ZSX100e型X射线荧光光谱仪真空系统故障分析

2013-10-27

分析仪器 2013年4期

(攀钢集团研究院有限公司，攀枝花 617000)

ZSX100e型X射线荧光光谱仪是我院2002年引进的日本理学公司生产的扫描式波长色散型元素分析仪器。为避免空气对X射线的吸收引起的强度降低，该仪器的测量可以在真空中进行。其真空系统由机械泵、真空隔离阀和放气阀、样品准备室、门阀、测量室、分光室、皮氏计和分光室空气探测机构构成[1]。高速真空系统还配备有自动压力控制(APC)功能。本文介绍一例真空系统的故障分析和处理。

1 故障现象

按正常的操作程序打开仪器。由于在设定的时间内真空度只能抽到80 Pa左右，未达到规定值(13 Pa)，仪器开机没有通过自检、处于故障状态。显然，仪器真空系统出现了泄漏，使其真空度不能达到规定值。

2 故障检查分析

研究真空系统的框图[2](图1)，找出真空系统与大气相关联且易出问题的部位——样品准备室的进样口、样品准备室和测量室的接口、分光室的盖子等三处，按照常规要求进行了认真的清洁处理。重新开机，故障现象依然存在。确定是仪器的真空系统其他部位出现了泄露问题。

为了便于故障查找，利用理学维修工程师软件修改仪器的真空度规定值为90 Pa。再次开机，仪器通过开机自检，进入“正常”工作状态。设置仪器进行样品测量工作，观察其真空度的变化情况。发现当样品放入测量室被测量时，真空度会升高到40 Pa左右。分析仪器进行样品测量工作时样品放入测量室前后的工作状态，其差别在于样品台转动与不转动。样品放在测量室的样品台上后，样品台开始转动，使样品自旋；而样品取出或样品台上没有样品时，样品台不转动。那么，可以确定样品台转动机构与真空系统的相关部位的密封出了问题。

3 故障查找与处理

仪器测量室样品台的可动部分，分为γ轴和θ轴。γ轴驱动样品台轴向移动，θ轴是驱动样品台转动的。与故障相关的驱动样品台转动的是θ轴机构，参见θ轴机构示意图[3](图2)。θ轴机构由步进电机(C1)、定位器(C20、C29、35、23)和计数器(C20、C29、23)组件，和联轴器(C44)、传动轴(19)、齿轮(C28、37)、样品台等组成。步进电机组件、联轴器等在真空系统的测量室外部，齿轮和样品台等在真空系统的测量室内部，通过传动轴将连接真空系统的测量室内、外部的两部分连接起来。传动轴穿过真空系统的测量室处，由轴封(18)、轴承(C14)、轴承座(17)、O型环(C17、C18)等部件组成轴承座组件，实现对传动轴支撑、测量室密封的作用，并保证传动的功能。根据样品台是否转动对真空度影响的故障现象和传动轴轴承座组件构成判断，轴承座组件的轴封、O型环可能有问题，造成了仪器真空系统真空度下降的故障。

图1 真空系统框图

图2 θ轴机构示意图

故障点找到以后，就需要更换有问题的轴封或O型环，真正解决问题，验证故障判断的正确。按照θ轴机构示意图(图2)，仔细对照仪器的实际结构，确定相关部件的具体安装方式和顺序，计划拆卸步骤和方法。经过一系列紧张、细致、有序的工作，完成了对轴承座组件的轴封和O型环的拆卸、检查、更换和复原安装。拆卸后，检查发现轴封损坏严重，进行了更换。