孫秋香,盧慧粉,宋慶軍,宋 鵬 (濟寧半導體及顯示產品質量監督檢驗中心,濟寧 272000)

摘 要:介紹了掃描電鏡系統的各輔助設備常見的故障及解決辦法。檢驗管理人員做好各輔助 設備的維護保養,了解各設備的故障點,能夠快速、低成本地解決故障問題,有效保障測試工作的正 常進行。

關鍵詞:掃描電鏡;輔助設備;故障分析;維護保養 中圖分類號:TH89 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2021)02-0054-03

掃描電鏡分析是現代分析測試技術中較為常用 的分析手段,用于研究各種材料的微觀形貌[1]。掃描 電鏡也是測試分析中投入比較大的儀器,一旦出現故 障,不僅無法正常工作,維修費用也是不可小覷的。 維持整個系統的正常運行,要求使用者和管理者不僅 要掌握設備的使用,而且要掌握整個測試系統的組 成,了解系統中每個輔助設備甚至各部件的作用與組 成,才能對運行過程中出現的問題、故障進行分析處 理,盡可能地節約時間、降低維修成本,保證系統的正 常運行與測試。筆者在工作過程中總結了一些掃描 電鏡系統中各輔助設備的故障分析及解決方法。

1 掃描電鏡系統中各輔助設備的故障分析 及解決方法

1.1 不間斷電源

鑒于掃描電鏡設備價格昂貴,往往在安裝使用 時需配備不間斷電源(UPS電源)。一方面是在供 電電壓過大或太低時,對設備提供保護,同時當供電 中斷時,UPS電源中的蓄電池輸出的直流電變換成 交流電持續給設備供電,避免突然斷電給設備造成 損害;另一方面配備 UPS電源可避免在檢測過程中 造成試驗中斷導致數據不完整及數據結果的丟失。 在正常工作中,UPS電源相對來說不容易出現 故障,但要特別關注電源中蓄電池的續航能力,以免 對設備造成不必要的損害。另外,UPS電源中若出 現故障,現象是 UPS電源無法啟動,往往從兩方面 查找原因。首先查看保險絲,若是保險絲燒壞,更換 即可;保險絲若沒問題,就要考慮控制部分,即主電 路板,此時可用萬用表查看電路板上是否有損害的 元器件,與設備工程師溝通出現的問題故障,分析查 找原因。對于使用者或管理者來說,電路板出現故 障,就需要專業人員來協助維修或更換[2]。

1.2 冷卻循環設備

冷卻水循環是掃描電鏡系統中必不可少的,主 要是用于冷卻掃描電鏡工作中的各部件,如掃描電 鏡鏡筒過熱將造成物鏡過熱,會引起圖像的漂移,嚴重影響圖像的分辨率[3]。冷卻水循環系統主要由水 箱、循環水泵、制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器、散熱風 扇和控制器等部件組成[4]。 使用過程中,冷卻水循環系統常出現的故障為 水壓異常、冷卻水溫度過高、設備不工作。出現水壓 異常,往往首先考慮循環水中是否有微生物沉淀,各 閥門或濾芯(網)是否有堵塞的情況,此時通過更換 去離子水、清理污垢、更換濾芯,問題基本可解決[5]。 水溫過高,首先要檢查水壓是否正常,若水壓正 常,就要考慮制冷系統是否出現故障。制冷系統部 分主要是制冷壓縮機和控制部分,一般來講,壓縮機 本身不會發生故障,易出現故障的主要是控制部分, 壓縮機不工作是由于控制部分熱保護繼電器與壓縮 機連接的觸頭損壞造成的,更換繼電器后,即可恢復 正常[6]。制冷控制部分主要是由各種各樣的元器件 組成的集成電路,每一個元器件都承擔著不同的控 制功能,當控制部分出現問題時要逐一排查,搞清楚 每個元器件的功能作用,才能找對問題所在,及時維 修更換。 另外,設備不工作還應考慮的一個點就是電磁 閥,常見故障主要是電磁閥不能正常開啟、工作。這 種情況要考慮以下幾個原因:電源電壓太低,導致電 磁閥不能正常工作;電路接觸不良或線圈短路(可用 萬用表檢驗);電磁閥芯片有異物,芯片卡住,導致閥 門不能正常關閉;進出口壓力差大于開閥能力,使電 磁閥不能開啟;電磁閥的密封墊片損害或滑閥磨損 造成空氣壓力不足,使得電磁閥的啟動困難。電磁 閥是水冷設備中較小的一個配件,但也是不容忽視 的,針對以上不同的故障問題,采取不同的應對措 施,電磁閥的故障就可以解決了。

1.3 機械泵

掃描電鏡對真空的要求很高,通過分級抽真空 的方式來達到高真空狀態。一般是由機械泵、分子 泵、離子泵來完成的。這里主要針對機械泵的故障 進行分析。機械泵故障主要表現為機械泵工作異 常,設備不間斷工作或出現異常聲音或設備停止工 作,異常工作會導致電鏡前級真空達不到要求,分子 泵無法 啟 動,電 鏡 達 不 到 要 求 的 真 空 度,無 法 工 作[7]。 機械泵故障(以無油干泵為例)主要考慮兩方面 的原因,一方面考慮密封圈,密封圈老化或損壞會導 致機械泵漏氣,機械泵不間斷工作、長時間工作會使 機械泵過熱停止工作,此時更換密封圈即可解決問 題;另一方面考慮電機、軸承問題,可以在泵不轉時 用手轉動聯軸器,若聯軸器轉動困難或不轉,要考慮 軸承器或旋片變形卡住,軸承磨損或旋片變形均需 要更換新的軸承或旋片[8]。

1.4 空氣壓縮機

為了保障掃描電鏡的工作穩定性和正常運行, 需要用壓縮空氣充入減震裝置,減少震動,另外設備 中的氣動裝置亦需要壓縮空氣來保證氣門的開啟和 關閉。此時,配備空氣壓縮機是必不可少的,主要是 由電機、壓力表、排氣閥、單向閥(吸氣閥)、氣缸等組 成。 使用過程中,常出現的故障是壓力不夠、漏氣, 造成設 備 啟 動 頻 繁 導 致 設 備 過 熱 保 護,停 止 工 作[9-11]。空壓機漏氣是常見的故障問題,首先要檢 查漏氣點,根據漏氣點的位置查找原因。一般來說, 容易漏氣的是單向閥和排氣閥處。單向閥漏氣一方 面是單向閥內有異物,氣流不流暢,導致漏氣、壓力 達不到要求,清除異物便可解決問題;另一方面是單 向閥損壞,更換新的單向閥即可解決問題。排氣閥 漏氣往往是部件損害導致的,排氣閥片密封不嚴、 彈簧過軟或折斷均會導致漏氣,此時應更換新的彈 簧或排氣閥部件即可解決問題。

2 掃描電鏡系統各輔助設備的維護保養

為了維持掃描電鏡工作的最佳狀態,獲得良好 的圖像質量和分析結果,重視掃描電鏡系統的日常 維護保養,能夠及早發現和解決潛在問題,降低維修 成本。掃描電鏡的維護往往比較重視電子光學系統 和真空系統,對于保障掃描電鏡正常工作的輔助設 備則往往被忽視。各輔助設備的正常運行才能保障 測試工作的正常進行,這部分的維護保養工作應引 起重視。表1列舉了各輔助設備需維護保養的項 目。

3 結束語

掃描電鏡測試系統的正常運行,離不開各設備 的輔助支持,UPS電源、機械泵(真空泵)、空氣壓縮 機、水冷設備的正常工作保障了掃描電鏡的正常測 試。檢驗管理人員作好各輔助設備的維護保養,了 解各設備的故障點,能夠快速、低成本地解決故障, 有效保障了測試工作的正常進行。

來源：材料與測試網