季智勇,丁霞,黄效东
江苏省南通市肿瘤医院 医疗设备科,江苏 南通 226361
日立电镜真空系统工作流程分析与故障检修
季智勇,丁霞,黄效东
江苏省南通市肿瘤医院 医疗设备科,江苏 南通 226361
本文分析了日立H600型透射电镜真空系统的工作流程,并就遇到的真空系统问题进行了仔细分析,查找判断故障点,排除故障,进而讨论了在检修真空系统故障时的一般思路。
透射电子显微镜;真空系统;医疗设备维修
电子显微镜是非常精密的电子仪器,在医学中主要应用于分子结构的病理分析,其放大倍数可以达到100万倍以上,其中真空系统是电子显微镜结构中非常重要的组成部分,其性能好坏直接影响到电子显微镜的优劣。电子显微镜的真空系统一般是由机械泵、扩散泵、真空管道、阀门及检测系统组成,它用以排除镜筒中的空气使镜筒达到高真空状态。
图1 日立H600型透射电子显微镜真空系统结构
日立H600型透射电子显微镜采用二级抽真空方案: 机械泵和油扩散泵。一个好的机械真空泵理论上极限真空能达到0.06Pa 以下,实际上很难达到。当达到这个压力以后,机械泵的抽速就变得越来越低,为了提高抽速,就需要使用油扩散泵, 将油扩散泵和机械泵串联使用以达到更高的真空度。油扩散泵是利用快速运动的油分子的动能,在一定方向带走较轻的气体或水蒸气分子,这样就把残留的一些气体分子从真空系统中移走。
日立H600型透射电子显微镜真空系统分为上真空和下真空两个部分(如图1所示)。当电源接通后,下真空部分V2阀打开,机械泵RP1开始给照相室CAMERA部分预抽真空,当皮拉尼PI1测量到真空度达到20Pa时,V2阀关闭,V3阀打开,机械泵RP1给油扩散泵DP1预抽真空,当真空度达到13Pa,扩散泵内油温达到85℃时,延迟15s后V1阀打开,抽真空程序继续进行;上真空部分先是V10阀工作,紧接着V6阀也打开工作,机械泵RP2分别对柱体COLUMN和枪体GUN抽真空,当皮拉尼PI2测量到柱体COLUMN真空度达到20Pa时,V6阀关闭,V7阀打开,机械泵RP2给油扩散泵DP2预抽真空,当真空度达到13Pa,扩散泵DP2内油温达到85℃时,延迟15s V5阀打开,抽真空程序继续进行;当皮拉尼PI3测量到枪体GUN真空度达到13Pa时,V9阀、GV阀打开,抽真空程序继续进行,直至真空度达到1.3Pa时,CV阀也打开,此时V1阀、V3阀、V5阀、V7阀、V9阀、CV阀全部打开工作,上下真空系统完全连通, 最终将获得高真空。当潘宁规PE测得真空度达到0.07Pa时,此时两个真空指示灯CAMERA和HIGH VAC点亮,表示高真空度已经达到工作要求。
2.1 故障一
2.1.1 故障现象
开机后,机械泵工作正常,扩散泵油温正常,真空指示表EVAC METER照相室档指示在10~2Pa,柱体及枪体档指示在表头最左边,不能显示真空度。
2.1.2 故障分析与排除
首先观察电镜右边柜子里的下真空控制板PC12板,上面V1、V3指示灯正常点亮,说明下真空工作状态正常。上真空控制板PC42板上V10、V6点亮,抽很长时间也不能转换成V7,怀疑机械泵真空不良,将RP1和RP2对调后,下真空仍然正常,故障现象依旧,说明两只机械泵和抽真空管道均没有问题,将机械泵复位。检查控制板PC42板,将控制开关SW1从AUOT拨到MANU,进入手动控制状态,通过手动控制开关的通断对每个阀门的受控制情况进行检查,阀门工作正常,可以排除阀门及逻辑控制电路部分故障。
下面重点检查真空度测量电路。真空度测量电路是由皮拉尼测量电桥和放大器组成,皮拉尼PI2和电阻R2、R3、R4及电位器VR1组成一个惠氏电桥,在大气状态下,通过调节VR1,使真空表头指针归零。运算集成电路IC24的1、2、3脚组成的放大器和调整管Q1组成放大器,放大测量电桥的输出电压。在刚开机的时候,真空度较低,气体分子比较多,热传导良好,温度下降,使电桥失去平衡。IC24的1脚输出电压较高,因而增大了电桥的供电电压V0(图上标注为M点),可以维持皮拉尼的温度。随着真空度升高,气体分子减少,热传导能力变差,温度升高,电桥趋于平衡,IC24的1脚输出电压降低,电桥供电电压V0下降,使皮拉尼的温度不再升高。而M点电压的变化反映了真空度的变化,直接驱动真空指示表指示真空度。
由此可见,测量下真空控制板上M点电压,刚开机时有5V,随着真空度的上升,逐渐降低至0.6V左右,并且保持不变。而上真空板上M点电压一直为0V,怀疑皮拉尼PI2开路,用万用表测量阻值为13.6Ω,将PI2和PI3对换,故障依旧,更换IC24,故障依旧,更换Q1,原机器用的是日立的C4384,拆下来测量发现断路,用3DK4C代替,并将真空指示表头调零,工作正常。
2.2 故障二
2.2.1 故障现象
开机后,机械泵工作正常,柱体及枪体档真空正常,但照相室真空不良,达不到13.3Pa。
2.2.2 故障分析与排除
从现象可以看出,上真空系统基本正常,问题在下真空系统部分。观察控制板上V2灯亮,过一段时间后能够转换成V3,但V1阀一直不能打开工作。先怀疑机械泵不良,上下对调后故障依旧,在更换抽气管时发现里面有些油渍,考虑可能是油倒吸进真空管道,造成污染,导致真空度达不到要求。
先用抹布拭去油渍,再用无水乙醇清洗,最后用绸布擦拭干净,晾干。然后查找返油的原因。每次使用完毕后,下真空部分通过LV2排气,工作流程是:开机后,100V电压通过D1给大电容C2(470μ)充电,关机时通过Q2、Q3、D5和V3阀门控制的继电器的一组触点给LV2阀的OPEN线包供电,从而打开LV2阀门,泄放真空。可以考虑是LV2没有工作,检查继电器,发现触点接触不好,调整触点位置,关机时能听到LV2工作,故障排除。
为了防止以后再次出现返油现象,在机械泵进气口处安装了GYC-JQ25型高真空电磁压差式充气阀,这样每次关机时,此阀门关闭,杜绝了返油现象。
电子显微镜的真空系统如果不良,将对电镜的工作状态产生诸多不良影响,比如造成高压不稳定、不能正常工作、腐蚀灯丝缩短灯丝寿命、污染样品等。真空系统的整个组成部分均有可能出现问题,可以采取多种手段进行检漏和故障分析,相同的部件可以采用调换法,如上下真空部分的机械泵、真空测量部分的皮拉尼等。对真空管道可以采用看、听、摸、闻的方法确定漏气部位。
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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
作者邮箱:joyer99@126.com