· 222 ·8 2018 年 年 2 2 月 04 技术前沿 工业 C C 精密检测仪器设备的维护管理及典型 故障分析 白永冰 新疆众和股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830013 摘要：实验室大型精密检测分析仪器不同于生产一线的仪器设备具有精度高，工作原理复杂，零部件微型并集成化，非标不通用，维修和保养的价格高，周期长，尤其是进口的仪器设备，作为实验室工作人员如何在做好日常检测同时，提升仪器设备的维护，保养及维修能力，降低故障率及仪器设备的外修带来的运行成本尤为重要。 关键词：精密检测仪器；机械；电气；维修；故障；备品备件；耗材 中图分类号：TU688.5 文献标识码：A 文章编号：1671...

　　 222 8 2018 年 年 2 2 月 04 技术前沿 工业 C C 精密检测仪器设备的维护管理及典型 故障分析 白永冰 新疆众和股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830013 摘要：实验室大型精密检测分析仪器不同于生产一线的仪器设备具有精度高，工作原理复杂，零部件微型并集成化，非标不通用，维修和保养的价格高，周期长，尤其是进口的仪器设备，作为实验室工作人员如何在做好日常检测同时，提升仪器设备的维护，保养及维修能力，降低故障率及仪器设备的外修带来的运行成本尤为重要。 关键词：精密检测仪器；机械；电气；维修；故障；备品备件；耗材 中图分类号：TU688.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2018)04-0222-01 1 仪器分析和分析仪器的基本特征 仪器分析利用特定的设备，对物质进行定性、定量分析；并能直接或间接地表征物质的各种特性，通过探头或传感器、放大器、分析转化器等转变成人可直接感受的已认识的关于物质成分、含量、分布或结构等信息的分析方法。仪器分析是利用各种学科的基本原理，采用电学、光学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术探知物质化学特性的分析方法，是体现学科交叉、科学与技术高度结合的一个综合性极强的科技分支。这类方法通常是测量光、电、磁、声、热等物理量而得到分析结果，而测量这些物理量，一般要使用比较复杂或特殊的仪器设备，故称为仪器分析。除了可用于定性和定量分析外，还可用于结构、价态、状态分析，微区和薄层分析，微量及超痕量分析等。能够实现以上所述的这些功能的软硬件集合便是分析仪器。 2 精密检测仪器的维护及故障的一些共性 精密检测仪器分为三部分：主机硬件、外围设备、及软件部分，这是我们维护、维修的对象，随着现在仪器设备的模块化，集成化的发展，为日常的维修带来新的变化。一方面，模块式的发展使维修重心更偏向于故障的判断，而非修理本身，同时，整体更换故障模块使仪器保有成本大幅升高，周期加长，因此掌握必要的现场维修技术，能有效降低成本，缩短停机时间。 精密仪器维修有以下特点： 1、零部件专有化，厂家会尽可能的把一些可以通用的部件设计为专用，以使维修成为其利润甚至是暴利的增长点，有些小配件的报价可能是成本的百倍； 2、仪器厂家对于用户一般会采取技术保密措施，很少提供详细维修资料。 3、根据经验精密仪器硬件故障中零部件老化、性能不可靠、维护不到位、误操作造成的故障比例大致为：2:1:3:4，外围设备与主机的故障比例为：6:4，硬件故障与软件故障的比例为：9:1； 4、精密仪器维修判断故障比解决故障更具有难度，需要更多的综合知识，包括故障设备的检测原理、与样品相关的材料学知识、制样技巧、机电理论，应当加以观察，综合分析，避免由于制样或是其他引起的异常误判为故障； 5、精密检测仪器的日常维护保养，主要集中在软件和检测数据的及时备份，润滑油，冷却水的更换方面，工作量不大，重心当转向仪器运行状态的记录上，掌握经尽可能多的正常状态下，在发生故障时以便快速定位故障点。 3 几起 精密仪器检测设备的典型故障分析 0 3.1 Zeiss EVO 50 扫描电镜扫描无显示故障 现象：上午仪器设备工作正常，中午待机状态，未退出应用软件运行，下午继续工作时扫描窗口黑屏，既没有 CCD相机信号，也没有样品表面形貌信号。 故障排查：首先排除显示器故障，重新启动，加载 Smart SEM 应用软件，故障依旧；关机状态下重新插拔各连接线，扫描电镜信号采集卡，未起作用；仔细检查开机状态下各个工作参数，未发现异常；重新格式化硬盘后，安装操作系统，没有解决故障；在排除了任何可能的外围故障后，不得以打开机柜面板，检查异常，最后发现一块电路板上有烧糊的痕迹，后经过和工程师沟通，得知发生故障的电路板是扫描板，直接控制图像输出的。 故障处理：更换新的扫描板后，故障消除，扫描电镜恢复正常。 故障分析：由于当时并没有发生异常断电、或其他外部干扰因素，电镜已经使用了 6 年，且处于饱和运行状态，因此可以判断是电气元件，尤其是电解电容器发生了老化故障，造成了此次扫描黑屏故障。 3.2 Bruker Quantax 400 能谱仪故障 现象：正常运行分析软件，发现 X 射线计数率异常偏高，故障状态下显示：296kcps，远超正常的 0.7-3Kcps。 故障排查：按照正常状态下的设备参数进行详细对照，未发现任何异常；又进行常规的重启与插拔板卡等操作，未解决故障；从工作原理分析，逐步排查硬件，后发现是插在扫描电镜样品仓中的探测器末端超薄窗发生较为严重的破损。 故障处理：将探测器寄回厂家进行修复后工作正常。 故障分析：探测器是非常精密的器件，轻易不会发生损坏，在后续的调查中，发现有操作人员违反操作规定，在更换扫描电镜机械泵油时，在未对样品仓正常卸真空的情况下，直接拔去连接管，使样品仓瞬间发生压力变化，导致超薄窗内外压力骤变，使超薄窗破裂，但是破裂后并没有引起能谱仪故障，而是工作近 3 个月后才出现，是因为超薄窗是用来保护探头内部晶体的，在超薄窗破裂后，由于扫描电镜在工作时电子束激发样品上的杂散射线，不断冲击损坏用于产生电荷信号的晶体，最终导致彻底损坏，这是一起典型的人为因素造成的仪器故障。 3.3 Thermal Fisher 的 的 ELMENT GD 辉光放电质谱仪故障 现象：辉光放电质谱仪的离子源冷却灯报警，变红色，仪器可正常操作，但是放电不稳定，电压波动较大。 故障排查：按照手册进行排查，发现离子源的确有升温现象，冷却水可以带走一部分热量，但是与正常状态比，离子源样品侧发热明显，排除冷却水故障，判定应该是离子源中的 Peltier 半导体制冷块发生故障，由于返厂维修需要近2个月周期，且厂家建议整体更换离子源，费用在10万以上。因此决定自行拆解，拆除离子源需要非常谨慎，对环境有一定要求，如果灰尘进入后，会产生放电现象，因此需要在较为干净的环境下操作，并且由于没有图纸参考，安装和布线位置不易判定，容易引起断线、安装不到位等故障。将离子源拆开后，发现 6 个制冷块串联，用万用表测量，发现其中一个开路，造成整体不工作故障。 故障处理：从网上按照型号，尺寸购买一块制冷块代替损坏制冷块后，工作正常。 故障分析：这是一起典型的由于零部件性能不可靠造成的仪器设备故障，也是一起典型的通过现场维修节省大笔整体更换模块的案例。整体更换离子源，周期长约 8-10 周，费用高，至少 10 万元以上，但是通过现场维修，网上购买一个半导体制冷块仅需几十元，周期也就 3 天，解决了非常大的问题。 4 结束语 通过以上几起精密检测仪器设备的故障修复与分析，我们可以发现，为最大限度地降低仪器设备的故障，需要从安装开始进行规范，同时需要强化操作分析人员的设备维护意识，机电基础知识，避免人为失误造成的故障。要有一定的动手能力，熟悉检测原理，能操作仪器，在日常操作中明白什么样的行为是降低仪器设备故障率的关键，在发生故障时能结合检测原理快速判断故障原因，在碰到重大故障后能细心分析，找出前因后果，根据情况敢于动手尝试自己修复以节约运维成本。 参考文献 [1]万培明, 陈秉群, 汪桐孙,等.认识问题 分析问题 提高管理水平大型精密仪器设备的管理[J].实验室研究与探索, 1986（03）:28-32。 作者简介：白永冰，男，1974 年出生，山西祁县人，1996年毕业于吉林电气化高等专科学校，工程师，目前主要从事材料检测分析及实验室仪器设备的管理工作。