ZSX100e型X射線熒光光譜儀真空系統(tǒng)故障分析

(攀鋼集團(tuán)研究院有限公司，攀枝花 617000)

ZSX100e型X射線熒光光譜儀是我院2002年引進(jìn)的日本理學(xué)公司生產(chǎn)的掃描式波長(zhǎng)色散型元素分析儀器。為避免空氣對(duì)X射線的吸收引起的強(qiáng)度降低，該儀器的測(cè)量可以在真空中進(jìn)行。其真空系統(tǒng)由機(jī)械泵、真空隔離閥和放氣閥、樣品準(zhǔn)備室、門(mén)閥、測(cè)量室、分光室、皮氏計(jì)和分光室空氣探測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成[1]。高速真空系統(tǒng)還配備有自動(dòng)壓力控制(APC)功能。本文介紹一例真空系統(tǒng)的故障分析和處理。

1 故障現(xiàn)象

按正常的操作程序打開(kāi)儀器。由于在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)真空度只能抽到80 Pa左右，未達(dá)到規(guī)定值(13 Pa)，儀器開(kāi)機(jī)沒(méi)有通過(guò)自檢、處于故障狀態(tài)。顯然，儀器真空系統(tǒng)出現(xiàn)了泄漏，使其真空度不能達(dá)到規(guī)定值。

2 故障檢查分析

研究真空系統(tǒng)的框圖[2](圖1)，找出真空系統(tǒng)與大氣相關(guān)聯(lián)且易出問(wèn)題的部位——樣品準(zhǔn)備室的進(jìn)樣口、樣品準(zhǔn)備室和測(cè)量室的接口、分光室的蓋子等三處，按照常規(guī)要求進(jìn)行了認(rèn)真的清潔處理。重新開(kāi)機(jī)，故障現(xiàn)象依然存在。確定是儀器的真空系統(tǒng)其他部位出現(xiàn)了泄露問(wèn)題。

為了便于故障查找，利用理學(xué)維修工程師軟件修改儀器的真空度規(guī)定值為90 Pa。再次開(kāi)機(jī)，儀器通過(guò)開(kāi)機(jī)自檢，進(jìn)入“正常”工作狀態(tài)。設(shè)置儀器進(jìn)行樣品測(cè)量工作，觀察其真空度的變化情況。發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品放入測(cè)量室被測(cè)量時(shí)，真空度會(huì)升高到40 Pa左右。分析儀器進(jìn)行樣品測(cè)量工作時(shí)樣品放入測(cè)量室前后的工作狀態(tài)，其差別在于樣品臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)與不轉(zhuǎn)動(dòng)。樣品放在測(cè)量室的樣品臺(tái)上后，樣品臺(tái)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，使樣品自旋；而樣品取出或樣品臺(tái)上沒(méi)有樣品時(shí)，樣品臺(tái)不轉(zhuǎn)動(dòng)。那么，可以確定樣品臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空系統(tǒng)的相關(guān)部位的密封出了問(wèn)題。

3 故障查找與處理

儀器測(cè)量室樣品臺(tái)的可動(dòng)部分，分為γ軸和θ軸。γ軸驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)軸向移動(dòng)，θ軸是驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的。與故障相關(guān)的驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的是θ軸機(jī)構(gòu)，參見(jiàn)θ軸機(jī)構(gòu)示意圖[3](圖2)。θ軸機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)(C1)、定位器(C20、C29、35、23)和計(jì)數(shù)器(C20、C29、23)組件，和聯(lián)軸器(C44)、傳動(dòng)軸(19)、齒輪(C28、37)、樣品臺(tái)等組成。步進(jìn)電機(jī)組件、聯(lián)軸器等在真空系統(tǒng)的測(cè)量室外部，齒輪和樣品臺(tái)等在真空系統(tǒng)的測(cè)量室內(nèi)部，通過(guò)傳動(dòng)軸將連接真空系統(tǒng)的測(cè)量室內(nèi)、外部的兩部分連接起來(lái)。傳動(dòng)軸穿過(guò)真空系統(tǒng)的測(cè)量室處，由軸封(18)、軸承(C14)、軸承座(17)、O型環(huán)(C17、C18)等部件組成軸承座組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)軸支撐、測(cè)量室密封的作用，并保證傳動(dòng)的功能。根據(jù)樣品臺(tái)是否轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)真空度影響的故障現(xiàn)象和傳動(dòng)軸軸承座組件構(gòu)成判斷，軸承座組件的軸封、O型環(huán)可能有問(wèn)題，造成了儀器真空系統(tǒng)真空度下降的故障。

圖1 真空系統(tǒng)框圖

圖2 θ軸機(jī)構(gòu)示意圖

故障點(diǎn)找到以后，就需要更換有問(wèn)題的軸封或O型環(huán)，真正解決問(wèn)題，驗(yàn)證故障判斷的正確。按照θ軸機(jī)構(gòu)示意圖(圖2)，仔細(xì)對(duì)照儀器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，確定相關(guān)部件的具體安裝方式和順序，計(jì)劃拆卸步驟和方法。經(jīng)過(guò)一系列緊張、細(xì)致、有序的工作，完成了對(duì)軸承座組件的軸封和O型環(huán)的拆卸、檢查、更換和復(fù)原安裝。拆卸后，檢查發(fā)現(xiàn)軸封損壞嚴(yán)重，進(jìn)行了更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

故障處理后，再次按正常的操作程序打開(kāi)儀器，真空系統(tǒng)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)真空度抽到13Pa以內(nèi)，通過(guò)開(kāi)機(jī)自檢。儀器恢復(fù)正常工作，證明故障判斷正確，故障處理工作完成。

[1]X射線熒光光譜儀 (ZSX100/101) 維修手冊(cè): 1-27.

[2]X射線熒光光譜儀 (ZSX100/101) 維修手冊(cè): 1-28.

[3]X-ray fluorescence specrometer ZSX100e(The first type)Drawings of Technical lllustrating. ME320ZZ-28.