日立電鏡真空系統工作流程分析與故障檢修

季智勇，丁霞，黃效東

江蘇省南通市腫瘤醫院 醫療設備科，江蘇 南通 226361

日立電鏡真空系統工作流程分析與故障檢修

季智勇，丁霞，黃效東

江蘇省南通市腫瘤醫院 醫療設備科，江蘇 南通 226361

本文分析了日立H600型透射電鏡真空系統的工作流程，并就遇到的真空系統問題進行了仔細分析，查找判斷故障點，排除故障，進而討論了在檢修真空系統故障時的一般思路。

透射電子顯微鏡；真空系統；醫療設備維修

電子顯微鏡是非常精密的電子儀器，在醫學中主要應用于分子結構的病理分析，其放大倍數可以達到100萬倍以上，其中真空系統是電子顯微鏡結構中非常重要的組成部分，其性能好壞直接影響到電子顯微鏡的優劣。電子顯微鏡的真空系統一般是由機械泵、擴散泵、真空管道、閥門及檢測系統組成，它用以排除鏡筒中的空氣使鏡筒達到高真空狀態。

1 流程分析

圖1 日立H600型透射電子顯微鏡真空系統結構

日立H600型透射電子顯微鏡采用二級抽真空方案: 機械泵和油擴散泵。一個好的機械真空泵理論上極限真空能達到0.06Pa 以下，實際上很難達到。當達到這個壓力以后，機械泵的抽速就變得越來越低，為了提高抽速，就需要使用油擴散泵， 將油擴散泵和機械泵串聯使用以達到更高的真空度。油擴散泵是利用快速運動的油分子的動能，在一定方向帶走較輕的氣體或水蒸氣分子，這樣就把殘留的一些氣體分子從真空系統中移走。

日立H600型透射電子顯微鏡真空系統分為上真空和下真空兩個部分（如圖1所示）。當電源接通后，下真空部分V2閥打開，機械泵RP1開始給照相室CAMERA部分預抽真空，當皮拉尼PI1測量到真空度達到20Pa時，V2閥關閉，V3閥打開，機械泵RP1給油擴散泵DP1預抽真空，當真空度達到13Pa，擴散泵內油溫達到85℃時，延遲15s后V1閥打開，抽真空程序繼續進行；上真空部分先是V10閥工作，緊接著V6閥也打開工作，機械泵RP2分別對柱體COLUMN和槍體GUN抽真空，當皮拉尼PI2測量到柱體COLUMN真空度達到20Pa時，V6閥關閉，V7閥打開，機械泵RP2給油擴散泵DP2預抽真空，當真空度達到13Pa，擴散泵DP2內油溫達到85℃時，延遲15s V5閥打開，抽真空程序繼續進行；當皮拉尼PI3測量到槍體GUN真空度達到13Pa時，V9閥、GV閥打開，抽真空程序繼續進行，直至真空度達到1.3Pa時，CV閥也打開，此時V1閥、V3閥、V5閥、V7閥、V9閥、CV閥全部打開工作，上下真空系統完全連通， 最終將獲得高真空。當潘寧規PE測得真空度達到0.07Pa時，此時兩個真空指示燈CAMERA和HIGH VAC點亮，表示高真空度已經達到工作要求。

2 故障檢修

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

開機后，機械泵工作正常，擴散泵油溫正常，真空指示表EVAC METER照相室檔指示在10～2Pa，柱體及槍體檔指示在表頭最左邊，不能顯示真空度。

2.1.2 故障分析與排除

首先觀察電鏡右邊柜子里的下真空控制板PC12板，上面V1、V3指示燈正常點亮，說明下真空工作狀態正常。上真空控制板PC42板上V10、V6點亮，抽很長時間也不能轉換成V7，懷疑機械泵真空不良，將RP1和RP2對調后，下真空仍然正常，故障現象依舊，說明兩只機械泵和抽真空管道均沒有問題，將機械泵復位。檢查控制板PC42板，將控制開關SW1從AUOT撥到MANU，進入手動控制狀態，通過手動控制開關的通斷對每個閥門的受控制情況進行檢查，閥門工作正常，可以排除閥門及邏輯控制電路部分故障。

下面重點檢查真空度測量電路。真空度測量電路是由皮拉尼測量電橋和放大器組成，皮拉尼PI2和電阻R2、R3、R4及電位器VR1組成一個惠氏電橋，在大氣狀態下，通過調節VR1，使真空表頭指針歸零。運算集成電路IC24的1、2、3腳組成的放大器和調整管Q1組成放大器，放大測量電橋的輸出電壓。在剛開機的時候，真空度較低，氣體分子比較多，熱傳導良好，溫度下降，使電橋失去平衡。IC24的1腳輸出電壓較高，因而增大了電橋的供電電壓V0（圖上標注為M點），可以維持皮拉尼的溫度。隨著真空度升高，氣體分子減少，熱傳導能力變差，溫度升高，電橋趨于平衡，IC24的1腳輸出電壓降低，電橋供電電壓V0下降，使皮拉尼的溫度不再升高。而M點電壓的變化反映了真空度的變化，直接驅動真空指示表指示真空度。

由此可見，測量下真空控制板上M點電壓，剛開機時有5V，隨著真空度的上升，逐漸降低至0.6V左右，并且保持不變。而上真空板上M點電壓一直為0V，懷疑皮拉尼PI2開路，用萬用表測量阻值為13.6Ω，將PI2和PI3對換，故障依舊，更換IC24，故障依舊，更換Q1，原機器用的是日立的C4384，拆下來測量發現斷路，用3DK4C代替，并將真空指示表頭調零，工作正常。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

開機后，機械泵工作正常，柱體及槍體檔真空正常，但照相室真空不良，達不到13.3Pa。

2.2.2 故障分析與排除

從現象可以看出，上真空系統基本正常，問題在下真空系統部分。觀察控制板上V2燈亮，過一段時間后能夠轉換成V3，但V1閥一直不能打開工作。先懷疑機械泵不良，上下對調后故障依舊，在更換抽氣管時發現里面有些油漬，考慮可能是油倒吸進真空管道，造成污染，導致真空度達不到要求。

先用抹布拭去油漬，再用無水乙醇清洗，最后用綢布擦拭干凈，晾干。然后查找返油的原因。每次使用完畢后，下真空部分通過LV2排氣，工作流程是：開機后，100V電壓通過D1給大電容C2（470μ）充電，關機時通過Q2、Q3、D5和V3閥門控制的繼電器的一組觸點給LV2閥的OPEN線包供電，從而打開LV2閥門，泄放真空。可以考慮是LV2沒有工作，檢查繼電器，發現觸點接觸不好，調整觸點位置，關機時能聽到LV2工作，故障排除。

為了防止以后再次出現返油現象，在機械泵進氣口處安裝了GYC-JQ25型高真空電磁壓差式充氣閥，這樣每次關機時，此閥門關閉，杜絕了返油現象。

3 經驗總結

電子顯微鏡的真空系統如果不良，將對電鏡的工作狀態產生諸多不良影響，比如造成高壓不穩定、不能正常工作、腐蝕燈絲縮短燈絲壽命、污染樣品等。真空系統的整個組成部分均有可能出現問題，可以采取多種手段進行檢漏和故障分析，相同的部件可以采用調換法，如上下真空部分的機械泵、真空測量部分的皮拉尼等。對真空管道可以采用看、聽、摸、聞的方法確定漏氣部位。

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Working Process Analysis and Maintenance of Hitachi Electron Microscope Vacuum System

JI Zhi-yong, DING Xia, HUANG Xiao-dong
Medical Equipment Department, The Tumor Hospital of Nantong City, Nantong Jiangsu 226361, China

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.06.045

1674-1633(2011)06-0116-02

2010-11-12

作者郵箱：joyer99@126.com