飞利浦电子显微镜控制电路原理及故障排除

时间：2024-07-28

王菲斐

（山西药科职业学院，太原 030031）

为了提升现代透射电子显微镜的分辨率，加速电压和通过透镜的电流必须要非常稳定，这就要求电力供应箱中需要具有多个电源，并且特定电压和电流的偏差幅度不能超过千分之一，这样才能才能保证电子显微镜电路的稳定性。目前，电子光学设计越来越先进，让更多的用户只需要接受很少的培训便能熟练运用电子显微镜进行工作，可见数字电子技术和微处理器相关技术在电子显微镜中发挥着非常重要的作用。

1 电子显微镜控制电路原理

电子显微镜主要由电子光学镜筒、真空系统、必备电子元件以及控制软件组成，如图1所示。

图1 电子显微镜的电路控制结构

现代投射电子显微镜通常由操作控制台和控制面板构成，操作控制台位于垂直镜筒的上方，并且内部含有真空系统。控制面板安装在便于操作者使用的地方，显微镜完全密封，以便减少外部环境的干扰。显微镜还能够远程操作，实验者不需要近距离接触试验环境，对实验者和仪器都有一定的好处。电子显微镜使用的电子源，分为钨电子枪、六硼化镧电子枪和场发射电子枪三种类型，实验人员要根据不同的成本和效益状况对电子源类型进行选择。电子源最重要的一个特点就是亮度，它很大的程度上决定了成像系统的分辨率与信噪比，场发射电子枪的亮度是钨发射器的1000倍，但是价格昂贵，在高电流的情况下，钨电子枪和六硼化镧电子枪都要优于场发射电子枪。

研究人员将一片待观察的物体放在电子显微镜中，电子束就会反射到这片物体上，从而在另一块荧光幕上得到一个放大的影像。如果在电子显微镜中用感光底片代替荧幕的话，会得到分辨率更高的影像。而一些更加先进的电子显微镜，能够观察到一些巨分子的结构，这些图片对科学研究的贡献是非常巨大的。当然，电子显微镜不是万能的，电子显微镜通过电子射线产生不同的散射形成明暗不同的影像，当利用电子束的观察较厚的物体，如病菌、病毒或其他微小的物体组织，离子显微镜效果更佳。离子显微镜射线波长更短，氦的离子显微镜能够拍摄到金属表面的单独分子运动，这种离子显微镜能够分辨原子之间的空隙，是目前显微镜中最先进的一种。

电子镜筒的基本原理与光学显微镜类似，不同的是光学显微镜的光源，在电子镜筒内部被电子枪代替了，玻璃透镜被电磁透镜所代替，通过穿过透镜线圈的电流改变磁透镜的焦距。另外，荧光屏被目镜所代替，电子束从电子枪的顶部发出之后，穿过聚光镜聚集成平行的电子束，然后进行观察，这个过程中，对样品厚度一般具有一定的要求，通常厚度控制在5μm甚至更薄。高能电子穿透样品，物镜聚焦投射的电子，使投射的镜头将样品的实际尺寸放大，投影到镜筒底部的设备上。整个过程都是在真空状态下进行，否则高能电子会与空气分子发生碰撞从而被击穿或者吸收。

2 电子显微镜控制电路故障排除

2.1 电子显微镜日常的维护

首先，保持电镜室的清洁，并且要使室内的温度维持在23℃左右，湿度控制在60%甚至更低。要想使温度与湿度符合要求，可以借助空调、排气扇等设备加以实现。另外，由于镜筒长期处于真空的状态下，如果长时间不使用，每周都需要进行排气，防止镜筒出现腐锈现象。

其次，机械泵的油量在窗口油位的水平之上，并用真空计测定排气的相关性能，从而判断机械泵油是否需要进行更换。如果用肉眼就能看到窗口油的颜色发生变化，必须立即进行更换。

最后，定期开启电镜，检测其基本功能。每次开启的时间不能小于1h，防止电气元件老化。此外，还要检测电镜X射线是否出现泄露。

2.2 电子显微镜的故障检修以及排除

2.2.1 故障检查

如果电镜出现故障，先判断电镜整体结构，然后再逐步检查，缩小故障范围，最后确定故障元件并进行故障排除。首先进行初步检查，如果电镜出现故障，不盲目的进行检测，不能带电检测，更不能乱拆零件，最好通过直观方法进行检查，比如电脑程序是否出现故障、元件是否没有正常运行等。其次进行分部位检测，如通过听声音判断故障位置，用鼻子嗅一下判断元件是否出现烧灼情况，用手触摸电镜是否发热等、最后，进行系统检测。如果检查外观即细节部位均没有发生故障，需要进行系统检查，如供电电源是否能够正常工作、输入输出信号是否正常等，确定故障的位置，然后找到故障元件，采集故障排除措施。

2.2.2 故障排除方法

第一，通过仪器进行故障的排除。仪器通常包括信号发生器、万用表等，仪器故障排除法通常效率较高。

第二，替换故障排除法。替换法是目前大型进口仪器最为准确的检测方法，因为大型仪器线路图简单，元件处于封闭状态，故障无法正常排除，只能通过替换同型号的线路或者元件进行故障处理。需要注意的是，当采取替换法是，替换元件类型即安插的位置要准确，避免出现短路情况，造成更大的损失。

无论哪种故障排除法，排除工作完毕后不要立即开机，要对电镜结构进行检查，确认无误后再进行开机检测。