飞利浦EM208S透射电子显微镜故障维修三例

倪少石

联勤保障部队第九〇〇医院医学工程科 （福建福州 350025）

透射电子显微镜（transmission electron microscope，TEM）可以观察到在光学显微镜下无法观察到的亚显微或者超微结构，已广泛运用于临床病理诊断中[1-4]。飞利浦EM208S型TEM主要由真空电路系统（VSE）、镜柱（column）、电子枪发射装置（EGEU）、电源电流控制柜（CRU）、主控单元（MCU）5个部分组成[5-7]。现介绍飞利浦EM208S型TEM的3例常见故障排查方法及预防性维护措施，以期在TEM相似故障排查与设备维护保养中，为同行提供参考。

1 故障1

1.1 故障现象

MCU显示屏显示“No Signal”，设备无法执行光路系统抽真空操作及后续临床检查。

1.2 维修过程

正常情况下，MCU显示屏用于监控TEM设备的基本参数，包括各真空腔内真空度、热交换装置内液体流速、弥散油泵泵油温度、2个真空泵和6个电磁阀的工作状态以及显示系统警告和错误代码。在排除显示屏设备本身故障后，检查显示信号源是否有问题。显示信号源由MCU提供，经检查发现：MCU的 220 V交流供电正常；MCU开机后，未有正常启动主板蜂鸣器发出的“嘀嘀”声；MCU内部存储模块机械运转正常。综上初步判定故障产生于MCU内部PCB板件上，包括主板、临时寄存器、显示输出模块以及各种设备定制I/O板件。

分别对各个PCB板件进行拔插、接口清理和同规格产品替代互换验证后，将故障点缩小到临时寄存器上，包括临时寄存器本身故障和（或）主板临时寄存器插槽接口故障。MCU内部包含有2个临时寄存器，利用同规格同型号的正常临时寄存器替代后，MCU开机正常，显示器显示内容正常。但是经过多次开关机测试后，设备开机率仅稳定在70%左右，再次对临时寄存器金手指和主板插槽接口进行细致处理后，开机率无显著提高。

遵循“设备不能带病工作”的原则，决定更换同规格型号MCU主板来隔离问题[7]。因原厂主板不单独出售，最小配件为整个MCU，价格昂贵；同时市面无法购得同规格同型号的主板，故转向寻找相关兼容主板进行替代。研究MCU的硬件规格和系统软件框架后，发现原主板除了临时寄存器、显示输出模块以及信息存储器以外，还有3块定制PCB板件，分别使用ISA和 PCI接口和主板进行通信。维修人员决定利用带有4个ISA接口和2个PCI接口的工控主机替代原有的MCU主板，其余硬件设备直接从旧机器上移植到新主板平台上。尝试启动新MCU，主板可以正常点亮，原有系统软件兼容新主板平台，无报错，进行多次开关机测试后，确认故障完全排除。

2 故障2

2.1 故障现象

电源电流控制柜CRU机柜故障，故障提示“Check LEDs in CRU”。

2.2 维修过程

故障提示要求检查CRU机柜内部的LED指示灯状态。CRU机柜包含电流调制器（CR）和电流调制供电（CRS）两个部分，CR包括8块抽拉式PCB板，按照实际情况从左到右排列依次为QCR.GA、QCR.BA、QCR.SO、DCR.CL、DCR.PL、OCR、CRIR、CRPS，上方为电流调制放大板CRPT，后方为电流调制背板CRBP板。QCR、DCR和OCR分别为四倍电流调节器、双电流调节器、目标电流调节器。QCR.GA可调制GUX、GU Y、GLX和GLY 4个电子枪电流束改变位移；QCR.BA 可调制BUX、BUY、BLX和BLY 4个束调管的电流；QCR.SO可调节CSA、CSB、OSA和OSB上的电流，改变聚光镜和目镜的消散效果；DCR.CL可控制1号和2号聚光镜的聚光效果；DCR.PL分别对中间镜和透射镜进行调整；OCR单独控制目镜。

CRS包含两组变压器和多组整流滤波模块，通过X4接口给CR提供+350 V 、+30 V、+20 V、-20 V、+6 V和-6 V的6组直流电源。再通过CR内的CRPS板进行调压稳压处理，输出+24 V、+15 V、-15 V、+5 V和-5 V的直流电源给CR上其他PCB板使用。

检查整个CRU机柜，CR中8块可抽拉式的PCB上共有9个电源供电状态LED指示灯，只有QCR.GA上的LED指示灯显示正常，其余8个均不亮。经验推测，同时损坏5块PCB板属于小概率事件，故怀疑是公共输入组件或者输出组件出现故障。根据维修手册中的电路框图所示，QCR、DCR和OCR这3个分类PCB板块（共6块）都受到CRIR上D9、D10和D11这3块芯片（型号都为74HCT374）上的信号管脚D[0…23]传来的数字信号控制。

检测输入组件部分，CRIR板上X[3…16] 这14个测量点所测得的电压数据与正常状态下所记录的电压值进行对比，所有电压示数都在误差允许范围，排除CRIR问题。再测量PCB板上的+24 V、+15 V、-15 V、+5 V和-5 V直流电压均正常，可排除输入组件供给信号和电源问题。

检测输出组件部分，QCR、DCR和OCR这3个分类PCB板块都是通过产生一个驱动信号，驱动CRPT上的MOSFET元器件（型号均为IRFPG50）来控制物镜、透射镜、聚光镜1、聚光镜2及中间镜所对应功能模块的电流。拆开CRU机柜顶盖，发现CRPT板上沾染油迹，怀疑此前电镜操作员在执行弥散油泵ODP 加油操作时，误将油料撒至CRU机柜顶部，后侵入CRPT板面。用蘸有95%酒精的棉签对PCB板进行清洁，在清洁过程中发现其中有两颗MOSFET（IRFPG50）的D脚和S脚有虚焊的痕迹，可用螺丝刀轻轻挑起。处理好油迹和虚焊问题后，CRU柜里的所有电源供电状态LED指示灯均恢复正常，故障排除。

3 故障3

3.1 故障现象

尝试对光路系统进行抽真空操作，立即显示故障提示“Vacuum Failure：Cooling Water Temperature Too High”，即热交换装置内液体温度过高，无法进入正常抽真空程序。

3.2 维修过程

镜柱内灯丝、弥散油泵ODP和CRPT板发热量巨大，需要通过热交换装置进行散热。查阅维修手册中热交换装置水路循环图发现：循环水路在经过流速计后分成3条支路，分别帮助镜柱内的灯丝、弥散油泵ODP、CRPT板上功率元器件进行散热；系统配置1个流速计和3个水温度传感器对整个水路循环状态进行监测，3个水温传感器T1、T2和T3（型号均为PT100）分别安装在镜柱内灯丝、弥散油泵ODP和CRPT板附近的水路循环中。

热交换装置由1台水冷机和1套贯穿于设备内部的水循环管路组成，使用纯净水作为热交换介质。检查发现：水冷机的水温与设定温度一致，均为22 ℃；为观察水流速度卸开热交换装置的进水口，发现水流喷涌而出；设备自带的流速计指示浮标在标准范围内。因此，可排除热交换装置故障问题。

检查流速计在CRPT板上对应的D502斯密特触发器（型号为74HCT14），6脚输出低电平，导致H501发光二极管导通发亮，排除流速计信号异常和本身故障问题。水温度传感器T1、T2和T3（型号均为PT100）和真空度测量板 （VM板）上的N1B差分放大器连接，根据其7脚的电压值，和温度换算公式V=0.2×T[V，℃]，换算出来的温度数值只有T2（用于监测弥散油泵ODP），超出正常温度范围。卸下弥散油泵ODP支路的全部橡胶管路和金属接头，逐个清理排查，发现其中1个90°金属接头已被不明黑色杂物完全堵塞，怀疑黑色杂物为高压水管内壁脱落物。清理所有金属接头，购置高压管路对所有主路和支路旧管进行更换。重新启动设备，故障提示消失，抽真空程序正常启动，故障排除。

4 讨论

带有精密部件的医疗设备在使用初期的磨合阶段过后，会经历一段时间的稳定工作阶段，随着工作时间和年限的增加，逐渐进入故障频发阶段，此阶段的故障容易出现在设备的电子元器件性能不稳定以及各种水路管路是否畅通方面，特别是散热系统，因此，熟悉设备的原理是维修的基础[8-11]。此外，我们还要正确地对机器进行维护保养、除垢、除尘，对环境进行温湿度监测，利用预防性维护降低故障发生率。而当故障出现时，操作人员能处理大多数警告和故障提示，或在工程师电话指导下解决故障，只有少数故障提示需要工程师现场解决。工程师需根据故障提示查找相关技术资料，冷静分析故障原因，逐一排查，缩小范围，才能从根本解决问题，延长设备的使用寿命，保证临床工作质量，从而更好地服务患者[12-13]。