S－520型扫描电镜故障分析与维修两例
刘廷礼 邱琴 庄汇文
摘 要 介绍了S－520型扫描电镜实际操作中出现的两种故障现象。对相关电路进行了简要分析。详细说明了故障的排除方法。
关键词 扫描电镜 故障分析 维修
分类号：TH
Diagnosis and cure of two troubles of S－520 scan electron microscope.
Liu Tingli, Qiu Qin, Zhuang Huiwen
(Experimental Center, Shangdon University, Jinan, 250100)
Two troubles in the operation of S－520 scan electron microscope are analyzed and the related circuits are described. The curing methods are explained in detail.
日本Hitachi公司S－520型扫描电镜是一种应用广泛的大型精密仪器，国内许多高等院校及研究院所都有这种仪器，有的已经使用了十几年，进入故障高发期。本文介绍两则S－520型扫描电镜故障的维修实例，供大家参考。
1 图象聚焦时出现高压保护性中断
加速电压置20kV，加灯丝电流后，显示屏上有扫描图像，当用手动聚焦旋钮对图象聚焦时，高压出现保护性中断。更换其它档位，上述故障重复出现。
故障分析：手动聚焦引起高压中断，应检查透镜/高压控制单元中物镜模拟电压检测点CT－14和高压模拟检测点CT－2，利用已知该点电压变化量与操作面板上开关信号对应关系，确定数据总线各模数转换电路是否正常。
(1)考虑到总线接口影响，应采用变化信号进行比较。
仪器开机后，高压能加上，但束流表指示不稳定，因此，应首先检查操作面板上高压开关切换过程中高压模拟检测点CT－2上对应的电压数值。测量结果，基本符合要求，加速电压以0.25V/kV速率增加，但该点电压值有上下波动现象。测量基准电压检测点CT－1，该点为＋10V参考电压，测量结果为＋9.99V，属正常范围。
(2)检查操作面板上手动聚焦旋扭变化时对高压模拟电压检测点CT－2的影响。正常情况下改变手动聚焦旋扭位置，CT－2点上的电压值应不受影响。
检测结果表明，该点电压值随手动聚焦旋扭改变有明显的无规律跳变。由电路原理分析，手动聚焦粗调部分实际上是一个旋转式脉冲编码器，其功能是产生一串和旋转角度成正比的脉冲序列，配合一个旋转方向鉴别电路进行计数，CPU周期性读出这些数据并输入数据总线。同样，操作面板上的高压开关模拟信号经CPU系统处理后，也输入数据总线。而从数据总线中取出哪路信号，取决于CPU系统发出的地址逻辑控制信号，由它驱动各数模转换电路地址的译码器部分。
(3)由故障现象分析，应重点考虑CPU数据总线接口电路部分。该单元电路分为数据输入接口和地址译码控制接口两部分。数据输入接口由IC4(SN74LS273)，IC11(AD7524KN)和IC38(AD566JD)组成，地址译码控制接口由IC6(SN74175)，IC18(MC14028)和IC35(MC14028)组成。
在检查过程中发现，转动手动聚焦旋扭时，IC11(AD7524KN)第13脚地址译码脉冲时有时无，其间隔时间无规律。该脉冲信号由IC18(MC14028)控制写入脉冲产生。MC14028集成块是一个8421编码输入，可组成八位或十位译码输出。该电路中仅使用Q2和Q5两个输出端，Q2端控制写入脉冲送入IC11第13脚，Q5控制写入脉冲送入高压保护开关继电器控制电路。该集成块正常工作时，输入端DCBA为0010，Q2输出稳定的高电平，当DCBA为0101时，Q5输出稳定的高电平。
测量中发现，当手动聚焦信号变化时，IC18(MC14028)Q2端高电平不稳定，写入脉冲不能正常加入IC11第13脚，致使IC11输入端出现错误。该错误信息送入IC19高压保护电路后，启动高压保护继电器，从而引起保护性高压中断。更换IC18集成块后，仪器工作正常，故障排除。
2 显示屏扫描图象垂直幅度变窄
仪器工作一段时间后，CRT1、CRT2显示屏扫描图象垂直幅度变窄，随着工作时间的增加，故障现象加重。
故障分析：两个荧光屏出现相同故障，应考虑偏转线圈供电电源部分可能有问题。该电源属典型串联式稳压电源，采用HA17723G单片稳压器与调整管D341组成扩大输出电流的稳压电路。这种电源在S－520型扫描电镜中应用较多，其中DEF、LEN、SG－MD电路中均采用此种稳压电源，其电路图见图1。
图1 －15V电源电路图
(1)该电源由±15V电源组成，其输出电流设计为2.5A。检测结果＋15V电源正常，－15V电源只有12V左右，且测量值不稳定。为确定故障范围，采用分段测试。首先作－15V电源空载实验，电源恢复正常。加载测试，同时监测输出电流，当负载电流超过1.5A时，电源工作异常，表明该电源带载能力过低。
(2)进行加载检测。在加载检测过程中，当负载电流增大时，HA17723G稳压器管壳温度明显增高，表明该器件处于过载状态。更换该稳压块，故障现象未消除。
图2 HA17723G内部电路图
(3)稳压器内部电路检测。该稳压器内部电路如图2所示。接线端2、3为检测电流输入端，4为反相输入端，接采样电阻，5、6为同相输入端，接参考电压输入端，10为误差放大输出端，11、12为电源输入端。HA17723G内部Q14、Q15调整管通过误差放大输出端及电源输入端，与外接扩大电流输出的D341调整管共同组成复合输出电路，提供负载所需电流。排除HA17723G本身原因，过载现象只能是外接调整管D341工作不正常所致。根据前面检测结果，该电源带载能力约1.5A左右，而稳压器HA17723G本身最大输出电流只有几十亳安，表明D341处于临界工作状态。拆下该管，用图示仪检测工作曲线，其伏安特性、放大倍数及带载能力均正常，进一步检查该管管脚的焊接情况，发现集电极管脚插座焊点有小裂痕。显然，由于该点接触电势增大导致了D341调整管处于临界工作状态。重新焊接处理后，电源工作恢复正常。
作者简介：刘廷礼，男，1950年10月出生，工程师，主要从事仪器分析与仪器维修工作。
作者单位：刘廷礼（山东大学实验中心，济南，250100）
邱琴（山东大学实验中心，济南，250100）
庄汇文（山东大学物资设备处，济南，250100）
