扫描电镜(SEM)测试分析是现代分析测试技术中较为常用的分析方法，可用于表征各种材料的微观形貌，扫描电镜如果出现问题或故障，就无法正常工作，且维修成本也很高。多数情况下，对扫描电镜出现的故障进行细致检查后，只要通过简单的维修即可解决故障问题。在设备出现故障后，设备管理员或测试人员要先与设备厂家工程师沟通交流，确认故障点，逐级检查，以解决一些简单的故障问题。这样既能加深人员对设备的了解，也能节省大量的维修费用和缩短维修时间。研究人员针对场发射扫描电镜实际使用中出现的故障问题，详细分析了故障产生的原因，并结合实际给出了该扫描电镜的故障解决方案。

1、电源控制系统故障与维修

1.1 常见故障

      扫描电镜停机后，再开机运行一段时间，直到SEM停止工作，检查其他设备,发现空压机、水冷机、机械泵等均可正常工作，按下重启键后SEM没有任何反应，SEM各指示灯均不亮，在通电状态下检查SEM后面的电源输入、输出部分，从 UPS(不间断电源)过来的输入端电压为220V，但电镜主机上的输出端(通过SEM 给其他附件供电的一端)没有220V的电压输出，说明SEM主机上的电源控制部分出现故障。

1.2 故障原因分析和检查

     在断电状态下，检查SEM主机后面盖板上的一排保险丝，用万用表检查每根保险丝的通断状态，经检查，发现标号为 F15的保险丝已烧坏，更换新的保险丝后，故障问题仍然没有解决。标号为F15的保险丝是SEM主机电源控制部分线路板上对应的保险丝，主要用于保护电源控制系统中220V交流、24V直流的电路。具体电路为：220V的市电输入，通过一个220V交流转24V交流的隔离变压器，再经过一个整流桥(圆桥)，将交流24V转为直流24V,最终输出直流24V，为各个控制端的线路板供电。在通电状态下，用万用表检查，发现隔离变压器上无24V交流输出，判定该隔离变压器损坏。

1.3 故障排除

      该故障有两种解决方案，考虑到线路板的布局问题，可以更换同种型号的隔离变压器；若因设备陈旧而难以购得同型号的配件，可以考虑在SEM的220V输入端接入一个220V交流转24V直流的开关电源。具体连接方式为：将开关电源220V的输入端接入SEM上220V的一端，将开关电源的输出端接到整流桥(圆桥)的正负端。更换新的隔离变压器或接入220V交流转24V直流的开关电源后，故障得以解决，SEM可以正常工作。

2、高压系统故障与维修

2.1 常见故障

     SEM关机后正常开机，烘烤完成后开启灯丝，发现灯丝无法开启，关机重启后该问题未能解决。

2.2 故障原因分析和检查

     检查开机软件EMServer，发现高压箱未识别，考虑是SEM高压箱处的问题。首先，检查高压箱上面的光纤，经核查，光纤有亮光，说明光纤没有问题；其次，在通电状态下，检查高压上电源输入部分有没有220V的电压输入，经万用表核查，高压箱处有220V 的电压输入；另外，查看高压箱的直流输入部分，在通电状态下，用万用表检查高压箱供电的开关电源，发现开关电源上有220V的输入，但没有24V的输出，也就是说高压箱上没有电压输入，造成灯丝无法开启。若开关电源有220V的输入，也有24V的输出，说明是高压箱内部的问题，高压箱是集成在SEM主机上的，测试人员没有办法将其拆开，需请专业的技术人员来解决。

2.3 故障排除

      将高压箱上的开关电源拆下，首先查看保险丝，发现保险丝已烧坏，更换新的保险丝并通电后，保险丝还是立即烧坏，说明开关电源上线路控制部分发生短路现象，属于开关电源内部故障。建议更换新的开关电源，也可将有故障的开关电源送至专业的机构维修。考虑到时间成本的问题，更换新的开关电源后，故障得以解决，SEM可正常工作。

3、SEM使用维护建议

     由以上两个维修实例可以看出：两次故障出现的原因均为电镜关机。SEM关机后，当再次开机时，开机的瞬间电压或电流对设备上的元器件造成一定损伤，容易出现开机失败的情况。作为设备管理员或测试人员，做好电镜的日常维护是非常重要的。一方面，要确保SEM上的电压稳定、纯净，一般用UPS即可解决；另一方面，在SEM开机运行的情况下，减少开机、关机的次数，若供电不确定，建议配备小型发电机，以免停电后再次开启时SEM出现故障。

4、结语

     SEM是大型的精密仪器，在使用过程中会出现各种故障，这是不可避免的。一旦出现故障，切不可急于动手，盲目拆卸，必须冷静思考，与工程师沟通交流，对故障进行分析，确定发生故障的部位，逐级检查，找出故障点，从而精准地给出解决方案，排除故障，让设备快速地恢复正常工作。

作者：孙秋香，卢慧粉，宋鹏，李丹丹

来源：济宁市质量计量检验检测研究院

来源：《理化检验-物理分册》2024年第4期