日本岛津EPM-810Q电子探针扫描电子显微镜故障维修二例（9月）

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2021/09/19

私聊

扫描探针显微镜SPM/AFM

日本岛津EPM-810Q电子探针扫描电子显微镜故障维修二例

我国的EPM-810Q电子探针扫描电子显微镜（以下简称电子探针）是从80年代初从日本引进的大型精密仪器，由日本岛津公司生产，该电子探针的优点是分析区域小于1μm，可对样品材料中的杂质及析出相进行分析研究。对被测材料样品中微小区域的探查，以及在难于获取细微样品的成分鉴定等都是非常有效的的。同时对应于样品的扫描显微图像二次电子图像（SC）、背散射图像（BSE）等形貌特征一面进行观察，一面进行成分分析。对于研究样品的形态结构和其成分关系也是非常方便的。该仪器功能较多、操作繁琐、结构复杂，故在使用中难免会出现一些这样那样的故障。本文介绍该电子探针出现的两例故障维修实例，供大家分享，希望能对电子探针操作工作者有所帮助。

【故障一】：

图像观察显示屏（CRT1）和拍照图片显示屏（CRT2）上没有背散射图像和二次电子图像信号，只有X射线和吸收电流电子图像信号。

【故障分析】：

两个显示屏同时没有背散射图像和二次电子图像信号，但有X射线和吸收电流电子图像信号。说明两个显示屏相关电路工作正常，重点考虑电子探测器相关电路，电子探测器上的光电倍增管（PMT）负高压（正常-800V～-900V左右），以及电子探测器的输出信号（10mA电流信号），闪烁体上的10KV电源联锁继电器是否正常。

【检查维修】：

当10KV电压正常时，如果光电倍增管（PMT）无负高压或负高压偏低，PMT老化严重或损坏等，都会造成电子探测器无信号输出。首先检测PMT电源供给负高压发生器（部分电路框图见图一）。

图一 PMT负高压发生器部分电路框图

高压表测量“HV OUT”输出电压为0V，测量低压供给电源“J1-2”（+24V）电压也为0V，由此判断PMT负高压发生器未工作，该负高压发生器为一个密封金属盒（图二）。

图二负高压发生器密封金属盒

所有电子元器件都安装在金属盒内，怀疑问题可能出在负高压发生器内部或进线电缆处。测量外部低压电源供电电压为+24.1V，说明外部供电是正常的，取下低压供电接线端，用万用表测量电缆接插件“J1-2”1-2脚电压为0V，说明该电缆不通，拆开电缆插件仔细检查发现接插件内部芯线焊点已脱落，故障“根源”终于找到，重新将芯线焊接牢靠，安装复原低压供电接插件，开机测量“HV OUT”输出有电压输出，调节电位器W（30K）负高压输出电压在-390V～-1300V之间变化，显示屏出现背散射图像和二次电子图像信号（负高压值与显示屏图像质量关系详见表一）。此时说明故障已排除，电子探针恢复正常工作。

表一负高压值与显示屏图像质量关系表

电位器旋扭位置（顺时针）	负高压值（VDC）	背散射电子图像质量	二次电子图像质量
1	-390.0V	只有扫描光栅	只有扫描光栅
2	-393.4V	只有扫描光栅	只有扫描光栅
3	-430.4V	只有扫描光栅	只有扫描光栅
4	-475.1V	只有扫描光栅	只有扫描光栅
5	-532.6V	只有扫描光栅	只有扫描光栅
6	-603.3V	图像亮度低	图像亮度低
7	-692.8V	图像亮度低	图像亮度较好
8	-832.7V	图像亮度正常	图像亮度正常
9	-1140.5V	图像亮度过亮	图像亮度过亮
10	-1257.6V	（不常用）	（不常用）
11	-1300.0V	（不常用）	（不常用）

【小结】：

两个显示屏均有其他图像信号，由此说明两个显示屏自身电路没有问题，可以排除此部分，这样可以少走弯路。故障重点在检查电子探测器相关电路，尤其是高压发生器相关电路及供电电源。

【故障二】：

图像观察显示屏（CRT1）上有各种图像显示，但拍照显示屏（CRT2）没有任何图像显示。

【故障分析】：

故障一维修已说明两个显示屏相关电路是正常的，可以不予考虑。拍照显示屏（CRT2）的图像信号是通过Z轴信号输入接插件进入显示屏电路的，重点在Z轴信号电缆及接插件、Z轴放大电路等相关电路。

【检查维修】：

打开PMT负高压发生器电源开关，观察显示屏（CRT1）图像信号稳定，调节电位器（W）旋扭观察显示屏SC和BSE的图像信号，信号显示随负高压变化而变化，但拍照显示屏（CRT2）始终无图像信号显示。检查拍照显示屏Z轴图像信号输入接插件（Q9结构），发现图像时有时无，有图像出现判断Z轴放大器电路是正常的，检查Z轴插头未发现异常，但插头插进插座图像总是不稳定，仔细观察Q9插座内芯孔径已经变大，这应该是导致Q9插头的插针与插座内芯接触不良的原因，用尖头镊子（或其他尖锐工具）把芯片轻轻向内拨紧使孔径缩小（如图三所示）。