第五届中西部地区理化检验学术年会暨实验室主任经验交流会论文集GATAN691型离子抛光仪故障分析与处理 高云赵雪松陈一鸣(武汉钢铁(集团)公司研究
院，湖北武汉，430080)
[摘要]文中对G AT AN691型离子抛光仪真空系统及离子源故障的维修实例进行了说明。详述了故障现象， 分析了故障的原因，并给出了相应的处理方法。
[关键词]离子抛光，故障，维修
An a ly si s a nd P ro c es s o n Fa u lt of Gatan691I on P ol i sh in g Sytem
G A O Y u n Zhao Xu eso ng Chen Yi min g
Abstract：The G at a n691Ion Po lish ing Sytem’S faul t o f ba d vacuum an d ion s o u r c e fault a r e described．The d et a il of fa u lt，a n al y si s of t h e c a u s e of th e f ai lu re an d t h e co r re sp o nd i ng pr oce ss in g m et hod are also gi ve n in th e p aper．
Key words：Ion Polish，Fault，M aintenanc e
水气分离器
0引言
GATAN69l型离子抛光仪是美国GATAN公司生1出现问题及解决方 法产的用于制备高质量的透射电镜样品的一台功能较齐1．1真空系统故障备
的精密仪器。它能够制备较大而且清洁的电子透射
离子抛光仪的真空系统处于长时间的工作状态区，在透射电镜试样制备上应用广泛。 中，受抛光过程中物料的污染，极易出现故障。该型该仪器采用双离子源设计，两离子均角度可调，
号离子抛光仪很大一部分故障与真空系统有关。
可在较低角度快速减薄试样。采用紧凑的无油真空系
仪器的真空系统构成如图1所示。
统设计，避免试样污染。配备GATAN公司的
whisperlok试样快速交换技术。我单位于2006年安
装。经过6、7年多的使用，
仪器制备试样性能良好、操作方便。期间出现过一些
故障，现将其现象与解决方法介绍如下，以供有相同
型号仪器的用户参考。
作者简介：高云(1979一)，男，高级工程师，主要研究方向图1翼空系统
图为过程控制及智能仪表。
离子抛光仪包含一套紧凑的无油真空系统，由一作者信息：作者：高云单位：武汉钢铁(集团)公司研究院
邮编：430080台涡轮分子泵和一台两段式的隔膜泵构成。断电状态通信地址：湖北省武汉市青山区冶金大道28号检测下可保持真空。隔膜泵为前级真空泵，将前级管道气试验研究所仪器仪表研究室
压抽到10Tort以下。分子泵为后级真空泵，在两级泵联系人：高云E=majl：ga Q扣山：em ai】@】6
3．com
勇猛的圣灵肩垫电话：027—864877 18的配合下，将样品室真空抽到10“Tort范围内。通常，
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从大气状态抽到要求真空约15min就能完成。路(如图2所示判断流程)。真空系统含三个真空检测器件，用于监测系统真这时，若压力值仍然大于12T o r r，则一般是前级空状态。真空检测器l和2为低真空检测器件，冷阴极管路的隔膜泵出现故障。规管为高真空检测器件。真空检测器l连于隔膜泵与分若“HIGH”指示灯熄灭，压力值迅速降到7Tort
以子泵之间，用于检测前级管道内的压力。冷阴极规管下，则后级主系统存在漏气现象。在用管夹切断气路装于与分子泵安装的连接腔内，用于检测样品室内的前的压力若大于19．9Torr，则说明存在严重的漏气现高真空状态。其在开机是处于关闭状态，在分子泵达象，可能的漏气原因为：手动放气阀没有关闭，气密到其工作速度后才启动指示真空状态。真空检测器2室上盖没有盖好。若压力大于12To rr d、于19．9T o仃，则存连于气密室，用于测量其真空状态。气密室通过SV2在轻微漏气现象，可能的漏气原因为：气密室上盖密阀抽真空，通过S V3阀放气。真空检测器l和2均安装封圈密封不严、上盖内圈与活塞密封圈密封不严、离
在“VAC Sens or PCB”上。真空检测器1仅用于显示前级子与样品室间的密封圈密封不严。
管道压力，不参与系统的逻辑控制。故障处理：隔膜泵出现故障，一般是隔膜橡胶疲现象l：真空“HIGH”红灯始终亮，不熄灭，分子劳磨损或出现裂纹。更换相应的隔膜橡胶就可解决故泵速度未达到全速状态。障。
分析：真空“HIGH”指示灯显示前级管道的压力，漏气故障处理时，需要关闭好手动放气阀，盖好由图1所示的真空检测器l测量，压力大于12Torr时，气密室上盖。同时检查气密室上盖密封圈、上盖内圈灯点亮。与活塞密封圈、离子与样品室间的密封圈，确认密当开机抽真空15min以上，真空“HIGH”仍然不熄封圈有脏污、无老化变形及破损现象。需要更换时，
灭时，则表示前级管道的压力过高。这时按下前面板将新密封圈涂上真空密封脂装好。脏污的密封圈需要“DP Test'’按钮，可从“Beam e nergy”显示屏上，查看压取下清洁，并对上下密封面同样清洁处理后涂上真空力值。密封脂装好。当气源压力低亍：25psi时也会造成活塞密若前级管道压力值大于12Torr，则存在多种原因，封不严而漏气，需调整气源压力。
如：前级真空泵失效或存在漏气现象。需要进一步判断故障是在前级还是在后级。在靠近分
束身带
子泵的一侧，用管夹将隔膜泵与分子泵间的连接软管夹紧，切断气
图2真空故障判断流程图
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现象2：真空“HIGH”红灯始终亮，不熄灭，分子点电压，同时调节VR3电位器，使电压达到．8．5+3mV 泵速度己达到全速状态，“MDP”指示绿灯亮。的状态。关闭动放气阀，从气嘴上拔下软管，使传感分析：分子泵速度很高时可以听到高速运转的声器测量大气压。调节V R4电位器，使“M ON2”点电压音。这时也可以通过测量“MDP'’驱动电路板上“MDP”为7．6V D C。以上步骤可多次调校直到传感器在两种气速度的测量点(R1电阻的上端)电压进行确认，如图压状态下都能
使“MON2”点电压满足要求(如表1的3所示。分子泵全速运转时，监测点电压应该为数据所示)。
10V D C。此时可以说明，样品室真空己达较高状态。表1检测器1校准数据表
现象3：真空“HIGH”红灯熄灭，“MDP”指示绿灯
亮，分子泵速度已达到全速状态，真空计指示真空度
电压测试点无法到l×1010rr以上。
R1
分析：可以通过“MDP”驱动电路板上“MDP”速度
测量点电压来确认分子泵是否全速运转，正常电压应
为10VDC。
分子泵已全速运行，而真空计指针指示值出现反图3分子泵运行状态电压测■点
这时真空“HIGH”红灯始终亮，应该是真空检测器复，期间甚至出现明显的抖动状态，无法指示优于1出现故障。真空检测器l位于仪器左侧后方的“V A C1×10’4Tor r以上真空。这是测量真空的冷阴极规内部
脏
污放电所致。l，采用固态压力传感器模块，与电路板采s e n s o r P CB”电路板上。电路板靠下侧的为真空检测器
用插脚连接。冷阴极规管是一种自持放电型规管。自持放电是在电路板断电状态下，可用万用表电阻档测量传感器在气体中放置二个电极，加上直流高压时，在一定低模块各插脚与电路板接插脚间的连接导通情况。该传压强范围内出现的一种放电现象。自持气体放电电流感器模块插脚易出现氧化后接触不良的现象，从而导值取决于外加电压、气体成分和压强。在阳极电压和致前级管道压力显示错误。磁场都保持常数的条件下，对于一定的气体成分，放若传感器模块安装良好，则真空检测器l需要校电电流即是一个压强测量值【2】。当冷阴极规内部脏污准。该传感器在真空度优于5×10-ST o r r时应显示为0导致两个电极间也出现放电电流时就会误判为真空
未达到要求。
度Torr，在大气状态下，大于1
9．9Torr。
故障处理：传感器模块安装插脚出现接触不良故故障处理：仪器断电，等待10m in以上，分子泵障，可将模块拆下，用酒精清洗插脚。并适当增加插完全停止转动后。打开手动放气阀。拔下电源插头。床铰
脚弯曲弧度，以增加接插紧固力，使接触良好。拆卸仪器后部的冷阴极规管，对针状阳极进行清洗。
真空检测器l需校准时，取样品室真空为高真空态清理里面的污染碎屑，可用压缩空气或氮气进行吹扫。
标准，取大气为低真空态标准。然后用无水乙醇清洗。有必要时，可用抛光研磨膏或将传感器模块软管取下并将口扎紧，另取软管将500目的砂纸先小心进行打磨处理。处理完后，重新装传感器连接到手动放气阀的气嘴上。打开仪器电源，配即可。将样品室的真空抽到优于5×10‘5Torr状态，打开手动放在日常的仪器使用中，应避免冷阴极规管在气阀。此时用万用表电压档监测电路板上的“M O N2”1×10‘3Torr以下的低真空环境下长时间工作，以减少
污
3
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染。上，但上的工作灯不亮。
现象4：按“VAC”按钮，气密室真空始终不亮绿灯。分析：电流为0离子没有输出，上的工作灯也分析：按动“VAC”按钮时，如图1所示，气密室气不亮，则离子本身没有工作。体经SV2被前级隔膜
泵抽走。若能听到较明显的隔膜故障处理：关闭仪器，等待10mi n以上，分子
泵泵抽气声音，声音逐渐减小，用手拿气密室上盖，可完全停止转动后，打开手动放气阀。拆卸离子，检
明显感觉被负压吸住。这时气密室真空应己达到要求，查其后端电气连接模块，在模块上可以看到离子的只是显示出现故障。工作LED指示灯。该模块烧坏会导致离子无输出
且
若隔膜泵抽气声音未明显减小，气密室上盖负压工作灯不亮。处理时更换模块即可。
吸附感较小，则是上盖密封出现问题。故障处理：当真空显示出
现问题时，一般是真空2结
语
检测器2出现故障，按真空故障现象2中与真空检测器1综上所述，GATAN691型离子抛光仪的故障率还相同的方法对检测模块插脚进行处理即可；当上盖密是比较低的，常见的故障多是真空系统。处理真空系
封出现问题时，需清洗上盖密封圈和玻璃窗以及其密统的故障只要掌握真空系统气路原理，仔细观察故障封圈，并涂好真空密封脂。现象，到问题的症结，处理过程中做好每个过程的现象5：当试样旋转时，真空度下降至工作要求以清洁密封工作，问题就比较容易解决的。对于离子源下。及高压涉
及电气线路，用户需要一定的专业知识才能分析与处理：该故障与试样旋转有关，在试样安自行处理。装座的轴上有个“o”型密封圈。用随机配备的试样安对于进口的精密仪器设备，加强与厂家和用户之装座拆装工具取下相关部件，对密封圈做清理并涂布间的相互交流，熟悉了仪器的原理、特点、性能，才真空密封脂处理后即可恢复正常。能更好地维护和使用它。
1．2离子源故障
参考文献：
现象l：离子无输出，电流为0衅，高压可以加
[1]GAT AN公司．精密离子抛光系统用户手册[z]．
变压器温控仪上，上的工作灯可正常点亮。
徐锡林刘益敏．智能冷阴极规管超高真空计的研制【J】．分析分析：电流为0表示离子没有输出，可能的原因
仪器，1998，l：32—35
为离子内部出现了短路。
故障处理：关闭仪器，等待10min以上，分子
泵完全停止转动后，打开手动放气阀。拆卸离子
，仔细清洗阳极杯及绝缘套筒，确保阳极杯与外
部的磁性部件良好绝缘。
现象2：离子无输出，电流为0心，高压可以加
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