场发射透射电镜(TEM)常见故障排查与解决指南

总结:在本文中,读者可学习到不同故障的识别依据(如UI界面提示、设备状态异常表现)与分级处理逻辑(小故障自主排查、严重故障联系工程师),掌握真空恢复、Ceta相机降温、X轴漂移校准等关键实操技巧,了解场发射TEM核心部件(真空系统、相机、光学电路板)的工作特性与故障关联,为TEM日常运维、故障快速响应及保障测试效率提供实用参考。

在上机测试人数众多的开放共享环境下,场发射TEM随着使用时间增加,出现故障在所难免. 发生严重故障时,为保证人员和设备的安全,应立即与维修工程师联系. 对于一些小故障,则可根据经验对故障进行初步的排查解决. 现以Talos F200X TEM为例,对其在日常测试过程中遇到的常见故障及其解决办法进行总结.

1 真空故障

 TEM需要在高真空环境下工作以减少电子束与气体分子的相互作用,从而避免电子枪灯丝被氧化,降低分辨率及污染样品. Talos F200X TEM的无油真空系统主要由机械泵、涡轮分子泵(turbo molecular
pump, TMP
)和三级离子泵组成,其真空室主要包括电子枪室、镜筒和探测器室三个部分,电子枪真空度:-7Pa,镜筒真空度:-5Pa. 随着仪器使用时间和使用人数的增加,由于频繁的样品更换和操作,镜筒非常容易出现真空故障,故障原因有测角台损伤、样品杆损伤及样品污染等.
当出现插拔杆破真空故障的时候,常规操作是点击Talos vacuum
overview
界面的RecoverEvacuate all按键[1a],即可恢复高真空. 如果真空恢复到All Vacuum
(Closed)
状态,但抽真空速度仍较慢,可以检查SuperX EDS能谱仪[1b]是否被保护. 其被保护时,会导致探头加热,从而影响镜筒里的真空度. 如果SuperX EDS能谱仪是Off状态,可以点击ON按键,恢复到Standby状态. 如果ON是灰色状态,不能点击,则可能需要重启TEM Sever软件,然后能谱仪的探头会重新制冷,真空就会逐渐恢复. 当一段时间频繁出现破真空,特别是出现拔堵头都会破真空的现象,并且按照上述操作处理无法恢复真空时,则很可能为测角台零件损伤或者球阀污染,需要联系工程师上门检查维修.
场发射透射电镜(TEM)常见故障排查与解决指南

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2 Ceta相机故障

 Ceta相机是TEM的重要部件,Ceta相机把TEM中的电子图像转换成数字图像,便于用户观察、分析和记录. 在日常使用中,如果UI界面状态栏上Cooling BM-Ceta:
Stable
状态显示为Off或者Unkown[2a],可以打开Ceta service tool软件的CSU选项[2b],逐步点击Show details →
Clear history [
2c]→ Reboot CSU[2b]按键,等待CSU重启成功,在Basic Operations选项中勾选Cooling controlled
by TEM server
选项[2d]. Ceta相机即可恢复Active状态,然后等待Ceta相机恢复到Stable状态.
Ceta相机出现故障之后(特别是在晚上),如长时间没有处理故障,Ceta相机温度可能升到室温,按上述步骤处理之后温度一直没有达到Stable状态,并且用Velox软件拍摄样品时会出现马赛克画面,影响样品测试拍摄效果,这种情况可以通过CSU断电的办法来尝试解决:先把Ceta相机关掉,即在Basic Operations选项中勾选上Off选项[2d],等待Ceta相机温度上升到15 ℃时,再关停TEM Sever软件. 然后将CSU的电源线拔掉,断电约1 min后再重新插上电源线,重启TEM Sever软件,再次查看Ceta相机是否恢复Stable 状态. 如果Ceta相机还是Unknown状态,可点击Reboot CSU按键等待CSU重启成功,Ceta相机可恢复到Stable状态.
场发射透射电镜(TEM)常见故障排查与解决指南

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3 光学电路板故障

光学电路板(optics boards)是TEM中的关键部件,负责控制电子束的聚焦和扫描,以实现对样品的高分辨率成像,所以光学电路板对TEM的光学系统非常重要. 在日常测试使用中,UI界面提示框有时会出现“Optics: boards
degraded
”的提示,同时Ceta相机显示Off状态. Optics: boards degraded,指TEM电子光学系统中的某些电路板出现了性能下降或损坏. 其原因有很多,可能是循环水的问题不能有效散热,也可能是通讯出现问题. 排除是否为循环水问题,可以先在TEM Server软件上选择“Tools”选项[3a],再选择“Optics”菜单中的“TstHaING”选项[3b],查看boards degraded的原因,点击“Recover”按键. 3中红色部分变为绿色,即表示Recover成功,就可以按照步骤2进一步处理Ceta相机问题. 如不能,则需要尽快联系工程师上门检查维修,可能需要更换光学电路板.
场发射透射电镜(TEM)常见故障排查与解决指南

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4 高压互锁系统故障

高压互锁系统(HT interlock)是TEM中的一个安全机制,用于防止在高电压(HT)条件下误操作,确保设备和用户安全. 在日常运行过程中,如果UI界面提示框出现FEG: Some of HT
interlocks are active
,同时UI界面中High Tension按键显示灰色时,表明高压互锁系统故障. 如果TEM其他正常,排除其他原因,有可能是通讯故障导致高压互锁系统故障,此时可以重新加高压,点击High Tension按键显示为黄色,然后逐步加高压,即可恢复正常. 如果出现无法手动加高压,可以检查高压互锁系统保护线指示灯是否正常,如果不亮,则可以联系工程师更换高压互锁系统保护线,更换后即可正常加高压.

5 缓冲罐故障

缓冲罐(buffer tank)是保持TEM高真空状态的重要组成部分. 在日常使用中,如果发现在没有更换样品测试时,缓冲罐频繁启动,且启动间隔小于20 min时,则需联系工程师上门检查,查看历史运行记录,了解缓冲罐启动频率的变化情况. 同时应检查TMP里的放气阀(venting valves)是否存在漏气现象. 如有漏气现象,则需更换放气阀零件,更换后缓冲罐即可恢复工作.

6 X轴漂移

样品台马达是样品台的重要组成部分,负责驱动样品台在xyzαβ五个方向上的移动或旋转,以便于精确定位和观察样品的不同区域. 在插拔杆的过程中,样品台可能会发生微小的移动. 日常测试更换样品拔杆后,若出现x轴漂移[4a],而插杆后x轴并没有出现漂移,这可能是由于样品台x轴马达上的螺丝松动所致[4b]. 拆开主机外壳后,轻轻拧紧螺丝,再次检查换样拔杆后x轴是否仍然存在漂移. 如果漂移问题依然存在,则需要联系工程师上门检查维修.

场发射透射电镜(TEM)常见故障排查与解决指南

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内容源自《分析测试技术与仪器》

文章信息:曾丽珍, 江丹. 基于代管模式的大型仪器管理与维护:以Talos F200X透射电子显微镜为例[J]. 分析测试技术与仪器, 2025, 31(1): 27-33.

 

本文源自微信公众号:分析测试技术与仪器

作者:fxcsjsyyq

原文标题:《场发射透射电镜的常见故障与解决办法》

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/JwSU4l-c6y4P4rA43rYzKg

​​原文发布时间:​​ 2025年3月8日

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