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场发射扫描电镜维护
点击次数:14 更新时间:2025-10-27

                                                                             

                                                                                                场发射扫描电镜维护


       扫描电子显微镜(以下简称扫描电镜)利用高速运动的电子激发试样表面,产生二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子、X射线、透射电子等一系列电子信号,电子信号经过相应的探测器接收、转换,最终将不同部位的信息特征转换为视频信号,进而在屏幕上观察到各种材料的微观形貌(见图1)。扫描电镜主要利用的是二次电子、背散射电子以及特征X射线等信号对试样表面进行分析。由于扫描电镜具有分辨率高、景深大、放大倍数连续可调等优点,故其在材料微观结构表征中发挥了重要作用。

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       扫描电镜可以对不同材料的形貌进行观察和分析。目前许多高校及科研机构均配备了扫描电镜,但该设备不仅价格昂贵,且操作要求严格,需要对其进行细致维护,确保其处于良好的工作状态。在日常使用中,科学管理和规范操作可有效保持扫描电镜的原有性能,延长各种耗材的使用寿命。


1 科学管理


1.1 日常管理

     大型精密仪器设备是从事教学和科研活动的重要工具,其中场发射扫描电镜属于大型精密仪器中的精密贵重仪器,其阴极制造工艺复杂,价格昂贵,需要在高真空度下才能稳定工作。如果真空度降低,会导致阴极氧化加快,因此设备需要常年保持开启状态,以保证镜筒内的真空度维持在10-7Pa量级以上。此外,场发射扫描电镜均需配备不间断电源(UPS),UPS可以保证设备在市电中断时仍能继续运行,避免设备在突然断电时关闭,造成损伤等问题。


      在场发射扫描电镜的日常维护中,操作人员应定期检查仪器设备的工作环境、光学系统、真空系统及附件设施,确保仪器处在最佳工作状态。设备每两个月需要进行一次重新启动,使电脑及电镜器件重新开启一次,避免设备出现卡顿、不顺畅等状况,保证设备正常运行。


     在日常使用过程中,电镜的电子光路系统会逐渐发生偏移。改变测试电压后,电子束方向会出现较大的偏移;电子束偏离镜筒中心时,在较大束斑下无法成像。因此,在使用一段时间后,需要按照操作说明书对仪器进行定期校准,其中包括光路对中、偏移校正、试样台移动校准等校准方法,通过校准使设备维持良好的运行状态。如果自行校准无法完成光路对中,则需要进行机械对中,此项工作技术难度较高,通常需要工程师上门才能完成。


      需特别指出的是,由于学校寒暑假时间较长,扫描电镜管理员应及时关注学校停电消息。如假期期间遇到停电情况,需根据停电时间长短对电镜进行不同方式处理。若停电时长在24h以内,可以采取破真空后,依次在操控电脑界面上左键点击“STOP",最后点击“standby",使设备处于待机状态即可,采取该措施后,电镜配备的UPS可以维持设备运行。如果停电时间超过24h,则需要将设备关闭,待来电后重新开机。


1.2 附件维护保养

1.2.1 配套冷却循环系统

     循环冷却循环系统主要用于电镜内部器件的降温,其工作原理是通过低温水在体系内循环将设备部件产生的热量带走,从而保证设备在较低的温度下稳定运行,冷却水的恒温循环对设备的稳定性、可靠性起着重要作用。循环水应使用纯水,以减少水中杂质的产生,同时需要定期关注水位及水质情况,如果水位下降,要及时进行补加,如果水质出现结垢或者浑浊,需要及时清洗更换循环水,建议每年更换一次循环水。设备前面板下部的散热片及风扇需要定期进行灰尘清理,以避免孔道堵塞,影响设备运行。


1.2.2 空气压缩机

      空气压缩机可以控制电镜的气动阀门,并为减震系统提供压缩空气,随着空气压缩机的使用时间不断延长,其内部的机油会出现损耗,一旦机油液面过低,需要及时进行补加。在工作过程中,空气压缩机吸入了含有部分水分的空气,水分进入到机组内部,伴随机组一系列运作最终会析出为冷凝水,如果冷凝水不及时排出,会导致机组内部发生锈蚀,加速润滑油乳化并造成润滑油特性降低,影响机组运转,所以每周需要通过排水阀排出冷凝水。


1.2.3 机械泵

     机械泵需要长时间连续工作,以保证试样仓维持高真空状态。内部的塑料密封垫圈属于损耗件,在长期使用过程中会出现磨损、老化,因此需要定期进行更换。原则上每年需要联系工程师对密封圈进行更换,如果不及时更换会加重机械泵的磨损,导致无法抽真空,机械泵维修成本会大大增加。


1.2.4 空调外挂机

     为保证扫描电镜和能谱仪的稳定性,扫描电镜及附属部件房间室温均应控制为20℃,空调需要不间断开启,灰尘、飞絮极易在空调外机散热片上堆积。因此,为保证设备正常运行,要求对外机散热片定期进行清理,尤其在春季柳絮漫天的时候,空调外机散热片极易堆积一层厚厚的柳絮,若不及时清理,覆盖的柳絮层不仅会影响外机散热效果,更严重的会导致空调损坏。





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