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工具都有，自己动手——记一次维修扫描电镜潘宁规的过程

小M

2012/10/10
《分析化学》

扫描电镜（SEM/EDS）

1 背景

某日，SEM正常测试中。每更换一批样品，需要去样品室（Chamber）真空和抽真空，在有一次更换样品之后的抽真空过程出现故障。现象表现为软件界面指示Chamber Pressure的读数为-，不显示数值。通常当Chamber真空值在真空计的读数范围之外时，比如从皮拉尼（Pirani）切换到潘宁规（Penning Gauge）和样品室打开时（即大气压），该值才会显示为-。正常的情况下，由低真空到高真空，都会经历真空计从皮拉尼到潘宁规的过程，且这个过程时间非常短暂，所以只能短暂的看到Chamber Pressure显示为-的过程，甚至没有显示为-就已经到潘宁规的检测范围，即显示为**E-1 Pa或更小的数值（数值越小，真空度越高）。现在的情况是，Chamber Pressure显示为-，而且不变化了。通常要等真空值到**E-3 Pa，我们才打开高压，进行后续的测试，此故障导致无法开高压，也就无法继续工作了。根据以往的经验，导致此故障的原因是潘宁规出问题。考虑到仪器已经出保，请工程师来维修并不划算，于是我们自己尝试着先修一下。

图1 Chamber Pressure显示为-的时刻

2 准备工作

工具：一套六角扳手，一把螺丝刀，几块干净的无尘布，一双一次性橡胶手套，氮气，相机（非必需）。其中无尘布是用来垫潘宁规和清洁的，氮气是用来吹潘宁规里面的灰尘和碎屑的，也可用其它无害气体或者洗耳球（效果没那么好）代替。相机是用来记录拆解的过程的，便于原样装回去。

3 维修过程（注：本扫描电镜型号为FEI的Nova NanoSEM 230，其它厂商或型号的具体操作可能不同，请先咨询工程师；步骤仅供参考，本人不承担因参照此步骤而引起的损失。）

3.1 关扫描电镜场发射灯丝。场发射型扫描电镜平时灯丝都是常开的，只有在长时间（如1个月以上）不用或者出故障时才会关掉。虽然开关灯丝对灯丝本身的损耗较大，但是迫不得已，必须关掉。具体操作为在supervisor账号下的Alignments标签下的5-Emitter Startup，点击Start按钮后出现界面，点Emitter Off，等待倒计时结束（约5分钟）。

图2 Emitter Startup 下的Emitter Off

3.2 关扫描电镜系统。拆潘宁规之前必须断电，所以整个系统都要关掉。在灯丝关掉之后，退出软件（Microscope User Interface），等待提示UI stopped之后点Stop，等待所有的模块前的图标都变成黑色（即Stopped），然后点被红色粗线条框框起来的Shutdown System，最后关掉Microscope、Support、EDAX等几台计算机。Shutdown System外的红色框在界面上就是存在的，说明这个按钮十分重要，不能轻易点。

图3 Stop UI, Stop, and Shutdown System

3.3 拆潘宁规。

①拔掉潘宁规与扫描电镜的连接线，如图4所示。

图4 潘宁规与SEM的连接线，箭头所指处的螺丝已经被拧出。

②取下固定潘宁规的环形扣。这个环形扣类似于管箍，但螺丝可以直接用手拧开。此处特别注意，拆环形扣时要有人扶住潘宁规，否则环形扣拆掉后潘宁规可能掉下摔坏！

图5 环形扣所在位置示意图

③取下潘宁规。此处要注意的是，潘宁规外罩的有一部分是磁性很强的磁铁，取潘宁规时并不容易取下，注意控制力度尝试着往外拔，假如用力过猛，潘宁规很容易飞出去！

④分解潘宁规。不知道潘宁规上的部件的专业术语，只好看图说话了。

图6 潘宁规和环形扣之间的橡皮圈，取下的潘宁规

图8 继续分解潘宁规

将图8的潘宁规分解之后，就得到了图9和图10。图10不用管。

图9

图10

继续分解图9，就得到了图11和图12这三个部分。特别注意，图12箭头所指处不能碰，歪了就完蛋了。它对应的位置是图10中的弹簧中间。

图11

图12

3.4 清洗潘宁规的部件。图12中带针状物的部件是最脏的部件，里面可能有碎屑，先将它轻轻抖动、振动，或许能倒出些碎屑，然后用氮气吹里面打不开也接触不到的地方。用沾了无水乙醇的无尘布小心擦拭图11和图12等金属部件的外围。

图13 倒出来的碎屑

图14 清洗部件

3.5 按拆解过程的逆过程将潘宁规组装完好，装回扫描电镜。开机、调试。

4 小结

如果按照此过程清洁潘宁规之后，扫描电镜能正常工作了，那就大功告成了。假如还是不行，那只能更换潘宁规或者请教工程师了！

现在可以算一笔小账。通常出现这样的问题，工程师给的建议会是更换一个潘宁规。潘宁规本身的价格加上工程师的人工费等费用，大约是3至4万人民币；自己维修的花费几乎为零，当然，如果要算无水乙醇和氮气的话，大约1元应该足够了。这是支出，再考虑收入的部分。自己维修大约耽误半天的工；等工程师维修，时间不确定，通常在一周甚至更久，耽误的工会多很多！综合考虑，还是自己维修划算啊！

分
该帖子已被版主-加10积分，加2经验;加分理由:你真会写啊

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小M

第1楼2012/10/10

应助达人

有部分图还未上传，网速不给力，稍后补上！

0

蓝人

第2楼2012/10/10

应助达人

没仔细看为了月饼顶啊

0

qq250083771

第3楼2012/10/10

应助达人

过程很详细
图文并茂学习了

0

tangtang

第4楼2012/10/10

清洁以后的效果如何？能维修几次啊？

0

asahi42

第5楼2012/10/10

顶小M！你已经是一个准customer service和一个senior application engineer了~

0

yuduoling

第6楼2012/10/10

期待楼主网速给力之后把图全部分享

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小M

第7楼2012/10/10

应助达人

清洁以后效果很好，真空可以显示了，扫描电镜又可以正常工作了！只要出现这样的问题，就按照这个步骤先修一下，能修好就行，修不好就算了！
tangtang(tangtang) 发表:清洁以后的效果如何？能维修几次啊？

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小M

第8楼2012/10/10

应助达人

其实图片中出现的手不是我的，我只是打下手、递递工具、拍拍照的~
asahi42(asahi42) 发表:顶小M！你已经是一个准customer service和一个senior application engineer了~

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小M

第9楼2012/10/10

应助达人

更新完毕，请享用~
yuduoling(yuduoling) 发表:期待楼主网速给力之后把图全部分享

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asahi42

第10楼2012/10/11

原来你是领导啊~~
小M(mitchell_dyzy) 发表:其实图片中出现的手不是我的，我只是打下手、递递工具、拍拍照的~

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