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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)

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)。



    图三 拍照显示屏(CRT2)Z轴信号输入Q9插座结构图


    再将Z轴插头重新插上插座,观察拍照显示屏二次电子(SC)和背散射图像(BSE)的图像信号恢复显示,并且信号很稳定,不再出现时有时无现象,为此拍照显示屏无图像信号显示故障排除,电子探针恢复正常工作。


    【小结】:


    由于电镜结构紧凑,内部空间不大,空气散热不佳,加上工作环境比较潮湿,这样就很容造成有些接插件氧化变形造成接触不良等故障,因此在仪器工作室安装空调进行恒温是非常有必要的,若有条件的话最好能加装抽湿机抽湿,这样就可以避免仪器内部受潮引起器件氧化或高压放电等故障。



    2021.9.19
  • }
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  • wccd

    第1楼2021/09/20

    应助达人

    消灭零回帖,自己先顶一下!呵呵!

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