飛利浦EM208S透射電子顯微鏡故障維修三例

倪少石

聯(lián)勤保障部隊第九〇〇醫(yī)院醫(yī)學工程科 （福建福州 350025）

透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）可以觀察到在光學顯微鏡下無法觀察到的亞顯微或者超微結構，已廣泛運用于臨床病理診斷中[1-4]。飛利浦EM208S型TEM主要由真空電路系統(tǒng)（VSE）、鏡柱（column）、電子槍發(fā)射裝置（EGEU）、電源電流控制柜（CRU）、主控單元（MCU）5個部分組成[5-7]。現(xiàn)介紹飛利浦EM208S型TEM的3例常見故障排查方法及預防性維護措施，以期在TEM相似故障排查與設備維護保養(yǎng)中，為同行提供參考。

1 故障1

1.1 故障現(xiàn)象

MCU顯示屏顯示“No Signal”，設備無法執(zhí)行光路系統(tǒng)抽真空操作及后續(xù)臨床檢查。

1.2 維修過程

正常情況下，MCU顯示屏用于監(jiān)控TEM設備的基本參數(shù)，包括各真空腔內真空度、熱交換裝置內液體流速、彌散油泵泵油溫度、2個真空泵和6個電磁閥的工作狀態(tài)以及顯示系統(tǒng)警告和錯誤代碼。在排除顯示屏設備本身故障后，檢查顯示信號源是否有問題。顯示信號源由MCU提供，經檢查發(fā)現(xiàn)：MCU的 220 V交流供電正常；MCU開機后，未有正常啟動主板蜂鳴器發(fā)出的“嘀嘀”聲；MCU內部存儲模塊機械運轉正常。綜上初步判定故障產生于MCU內部PCB板件上，包括主板、臨時寄存器、顯示輸出模塊以及各種設備定制I/O板件。

分別對各個PCB板件進行拔插、接口清理和同規(guī)格產品替代互換驗證后，將故障點縮小到臨時寄存器上，包括臨時寄存器本身故障和（或）主板臨時寄存器插槽接口故障。MCU內部包含有2個臨時寄存器，利用同規(guī)格同型號的正常臨時寄存器替代后，MCU開機正常，顯示器顯示內容正常。但是經過多次開關機測試后，設備開機率僅穩(wěn)定在70%左右，再次對臨時寄存器金手指和主板插槽接口進行細致處理后，開機率無顯著提高。

遵循“設備不能帶病工作”的原則，決定更換同規(guī)格型號MCU主板來隔離問題[7]。因原廠主板不單獨出售，最小配件為整個MCU，價格昂貴；同時市面無法購得同規(guī)格同型號的主板，故轉向尋找相關兼容主板進行替代。研究MCU的硬件規(guī)格和系統(tǒng)軟件框架后，發(fā)現(xiàn)原主板除了臨時寄存器、顯示輸出模塊以及信息存儲器以外，還有3塊定制PCB板件，分別使用ISA和 PCI接口和主板進行通信。維修人員決定利用帶有4個ISA接口和2個PCI接口的工控主機替代原有的MCU主板，其余硬件設備直接從舊機器上移植到新主板平臺上。嘗試啟動新MCU，主板可以正常點亮，原有系統(tǒng)軟件兼容新主板平臺，無報錯，進行多次開關機測試后，確認故障完全排除。

2 故障2

2.1 故障現(xiàn)象

電源電流控制柜CRU機柜故障，故障提示“Check LEDs in CRU”。

2.2 維修過程

故障提示要求檢查CRU機柜內部的LED指示燈狀態(tài)。CRU機柜包含電流調制器（CR）和電流調制供電（CRS）兩個部分，CR包括8塊抽拉式PCB板，按照實際情況從左到右排列依次為QCR.GA、QCR.BA、QCR.SO、DCR.CL、DCR.PL、OCR、CRIR、CRPS，上方為電流調制放大板CRPT，后方為電流調制背板CRBP板。QCR、DCR和OCR分別為四倍電流調節(jié)器、雙電流調節(jié)器、目標電流調節(jié)器。QCR.GA可調制GUX、GU Y、GLX和GLY 4個電子槍電流束改變位移；QCR.BA 可調制BUX、BUY、BLX和BLY 4個束調管的電流；QCR.SO可調節(jié)CSA、CSB、OSA和OSB上的電流，改變聚光鏡和目鏡的消散效果；DCR.CL可控制1號和2號聚光鏡的聚光效果；DCR.PL分別對中間鏡和透射鏡進行調整；OCR單獨控制目鏡。

CRS包含兩組變壓器和多組整流濾波模塊，通過X4接口給CR提供+350 V 、+30 V、+20 V、-20 V、+6 V和-6 V的6組直流電源。再通過CR內的CRPS板進行調壓穩(wěn)壓處理，輸出+24 V、+15 V、-15 V、+5 V和-5 V的直流電源給CR上其他PCB板使用。

檢查整個CRU機柜，CR中8塊可抽拉式的PCB上共有9個電源供電狀態(tài)LED指示燈，只有QCR.GA上的LED指示燈顯示正常，其余8個均不亮。經驗推測，同時損壞5塊PCB板屬于小概率事件，故懷疑是公共輸入組件或者輸出組件出現(xiàn)故障。根據(jù)維修手冊中的電路框圖所示，QCR、DCR和OCR這3個分類PCB板塊（共6塊）都受到CRIR上D9、D10和D11這3塊芯片（型號都為74HCT374）上的信號管腳D[0…23]傳來的數(shù)字信號控制。

檢測輸入組件部分，CRIR板上X[3…16] 這14個測量點所測得的電壓數(shù)據(jù)與正常狀態(tài)下所記錄的電壓值進行對比，所有電壓示數(shù)都在誤差允許范圍，排除CRIR問題。再測量PCB板上的+24 V、+15 V、-15 V、+5 V和-5 V直流電壓均正常，可排除輸入組件供給信號和電源問題。

檢測輸出組件部分，QCR、DCR和OCR這3個分類PCB板塊都是通過產生一個驅動信號，驅動CRPT上的MOSFET元器件（型號均為IRFPG50）來控制物鏡、透射鏡、聚光鏡1、聚光鏡2及中間鏡所對應功能模塊的電流。拆開CRU機柜頂蓋，發(fā)現(xiàn)CRPT板上沾染油跡，懷疑此前電鏡操作員在執(zhí)行彌散油泵ODP 加油操作時，誤將油料撒至CRU機柜頂部，后侵入CRPT板面。用蘸有95%酒精的棉簽對PCB板進行清潔，在清潔過程中發(fā)現(xiàn)其中有兩顆MOSFET（IRFPG50）的D腳和S腳有虛焊的痕跡，可用螺絲刀輕輕挑起。處理好油跡和虛焊問題后，CRU柜里的所有電源供電狀態(tài)LED指示燈均恢復正常，故障排除。

3 故障3

3.1 故障現(xiàn)象

嘗試對光路系統(tǒng)進行抽真空操作，立即顯示故障提示“Vacuum Failure：Cooling Water Temperature Too High”，即熱交換裝置內液體溫度過高，無法進入正常抽真空程序。

3.2 維修過程

鏡柱內燈絲、彌散油泵ODP和CRPT板發(fā)熱量巨大，需要通過熱交換裝置進行散熱。查閱維修手冊中熱交換裝置水路循環(huán)圖發(fā)現(xiàn)：循環(huán)水路在經過流速計后分成3條支路，分別幫助鏡柱內的燈絲、彌散油泵ODP、CRPT板上功率元器件進行散熱；系統(tǒng)配置1個流速計和3個水溫度傳感器對整個水路循環(huán)狀態(tài)進行監(jiān)測，3個水溫傳感器T1、T2和T3（型號均為PT100）分別安裝在鏡柱內燈絲、彌散油泵ODP和CRPT板附近的水路循環(huán)中。

熱交換裝置由1臺水冷機和1套貫穿于設備內部的水循環(huán)管路組成，使用純凈水作為熱交換介質。檢查發(fā)現(xiàn)：水冷機的水溫與設定溫度一致，均為22 ℃；為觀察水流速度卸開熱交換裝置的進水口，發(fā)現(xiàn)水流噴涌而出；設備自帶的流速計指示浮標在標準范圍內。因此，可排除熱交換裝置故障問題。

檢查流速計在CRPT板上對應的D502斯密特觸發(fā)器（型號為74HCT14），6腳輸出低電平，導致H501發(fā)光二極管導通發(fā)亮，排除流速計信號異常和本身故障問題。水溫度傳感器T1、T2和T3（型號均為PT100）和真空度測量板 （VM板）上的N1B差分放大器連接，根據(jù)其7腳的電壓值，和溫度換算公式V=0.2×T[V，℃]，換算出來的溫度數(shù)值只有T2（用于監(jiān)測彌散油泵ODP），超出正常溫度范圍。卸下彌散油泵ODP支路的全部橡膠管路和金屬接頭，逐個清理排查，發(fā)現(xiàn)其中1個90°金屬接頭已被不明黑色雜物完全堵塞，懷疑黑色雜物為高壓水管內壁脫落物。清理所有金屬接頭，購置高壓管路對所有主路和支路舊管進行更換。重新啟動設備，故障提示消失，抽真空程序正常啟動，故障排除。

4 討論

帶有精密部件的醫(yī)療設備在使用初期的磨合階段過后，會經歷一段時間的穩(wěn)定工作階段，隨著工作時間和年限的增加，逐漸進入故障頻發(fā)階段，此階段的故障容易出現(xiàn)在設備的電子元器件性能不穩(wěn)定以及各種水路管路是否暢通方面，特別是散熱系統(tǒng)，因此，熟悉設備的原理是維修的基礎[8-11]。此外，我們還要正確地對機器進行維護保養(yǎng)、除垢、除塵，對環(huán)境進行溫濕度監(jiān)測，利用預防性維護降低故障發(fā)生率。而當故障出現(xiàn)時，操作人員能處理大多數(shù)警告和故障提示，或在工程師電話指導下解決故障，只有少數(shù)故障提示需要工程師現(xiàn)場解決。工程師需根據(jù)故障提示查找相關技術資料，冷靜分析故障原因，逐一排查，縮小范圍，才能從根本解決問題，延長設備的使用壽命，保證臨床工作質量，從而更好地服務患者[12-13]。