掃描電鏡(SEM)測試分析是現(xiàn)代分析測試技術(shù)中較為常用的分析方法，可用于表征各種材料的微觀形貌，掃描電鏡如果出現(xiàn)問題或故障，就無法正常工作，且維修成本也很高。多數(shù)情況下，對掃描電鏡出現(xiàn)的故障進行細致檢查后，只要通過簡單的維修即可解決故障問題。在設(shè)備出現(xiàn)故障后，設(shè)備管理員或測試人員要先與設(shè)備廠家工程師溝通交流，確認故障點，逐級檢查，以解決一些簡單的故障問題。這樣既能加深人員對設(shè)備的了解，也能節(jié)省大量的維修費用和縮短維修時間。研究人員針對場發(fā)射掃描電鏡實際使用中出現(xiàn)的故障問題，詳細分析了故障產(chǎn)生的原因，并結(jié)合實際給出了該掃描電鏡的故障解決方案。

1、電源控制系統(tǒng)故障與維修

1.1 常見故障

      掃描電鏡停機后，再開機運行一段時間，直到SEM停止工作，檢查其他設(shè)備,發(fā)現(xiàn)空壓機、水冷機、機械泵等均可正常工作，按下重啟鍵后SEM沒有任何反應(yīng)，SEM各指示燈均不亮，在通電狀態(tài)下檢查SEM后面的電源輸入、輸出部分，從 UPS(不間斷電源)過來的輸入端電壓為220V，但電鏡主機上的輸出端(通過SEM 給其他附件供電的一端)沒有220V的電壓輸出，說明SEM主機上的電源控制部分出現(xiàn)故障。

1.2 故障原因分析和檢查

     在斷電狀態(tài)下，檢查SEM主機后面蓋板上的一排保險絲，用萬用表檢查每根保險絲的通斷狀態(tài)，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)標號為 F15的保險絲已燒壞，更換新的保險絲后，故障問題仍然沒有解決。標號為F15的保險絲是SEM主機電源控制部分線路板上對應(yīng)的保險絲，主要用于保護電源控制系統(tǒng)中220V交流、24V直流的電路。具體電路為：220V的市電輸入，通過一個220V交流轉(zhuǎn)24V交流的隔離變壓器，再經(jīng)過一個整流橋(圓橋)，將交流24V轉(zhuǎn)為直流24V,最終輸出直流24V，為各個控制端的線路板供電。在通電狀態(tài)下，用萬用表檢查，發(fā)現(xiàn)隔離變壓器上無24V交流輸出，判定該隔離變壓器損壞。

1.3 故障排除

      該故障有兩種解決方案，考慮到線路板的布局問題，可以更換同種型號的隔離變壓器；若因設(shè)備陳舊而難以購得同型號的配件，可以考慮在SEM的220V輸入端接入一個220V交流轉(zhuǎn)24V直流的開關(guān)電源。具體連接方式為：將開關(guān)電源220V的輸入端接入SEM上220V的一端，將開關(guān)電源的輸出端接到整流橋(圓橋)的正負端。更換新的隔離變壓器或接入220V交流轉(zhuǎn)24V直流的開關(guān)電源后，故障得以解決，SEM可以正常工作。

2、高壓系統(tǒng)故障與維修

2.1 常見故障

     SEM關(guān)機后正常開機，烘烤完成后開啟燈絲，發(fā)現(xiàn)燈絲無法開啟，關(guān)機重啟后該問題未能解決。

2.2 故障原因分析和檢查

     檢查開機軟件EMServer，發(fā)現(xiàn)高壓箱未識別，考慮是SEM高壓箱處的問題。首先，檢查高壓箱上面的光纖，經(jīng)核查，光纖有亮光，說明光纖沒有問題；其次，在通電狀態(tài)下，檢查高壓上電源輸入部分有沒有220V的電壓輸入，經(jīng)萬用表核查，高壓箱處有220V 的電壓輸入；另外，查看高壓箱的直流輸入部分，在通電狀態(tài)下，用萬用表檢查高壓箱供電的開關(guān)電源，發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源上有220V的輸入，但沒有24V的輸出，也就是說高壓箱上沒有電壓輸入，造成燈絲無法開啟。若開關(guān)電源有220V的輸入，也有24V的輸出，說明是高壓箱內(nèi)部的問題，高壓箱是集成在SEM主機上的，測試人員沒有辦法將其拆開，需請專業(yè)的技術(shù)人員來解決。

2.3 故障排除

      將高壓箱上的開關(guān)電源拆下，首先查看保險絲，發(fā)現(xiàn)保險絲已燒壞，更換新的保險絲并通電后，保險絲還是立即燒壞，說明開關(guān)電源上線路控制部分發(fā)生短路現(xiàn)象，屬于開關(guān)電源內(nèi)部故障。建議更換新的開關(guān)電源，也可將有故障的開關(guān)電源送至專業(yè)的機構(gòu)維修。考慮到時間成本的問題，更換新的開關(guān)電源后，故障得以解決，SEM可正常工作。

3、SEM使用維護建議

     由以上兩個維修實例可以看出：兩次故障出現(xiàn)的原因均為電鏡關(guān)機。SEM關(guān)機后，當再次開機時，開機的瞬間電壓或電流對設(shè)備上的元器件造成一定損傷，容易出現(xiàn)開機失敗的情況。作為設(shè)備管理員或測試人員，做好電鏡的日常維護是非常重要的。一方面，要確保SEM上的電壓穩(wěn)定、純凈，一般用UPS即可解決；另一方面，在SEM開機運行的情況下，減少開機、關(guān)機的次數(shù)，若供電不確定，建議配備小型發(fā)電機，以免停電后再次開啟時SEM出現(xiàn)故障。

4、結(jié)語

     SEM是大型的精密儀器，在使用過程中會出現(xiàn)各種故障，這是不可避免的。一旦出現(xiàn)故障，切不可急于動手，盲目拆卸，必須冷靜思考，與工程師溝通交流，對故障進行分析，確定發(fā)生故障的部位，逐級檢查，找出故障點，從而精準地給出解決方案，排除故障，讓設(shè)備快速地恢復正常工作。

作者：孫秋香，盧慧粉，宋鵬，李丹丹

來源：濟寧市質(zhì)量計量檢驗檢測研究院

來源：《理化檢驗-物理分冊》2024年第4期