封点很多,本故障是在正常工作关机后第二天出现的,静密封点没拆卸过,出故障的几率很小,而把注意力放在查找动密封点的泄漏上.镜筒及样品室的动密封有:轴对中调节,物镜光栏调节,样品台X轴、Y轴、Z轴、倾斜调节,高低样品台调节,AV2隔离阀等,本着先易后难,先简后繁的原则,从出故障几率最高的样品室可动件入手,考虑到仪器使用年限较长,而密封圈备件充足,将样品台X轴、Y轴、Z轴、倾斜调节,高低样品台调节,AV2隔离阀密封圈全换掉.【措施与效果】在更换上述密封件后,每隔1～2s出现的排气声消失,主阀V1开启,仪器运行正常.故障3 真空联锁保护电路误动作【故障现象】按正常程序开机,真空系统主V1持续到仪器自动停机(约30min)不能打开.而在此之前,各阀的动作全部正常,没有任何异常声音.【分析与判断】从真空系统联锁控制流程图图1可知,有四种情况均会引起开机30min保护停机.逐条核对上述四种故障可能因素:(1)空压机压力大于3.5kg/cm2,气压正常;(2)W ATER指示灯未报警,冷却水正常;(3)皮拉尼真空规电流小于220μA,系统粗真空正常;(4)重点查DP泵加热器、TH22热接点及保护电路:DP泵加热器工作正常,将TH22热接点两头短路,主阀V1能打开,说明保护电路能正常工作.将TH22热接点拆下,单独做加热模拟试验,接点始终不闭合,说明TH22热接点已损坏.【措施与效果】更换新的TH22备件后,主阀能开启,仪器工作正常.故障4 二次电子检测高压电路故障【故障现象】测试样品过程中,突然收不到二次电子图象信号,包括噪音.【分析与判断】从电路系统框图并结合单元电路图分析可知,由试样表面发射的二次电子在收集极正电场(最高可达+500V)的作用下,被有效的收集与聚焦,并进一步受到加有+11kV的高压加速,轰击有荧光涂料的二次电子检测器(SE D)的闪烁体,产生激发光,二次电子被转变成光信号,沿光导管耦合送到加有负高压(最高可达-1.8kV)的光电倍增管,经打拿极多级倍增,转变成电信号,再由前置放大器放大、重新转换成电信号,经二次电子图象单元(SEI)视频放大器放大后去调制显示器亮度,从而得到二次电子图象,见图3二次电子成象电路框图.由于噪音信号全无,基本上可排除电子光学系统故障.检查二次电子检测器单元(SEI),调节对比度(C ONTRAST)及亮度(BRIGHT NESS)旋钮,显示屏亮度有变化,说明二次电子检测器单元以后的电路工作基本正常.用高压探头测闪烁体高压B3及光电倍增管高压B1,B3电压为+11kV,B1为0kV,说明光电倍增管高压单元出现故障.从电源单元中拆开光电倍增管电源盒检查,发现光电倍增管高压振荡初级回路的稳压调整管TR3M J E3055已损坏.【措施与效果】更换TR3M J E3055,脱开母体单独做模拟试验,B1调节范围为:0～-1.8kV.装回后,仪器工作正常.故障5 二次电子检测系统电路故障【故障现象】测试样过程中,二次电子图象的对比度调节失效.【分析与判断】通过分析二次电子图象单元及相关电路可知,调节对比度(C ONTRAST)的本质是调节光电倍增管在SEI单元的给定电位,改变光电倍增管的65 分析测试技术与仪器 第9卷负高压以改变放大倍数,达到经SEI 单元视频放大器放大后去调制显示器对比度的目的;亮度调节旋钮(BRIGHT NES )是改变光电倍增管前置放大器反向输入端的电平,以调节二次电子图象信号的输入电平,达到经二次电子图象单元视频放大器放大后去调制显示器亮度的目的.图3 二次电子成像电路框图Fig.3 Diagram of second ary electron im age 见图3,调节对比度旋钮(C ONTRAST ),并用高压探头监视B1的电压,电压仅有最大值- 1.8kV 及最小值0V ,怀疑VR1多圈电位,拆下检查,电位器开路.【措施与效果】更换多圈电位后,故障排除.故障6 倍率放大器故障【故障现象】测试样品过程中,二次电子图象突然产生畸变,图象水平方向压缩,同时,闻到焦糊味.【分析与判断】根据扫描电子显微镜的工作原理和成象过程分析,引起该故障最大可能是出自控制电子枪偏转线圈扫描范围的倍率放大单元(M AG NIFIC A 2TI ON UNIT ).检查该单元,发现倍率放大器的水平扫描功放单元(见图4倍率放大单元水平扫描电路图)的推动管TR2有过热的痕迹,功放管TR4的b 脚至76号接线已烧糊,TR4的eb 间的P 2N 结已开路.【措施与效果】更换TR2、TR4,考虑到TR2、TR4更换后,本级的放大倍数要改变,但因水平扫描第二级放大电路处在深度负反馈状态,第二级放大倍数率不应改变,为慎重起见,用25μm 的方格和0.83μm 的光栅标样对电镜的放大倍数进行校正,确系放大倍数率不变,观察样品,图象正常.图4 倍率放大单元水平扫描图Fig.4 H orizontal scan of m agnification unit故障7 图象放大倍率的校正【故障现象】低倍率(101、102)观察样品时,二次电子图象形变、漂移.【分析与判断】反复用倍率放大单元的倍率粗调开关(C ORSE )在101、102、103、104四个不同倍率挡之间切换观察图象,101、102挡的图象时好时坏,判断为倍率粗调波段开关接触不良,用清洁剂清洗无效,考虑到该波段开关已更换过二次,放大器的印刷电路版在更换过程中已严重损坏,不能再换,只得更换倍率单元的放大器电路板,然而,该电路板换后,必须用标样重新调节在四个不同波段的水平与垂直两个方向上的倍率,在焊接68个接头换上新板后,发现二75 第1期 张文德等:J E O L JS M 235C 型扫描电子显微镜故障及排除 次电子图象严重失真,比原有的图象大5倍以上,调节电路板上各挡水平与垂直倍率可变电位器,对图象倍率调节均不起作用,反复检查发现:(1)换上备用板的水平和垂直放大器第一级IC1、IC2反向输入端缺少偏置电阻R77、R78,无法构成第一级的深度负反馈;(2)放大器的第二级IC3、IC4缺少调零电位器VR9、VR10.将旧板上的R77、R78、VR9、VR10拆下,换到新版上,调整IC3、IC4的输出电平.用25μm的方格和0.83μm的光栅标样,分别对应101、102、103、104四个不同倍率,在水平与垂直两个方向上反复调整VR1、VR2,VR5、VR8,VR4、VR7,VR3、VR6,通过照相测定,以得到符合放大倍率的二次电子图象.【措施与效果】最后,对放大倍数示值误差、放大倍数重复性和图象线性失真度进行了自行检定,并请上海计量院进行了复校,检查结果符合标准.图象在低倍率时形变、漂移故障排除.仪器在6万倍率下,能获得清晰的二次电子图象.3 结束语JS M235C型扫描电子显微镜是集真空、电子光学、机械和电子技术于一体的大型分析仪器,故障率较高.遇到故障,不宜盲目动手、随意拆卸,必须从理解仪器工作原理入手,在弄清各部件、各电路单元的功能及相互关系、信号的控制与流向的基础上,仔细观察研究故障现象的内在联系,分析可能导致故障的原因,逐个检查,缩小范围,最终找出故障点并加以排除.特别指出:有联锁保护功能的仪器,得先弄清仪器正常工作的条件,保护对象、保护措施、传感器位置和特性,方能进行理性维修.希望本文能对仪器的使用、维修人员有所启示和帮助.感谢本院分析人员杨静波女士对维修仪器和撰写本文提供的帮助.F aults Study and it Solution ofJEOL JSM235C Scanning MicroscopeZH ANG Wen2de,LI Xuan,LU Min(Shanghai Petrochemical Research Institute of SI NOPEC,Shanghai 201208,China)Abstract:The diagram of vacuum control is introduced.T ypical faults occurred are analyzed and Studied thoroughly. Ideas to res olve these faults are given.K ey w ords:scanning microscope;faults analysesClassifying number:O657.3285 分析测试技术与仪器 第9卷。
