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场发射扫描电子显微镜的操作-检查真空系统

2023.1.04

电镜中的真空系统一般由真空泵、管道、真空阀门和真空测量装置组成。高真空度可减少电子与气体分子的碰撞,增加灯丝寿命,所以必须高度关注真空系统,定期记录系统真空和枪真空数值,或是打开真空监控器(Gun Monitor)实时监控真空值。对于ULTRA PLUS扫描电子显微镜,需保证系统真空值不小于5.0×10-4Pa,枪真空不低于1.0×10-7Pa。若真空值低于正常状态需进行必要的检查和维护保养,如检查各真空系统部件或进行烘烤操作,具体方法如下:

(1)观察真空装置的启动顺序及启动时间。ULTRA PLUS扫描电子显微镜真空的启动顺序为机械泵、涡轮分子泵、潘宁规、离子泵。一般换试样抽真空时间为3min。如时间过长,需检查真空装置是否为异常启动情况。

(2)判断分子泵前级泵的工作状态。定期查看分子泵的功率状态,操作方法为:打开分子泵控制器,查看分子泵功率,若小于10W,则分子泵前级泵(机械干泵)无过多附加阻力,为正常状态;否则,说明前级泵存在过多负载。

(3)机械干泵的维护。机械干泵中密封圈为易耗品,随着机械摩擦时间的增加,密封圈变小,给分子泵带来过多负载,抽真空时间变长。一般情况下,机械干泵的维护需在1~2a(年)内进行,即更换密封圈。

(4)若以上问题均可排除,则可考虑进行烘烤操作,以提高真空度。

以ULTRA PLUS扫描电子显微镜真空异常情况为例,解释说明真空故障排除的思路。

在转换高压或更换试样时发现抽真空时间过长,有时甚至可达十几分钟或半小时。于是,首先检查样品室O型圈是否脱落,排查机械密封问题;然后更换洁净、体积小的待测试样排查特殊试样干扰,然后查看真空值大小及阶段性抽真空速度,判断机械泵或离子泵等真空泵的状态;如均无异常现象则进一步观察电镜操作软件中真空状态的提示,判断是否为分子泵控制器的问题或其他硬件问题;如仍未发现规律性可疑问题则与维修工程师联系,最后重新插拔了高压线接触点,解决了该真空故障问题。

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