飛利浦電子顯微鏡控制電路原理及故障排除

王菲斐

（山西藥科職業(yè)學(xué)院，太原 030031）

為了提升現(xiàn)代透射電子顯微鏡的分辨率，加速電壓和通過透鏡的電流必須要非常穩(wěn)定，這就要求電力供應(yīng)箱中需要具有多個(gè)電源，并且特定電壓和電流的偏差幅度不能超過千分之一，這樣才能才能保證電子顯微鏡電路的穩(wěn)定性。目前，電子光學(xué)設(shè)計(jì)越來越先進(jìn)，讓更多的用戶只需要接受很少的培訓(xùn)便能熟練運(yùn)用電子顯微鏡進(jìn)行工作，可見數(shù)字電子技術(shù)和微處理器相關(guān)技術(shù)在電子顯微鏡中發(fā)揮著非常重要的作用。

1 電子顯微鏡控制電路原理

電子顯微鏡主要由電子光學(xué)鏡筒、真空系統(tǒng)、必備電子元件以及控制軟件組成，如圖1所示。

圖1 電子顯微鏡的電路控制結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代投射電子顯微鏡通常由操作控制臺(tái)和控制面板構(gòu)成，操作控制臺(tái)位于垂直鏡筒的上方，并且內(nèi)部含有真空系統(tǒng)?？刂泼姘灏惭b在便于操作者使用的地方，顯微鏡完全密封，以便減少外部環(huán)境的干擾。顯微鏡還能夠遠(yuǎn)程操作，實(shí)驗(yàn)者不需要近距離接觸試驗(yàn)環(huán)境，對(duì)實(shí)驗(yàn)者和儀器都有一定的好處。電子顯微鏡使用的電子源，分為鎢電子槍、六硼化鑭電子槍和場(chǎng)發(fā)射電子槍三種類型，實(shí)驗(yàn)人員要根據(jù)不同的成本和效益狀況對(duì)電子源類型進(jìn)行選擇。電子源最重要的一個(gè)特點(diǎn)就是亮度，它很大的程度上決定了成像系統(tǒng)的分辨率與信噪比，場(chǎng)發(fā)射電子槍的亮度是鎢發(fā)射器的1000倍，但是價(jià)格昂貴，在高電流的情況下，鎢電子槍和六硼化鑭電子槍都要優(yōu)于場(chǎng)發(fā)射電子槍。

研究人員將一片待觀察的物體放在電子顯微鏡中，電子束就會(huì)反射到這片物體上，從而在另一塊熒光幕上得到一個(gè)放大的影像。如果在電子顯微鏡中用感光底片代替熒幕的話，會(huì)得到分辨率更高的影像。而一些更加先進(jìn)的電子顯微鏡，能夠觀察到一些巨分子的結(jié)構(gòu)，這些圖片對(duì)科學(xué)研究的貢獻(xiàn)是非常巨大的。當(dāng)然，電子顯微鏡不是萬能的，電子顯微鏡通過電子射線產(chǎn)生不同的散射形成明暗不同的影像，當(dāng)利用電子束的觀察較厚的物體，如病菌、病毒或其他微小的物體組織，離子顯微鏡效果更佳。離子顯微鏡射線波長(zhǎng)更短，氦的離子顯微鏡能夠拍攝到金屬表面的單獨(dú)分子運(yùn)動(dòng)，這種離子顯微鏡能夠分辨原子之間的空隙，是目前顯微鏡中最先進(jìn)的一種。

電子鏡筒的基本原理與光學(xué)顯微鏡類似，不同的是光學(xué)顯微鏡的光源，在電子鏡筒內(nèi)部被電子槍代替了，玻璃透鏡被電磁透鏡所代替，通過穿過透鏡線圈的電流改變磁透鏡的焦距。另外，熒光屏被目鏡所代替，電子束從電子槍的頂部發(fā)出之后，穿過聚光鏡聚集成平行的電子束，然后進(jìn)行觀察，這個(gè)過程中，對(duì)樣品厚度一般具有一定的要求，通常厚度控制在5μm甚至更薄。高能電子穿透樣品，物鏡聚焦投射的電子，使投射的鏡頭將樣品的實(shí)際尺寸放大，投影到鏡筒底部的設(shè)備上。整個(gè)過程都是在真空狀態(tài)下進(jìn)行，否則高能電子會(huì)與空氣分子發(fā)生碰撞從而被擊穿或者吸收。

2 電子顯微鏡控制電路故障排除

2.1 電子顯微鏡日常的維護(hù)

首先，保持電鏡室的清潔，并且要使室內(nèi)的溫度維持在23℃左右，濕度控制在60%甚至更低。要想使溫度與濕度符合要求，可以借助空調(diào)、排氣扇等設(shè)備加以實(shí)現(xiàn)。另外，由于鏡筒長(zhǎng)期處于真空的狀態(tài)下，如果長(zhǎng)時(shí)間不使用，每周都需要進(jìn)行排氣，防止鏡筒出現(xiàn)腐銹現(xiàn)象。

其次，機(jī)械泵的油量在窗口油位的水平之上，并用真空計(jì)測(cè)定排氣的相關(guān)性能，從而判斷機(jī)械泵油是否需要進(jìn)行更換。如果用肉眼就能看到窗口油的顏色發(fā)生變化，必須立即進(jìn)行更換。

最后，定期開啟電鏡，檢測(cè)其基本功能。每次開啟的時(shí)間不能小于1h，防止電氣元件老化。此外，還要檢測(cè)電鏡X射線是否出現(xiàn)泄露。

2.2 電子顯微鏡的故障檢修以及排除

2.2.1 故障檢查

如果電鏡出現(xiàn)故障，先判斷電鏡整體結(jié)構(gòu)，然后再逐步檢查，縮小故障范圍，最后確定故障元件并進(jìn)行故障排除。首先進(jìn)行初步檢查，如果電鏡出現(xiàn)故障，不盲目的進(jìn)行檢測(cè)，不能帶電檢測(cè)，更不能亂拆零件，最好通過直觀方法進(jìn)行檢查，比如電腦程序是否出現(xiàn)故障、元件是否沒有正常運(yùn)行等。其次進(jìn)行分部位檢測(cè)，如通過聽聲音判斷故障位置，用鼻子嗅一下判斷元件是否出現(xiàn)燒灼情況，用手觸摸電鏡是否發(fā)熱等、最后，進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)。如果檢查外觀即細(xì)節(jié)部位均沒有發(fā)生故障，需要進(jìn)行系統(tǒng)檢查，如供電電源是否能夠正常工作、輸入輸出信號(hào)是否正常等，確定故障的位置，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，通過儀器進(jìn)行故障的排除。儀器通常包括信號(hào)發(fā)生器、萬用表等，儀器故障排除法通常效率較高。

第二，替換故障排除法。替換法是目前大型進(jìn)口儀器最為準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，因?yàn)榇笮蛢x器線路圖簡(jiǎn)單，元件處于封閉狀態(tài)，故障無法正常排除，只能通過替換同型號(hào)的線路或者元件進(jìn)行故障處理。需要注意的是，當(dāng)采取替換法是，替換元件類型即安插的位置要準(zhǔn)確，避免出現(xiàn)短路情況，造成更大的損失。

無論哪種故障排除法，排除工作完畢后不要立即開機(jī)，要對(duì)電鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后再進(jìn)行開機(jī)檢測(cè)。

3 結(jié)語

從分辨率角度看，電子顯微鏡的分辨率要明顯比光學(xué)顯微鏡，但由于光線問題，在電子顯微鏡下很多生物不能被觀察到，并且電子顯微鏡的電子束會(huì)對(duì)物體造成輻射，因此，需要提高電子顯微鏡中電子槍的亮度以及透明的質(zhì)量，以便達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。