劉彥雄，卞龍春

(云南大學(xué) 化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院,現(xiàn)代分析測(cè)試中心，云南 昆明 650091)

透射電子顯微鏡經(jīng)過(guò)近百年的快速發(fā)展，如今在分辨率不斷提高的前提下，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，不僅能夠觀察到原子級(jí)別的單原子成像，還可以通過(guò)加裝原位樣品桿從而原位觀察樣品的反應(yīng)過(guò)程等，為材料的研究提供了更為精準(zhǔn)的觀察手段。目前主要有光源為六硼化鑭，場(chǎng)發(fā)射和球差電鏡三個(gè)等次，其基礎(chǔ)功能有一定的相似性，均可觀察到高分辨晶格像以及電子衍射等，而作為普通的透射電子顯微鏡在為球差電鏡作為樣品篩選前置電鏡依舊能夠在材料領(lǐng)域發(fā)揮很大的作用。作為大型儀器操作人員，不僅要有過(guò)硬的操作技術(shù)，能夠通過(guò)透射電鏡捕獲樣品真實(shí)細(xì)微結(jié)構(gòu)信息，還需要有對(duì)大型儀器基本故障維修維護(hù)的能力[1-4]。目前，由于大型儀器大多為進(jìn)口設(shè)備，國(guó)內(nèi)雖然配備了一定數(shù)量的工程師，但由于儀器總量較大，個(gè)性化問(wèn)題較多[5-9]，加之大型儀器集成化較高，配件需從國(guó)外采購(gòu)，周期太長(zhǎng)，大大降低了儀器的使用效率，也阻礙了學(xué)校教學(xué)科研的發(fā)展。本文主要介紹測(cè)角臺(tái)傳感器故障導(dǎo)致鏡筒V1和 V2閥門(mén)不能順利開(kāi)啟(圖1)，使燈絲無(wú)法打開(kāi)而致使儀器無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)傳感器原位校正，使樣品桿劃入銅管后，傳感器能夠順利歸位，從而快速使儀器恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。

圖1 V1和 V2閥門(mén)故障示意圖

1 故障現(xiàn)象

儀器正常開(kāi)啟后，通過(guò)合理設(shè)置參數(shù)，將單傾樣品桿推入銅管后，打開(kāi)燈絲，儀器能夠正常使用，但是切換為雙傾樣品桿時(shí)，首先將雙傾樣品桿推入銅管處，其次插入雙傾樣品桿傳輸線(TL-Y)，然后選擇單傾雙傾模式，不到 1 min，其儀器發(fā)出“滴滴滴”的報(bào)警聲，此時(shí)意識(shí)到雙傾桿出現(xiàn)故障，并出現(xiàn)圖2提示的故障。經(jīng)咨詢(xún)工程師，可能由于測(cè)角臺(tái)換雙傾樣品桿時(shí)，未先調(diào)節(jié)模式為雙傾模式導(dǎo)致，拔出樣品桿后確實(shí)發(fā)現(xiàn)樣品頭已有一定偏轉(zhuǎn)。但是經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)整雙傾臺(tái)傾轉(zhuǎn)角度，使TX和TY均為0，此時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使嚴(yán)格按照(1)選擇雙傾臺(tái)模式，(2)推入雙傾樣品桿，(3)連接雙傾樣品桿傳輸線(TL-Y)的操作程序，其V1和V2閥門(mén)依舊無(wú)法正常開(kāi)啟。

圖2 測(cè)角臺(tái)報(bào)錯(cuò)提示圖

2 故障分析

根據(jù)上述現(xiàn)象描述，我們進(jìn)行了故障分析。由于儀器處于運(yùn)行狀態(tài)，故排除了真空度對(duì)其的影響。具體其他其可能的原因有：①樣品桿推入后，可能對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞。因?yàn)闃悠放_(tái)已經(jīng)有一定偏轉(zhuǎn)，在將樣品桿推入銅管后，可能造成樣品桿頭部扭曲部分與鏡筒內(nèi)部發(fā)生碰撞，致使儀器出現(xiàn)故障。②空氣壓縮機(jī)氣壓不足，導(dǎo)致其V1和 V2閥門(mén)沒(méi)有受到足夠的壓力而無(wú)法開(kāi)啟。③雙傾樣品桿把手處黑色傳感器1線路接觸不良，導(dǎo)致將雙傾樣品桿推入銅管后，儀器無(wú)法正常識(shí)別樣品桿是否真正進(jìn)入鏡筒。④銅管左側(cè)缺口處黃色傳感器2(圖3)受到樣品桿中部凸起物銷(xiāo)釘(圖4)擠壓，導(dǎo)致傳感器2卡死，造成樣品桿進(jìn)入銅管后，儀器無(wú)法捕捉到傳感器的信號(hào)，默認(rèn)樣品桿還未到位。從而沒(méi)有給指令到V1和V2閥，致使V1和 V2閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟。

圖3 傳感器1和傳感器2以及其傳感器連接線(黃色虛線)示意圖

圖4 樣品桿傳感器1和銷(xiāo)釘位置示意圖

3 故障排除

針對(duì)分析出的幾種可能原因，采用排查分析法：①由于雙傾樣品桿樣品臺(tái)頭部已經(jīng)有一定的偏轉(zhuǎn)，因此樣品桿在進(jìn)入儀器后，可能對(duì)鏡筒造成損壞。因此，我們將樣品臺(tái)歸位到TX和TY均為0值，此時(shí)換單傾樣品桿探究單傾樣品桿的插入是否也會(huì)出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)測(cè)試，單傾樣品桿推入銅管后，儀器各項(xiàng)指標(biāo)均顯示正常，但是V1和V2閥門(mén)仍無(wú)法開(kāi)啟，故排除樣品桿頭部扭曲部分與鏡筒內(nèi)部發(fā)生碰撞致使儀器出現(xiàn)故障的可能。②當(dāng)樣品桿插入或者拔出銅管時(shí)，儀器除V1和V2閥沒(méi)有相應(yīng)的變動(dòng)后，其他對(duì)應(yīng)閥門(mén)都會(huì)有所響應(yīng)，且查看空氣壓縮機(jī)指示值后，發(fā)現(xiàn)均為正常壓力值，說(shuō)明空氣壓縮機(jī)并沒(méi)有出現(xiàn)故障。③檢查樣品桿黑色傳感器1(圖2)片是否在正確位置(有時(shí)會(huì)有所偏轉(zhuǎn))，并將其表面擦拭干凈，檢查傳感器片處線路是否接觸良好。經(jīng)查驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)此黑色傳感器1卡槽(圖3)位置并沒(méi)有出現(xiàn)線路斷損等問(wèn)題。為進(jìn)一步核實(shí)，將樣品桿插入，拔動(dòng)此傳感器線路，發(fā)現(xiàn)V1和V2閥并未開(kāi)啟，故排除此故障。④經(jīng)過(guò)前幾步的排除，我們將希望寄托在銅管左側(cè)缺口處黃色傳感器2部位，但是由于之前墊片的遮擋，并未發(fā)現(xiàn)此黃色片實(shí)為傳感器2。通過(guò)傳感器1線路觀察，發(fā)現(xiàn)其與黃色傳感器2處連接，并連接到V1和V2閥，因此利用彎頭鑷子拔動(dòng)黃色傳感器2(圖3)，發(fā)現(xiàn)傳感器2發(fā)生卡死現(xiàn)象。當(dāng)用鑷子拔動(dòng)時(shí)，此時(shí)的黃色傳感器2會(huì)彈起，此時(shí)伴隨著V1和V2閥的開(kāi)啟，儀器恢復(fù)到正常狀態(tài)，可以正常運(yùn)行測(cè)試。

4 討論

由于V1和V2閥不能正常開(kāi)啟，導(dǎo)致儀器無(wú)法運(yùn)行。經(jīng)過(guò)多年的操作與維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組人員對(duì)故障可能出現(xiàn)的原因進(jìn)行了故障分析，具體思路為真空度影響，空壓機(jī)輸出壓力不足，樣品桿傳感器1和傳感器2無(wú)法設(shè)別等原因。最終發(fā)現(xiàn)其真實(shí)原因?yàn)辄S色傳感器2由于樣品桿中部金屬凸起物銷(xiāo)釘擠壓傳感器2以及此處數(shù)年沉積污漬的影響，導(dǎo)致傳感器2發(fā)生卡死現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)清理污漬，拔動(dòng)傳感器2使其恢復(fù)至原位，此時(shí)V1和V2閥即可正常開(kāi)啟，儀器也能夠快速進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)。此問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)，解決了困擾機(jī)組人員數(shù)久的煩惱，為作為其他平臺(tái)透射電子顯微鏡操作者具有一定是的參考價(jià)值。