飛利浦電子顯微鏡控制電路原理及故障排除

王菲斐

（山西藥科職業學院，太原 030031）

為了提升現代透射電子顯微鏡的分辨率，加速電壓和通過透鏡的電流必須要非常穩定，這就要求電力供應箱中需要具有多個電源，并且特定電壓和電流的偏差幅度不能超過千分之一，這樣才能才能保證電子顯微鏡電路的穩定性。目前，電子光學設計越來越先進，讓更多的用戶只需要接受很少的培訓便能熟練運用電子顯微鏡進行工作，可見數字電子技術和微處理器相關技術在電子顯微鏡中發揮著非常重要的作用。

1 電子顯微鏡控制電路原理

電子顯微鏡主要由電子光學鏡筒、真空系統、必備電子元件以及控制軟件組成，如圖1所示。

圖1 電子顯微鏡的電路控制結構

現代投射電子顯微鏡通常由操作控制臺和控制面板構成，操作控制臺位于垂直鏡筒的上方，并且內部含有真空系統。控制面板安裝在便于操作者使用的地方，顯微鏡完全密封，以便減少外部環境的干擾。顯微鏡還能夠遠程操作，實驗者不需要近距離接觸試驗環境，對實驗者和儀器都有一定的好處。電子顯微鏡使用的電子源，分為鎢電子槍、六硼化鑭電子槍和場發射電子槍三種類型，實驗人員要根據不同的成本和效益狀況對電子源類型進行選擇。電子源最重要的一個特點就是亮度，它很大的程度上決定了成像系統的分辨率與信噪比，場發射電子槍的亮度是鎢發射器的1000倍，但是價格昂貴，在高電流的情況下，鎢電子槍和六硼化鑭電子槍都要優于場發射電子槍。

研究人員將一片待觀察的物體放在電子顯微鏡中，電子束就會反射到這片物體上，從而在另一塊熒光幕上得到一個放大的影像。如果在電子顯微鏡中用感光底片代替熒幕的話，會得到分辨率更高的影像。而一些更加先進的電子顯微鏡，能夠觀察到一些巨分子的結構，這些圖片對科學研究的貢獻是非常巨大的。當然，電子顯微鏡不是萬能的，電子顯微鏡通過電子射線產生不同的散射形成明暗不同的影像，當利用電子束的觀察較厚的物體，如病菌、病毒或其他微小的物體組織，離子顯微鏡效果更佳。離子顯微鏡射線波長更短，氦的離子顯微鏡能夠拍攝到金屬表面的單獨分子運動，這種離子顯微鏡能夠分辨原子之間的空隙，是目前顯微鏡中最先進的一種。

電子鏡筒的基本原理與光學顯微鏡類似，不同的是光學顯微鏡的光源，在電子鏡筒內部被電子槍代替了，玻璃透鏡被電磁透鏡所代替，通過穿過透鏡線圈的電流改變磁透鏡的焦距。另外，熒光屏被目鏡所代替，電子束從電子槍的頂部發出之后，穿過聚光鏡聚集成平行的電子束，然后進行觀察，這個過程中，對樣品厚度一般具有一定的要求，通常厚度控制在5μm甚至更薄。高能電子穿透樣品，物鏡聚焦投射的電子，使投射的鏡頭將樣品的實際尺寸放大，投影到鏡筒底部的設備上。整個過程都是在真空狀態下進行，否則高能電子會與空氣分子發生碰撞從而被擊穿或者吸收。

2 電子顯微鏡控制電路故障排除

2.1 電子顯微鏡日常的維護

首先，保持電鏡室的清潔，并且要使室內的溫度維持在23℃左右，濕度控制在60%甚至更低。要想使溫度與濕度符合要求，可以借助空調、排氣扇等設備加以實現。另外，由于鏡筒長期處于真空的狀態下，如果長時間不使用，每周都需要進行排氣，防止鏡筒出現腐銹現象。

其次，機械泵的油量在窗口油位的水平之上，并用真空計測定排氣的相關性能，從而判斷機械泵油是否需要進行更換。如果用肉眼就能看到窗口油的顏色發生變化，必須立即進行更換。

最后，定期開啟電鏡，檢測其基本功能。每次開啟的時間不能小于1h，防止電氣元件老化。此外，還要檢測電鏡X射線是否出現泄露。

2.2 電子顯微鏡的故障檢修以及排除

2.2.1 故障檢查

如果電鏡出現故障，先判斷電鏡整體結構，然后再逐步檢查，縮小故障范圍，最后確定故障元件并進行故障排除。首先進行初步檢查，如果電鏡出現故障，不盲目的進行檢測，不能帶電檢測，更不能亂拆零件，最好通過直觀方法進行檢查，比如電腦程序是否出現故障、元件是否沒有正常運行等。其次進行分部位檢測，如通過聽聲音判斷故障位置，用鼻子嗅一下判斷元件是否出現燒灼情況，用手觸摸電鏡是否發熱等、最后，進行系統檢測。如果檢查外觀即細節部位均沒有發生故障，需要進行系統檢查，如供電電源是否能夠正常工作、輸入輸出信號是否正常等，確定故障的位置，然后找到故障元件，采集故障排除措施。

2.2.2 故障排除方法

第一，通過儀器進行故障的排除。儀器通常包括信號發生器、萬用表等，儀器故障排除法通常效率較高。

第二，替換故障排除法。替換法是目前大型進口儀器最為準確的檢測方法，因為大型儀器線路圖簡單，元件處于封閉狀態，故障無法正常排除，只能通過替換同型號的線路或者元件進行故障處理。需要注意的是，當采取替換法是，替換元件類型即安插的位置要準確，避免出現短路情況，造成更大的損失。

無論哪種故障排除法，排除工作完畢后不要立即開機，要對電鏡結構進行檢查，確認無誤后再進行開機檢測。

3 結語

從分辨率角度看，電子顯微鏡的分辨率要明顯比光學顯微鏡，但由于光線問題，在電子顯微鏡下很多生物不能被觀察到，并且電子顯微鏡的電子束會對物體造成輻射，因此，需要提高電子顯微鏡中電子槍的亮度以及透明的質量，以便達到更好的實驗效果。