S4 EXPLORER X 射线荧光光谱仪常见故障与诊断方法.doc

S4 EXPLORER X 射线荧光光谱仪常见故障与诊断方法王成英 梁 倩（中国铝业河南分公司研究所 河南郑州 450041）摘要 本文针对S4 EXPLORER X 射线荧光光谱仪在使用中出现的常见故障，进行了现象描述、原因分析，阐述了相应的处理方法。关键词 X 射线荧光光谱仪 故障 处理方法前言S4 EXPLORER X 射线荧光光谱仪是德国布鲁克公司生产的顺序式波长色散X射线荧光光谱分析仪器，能用于直接分析固体和液体样品，具有智能化程度高、稳定性很好、常规操作简单、检出限低的优点。近几年推广应用范围相当宽。S4 EXPLORER X射线荧光光谱仪属扫描型分析仪器，工作过程中，许多部件协调动作，如测角仪、晶体转换器、准直器、滤光片遮罩转换器等，使用过程中，运动的部件难免出现问题，这部分故障称为机械故障。控制和检测各个部件动作及状态的电子线路、供电电源出现的故障通称为电路故障。该仪器带有诊断软件，分布于仪器各个部位的传感器将负责检测部件的状态信号反馈给计算机，通过S4 Tools 软件显示出来，供操作者和维修工程师查看或诊断仪器故障时使用，指导找出故障部位，方便维修。但在实际应用中也遇到一些问题靠S4 Tools诊断软件不能发现，工具软件尚具有局限性，仅能提示产生的故障类别或大致部位，要确认故障点、找出产生故障的具体原因、实行安全检修，维修人员必须对仪器的结构相当了解，具有一定的专业理论水平和实践经验。1 高压发生器及X光管1.1故障现象 高压开不起来。1.2 故障分析这是X射线荧光光谱仪较常见的故障，一般发生在开机时，也曾在待检样品被送至测量位置，样品室的封盖（Sample seal）封上以后的运行过程中。故障的产生原因可从以下三方面查找和分析：X射线防护系统内部水循环冷却系统高压发生器及X光管本身1.2.1 X射线防护系统为防止X射线泄露伤害人体，S4 EXPLORER X射线荧光光谱仪采用了对等的两条安全检查保护电路，其高压发生器只有在射线防护系统工作正常且两路信号对等的情况下才能启动。射线防护系统正常与否，可主要检查以下三部分：仪器的四块面板是否安装到位。该仪器是一个X射线完全封闭的系统，面板是最外层的射线防护装置，任一面板不到位，都有射线泄露的可能。因此在每块面板上都装有两个位置接触传感器（S651S658），一旦面板没有装到位，相应的警告信息就会在S4 Tools里出现，同时表现为仪器高压开不起来。使用者可按照S4 Tools里的信息指导检查并修复仪器。X射线的警示标志电路是否工作正常。X射线的警示线路是安全保护电路的一个重要单元。仪器的两个橙红色X光警示灯由位于高压发生器里的两个继电器K52和K53控制。如果任一信号灯的控制显示板或所用的直流电源故障，仪器均可自行发现并执行保护动作，禁止高压开启。Sample seal的位置检测开关是否可靠。为保证Sample seal密封可靠，在其位置的前方和后方均装有两个限位开关S659/S660及S661/S662，当Sample seal接受控制运动到位后，S659与S660同时响应，状态一致，S661与S662同时响应，保持一致状态，且S659/S660与S661/S662的状态应相反。否则表明该部分电路出现故障，系统无法启用。维修者可在有经验人员的指导下拆开仪器，用万用表逐个检查限位开关的响应情况，据需可用同参数国产元件替换）。1.2.2 内部水循环冷却系统S4 EXPLORER X 射线荧光光谱仪的光管所用功率为1KW，高压加至X光管后，除部分用于产生X射线外，其余转化为热能，由内部水循环冷却系统带走。内循环水用于冷却阳极靶附近的光管头部分，因此要求所用水为电导率很低的去离子水，以防高压击穿。内循环水的电导率指标靠仪器内部的树脂柱来维持，树脂的活性逐年递减至失效，导致水的电导率超标时，保护电路启用，禁止开启高压。出现这种情况时，可考虑更换树脂柱。另外，内循环水箱的水位和管路流量也是控制高压开启的两个重要指标，如果水位偏低或流量较小，各自的传感器会将信息传送至计算机，通过S4 Tools软件告知用户，用户应及时检查并做有效处理。还有一种故障现象是光管高压加上后不久就跳掉，重新开启高压发生器，情况依旧。产生这种故障的原因多半是仪器的进风口堵塞，通风量不足，仪器内部的热量不能正常交换排出，引起光谱室温度超出规定范围，同时内循环水温度偏高，仪器保护性关断高压。这种故障的处理方法是关掉仪器电源，用吸尘器清理仪器的进风口（或用水冲洗），保证通风量。1.2.3 高压发生器及X光管本身X光管是仪器内很贵重的部件，一般不会出现问题。高压发生器内的两个继电器K52和K53分别是上述两条安全电路的主要部件，直接控制高压发生器的开启。一旦两继电器中的任何一个性能不良，均会导致高压不能正常开启或非法关断的结果。该继电器结构和外形与国产常用件不同，损坏时需采用进口件替换。2 光谱室和样品室的真空度2.1 故障现象 光谱室和样品室的真空度下降较慢或达不到要求值。2.2 故障分析X射线荧光光谱仪通常采用真空光路条件，光谱室、样品室是通过许多管路、电磁阀等与真空泵及大气相连，使用过程中，漏气的几率很大。检查真空故障时，可人为分成五部分：真空泵、样品室、光谱室、气路管道及电磁阀，制定维修计划，逐一排查。2.2.1 真空泵检查真空泵的方法是卸下仪器的左面板，开启仪器电源，用人工控制命令启动抽真空系统，如果真空泵能顺利开启并运转声音正常，一般表明真空泵本身无故障。如出现能抽到规定值但历时明显变长的现象，多半是因仪器长期用于分析固体粉末压片样品或油样，固体粉末或油样被吸到真空泵油中，改变了真空泵油的粘度，从而影响应用效果，用户只需更换泵油。2.2.2 样品室样品室最常见的漏气部位为样品自转密封圈，样品测量时以0.5转/秒的速度自转，使用多年后，样品自转处的密封圈因磨损而会使密封效果变差。与样品室相关的电磁阀有3个，分别为Y601、Y602、Y604，其中Y601位于样品室与真空泵之间，Y604为通氦气的管路控制阀，Y602通大气，只有保证各阀工作正常，管路无漏气现象，才能保证样品室的抽真空效果。2.2.3 光谱室光谱室最常见的漏气部位为流气计数器，它装在光谱室内，经一根入气管和一根出气管与外界相通，流气计数器的窗膜很薄，窗膜漏气时就会影响光谱室的真空效果。如怀疑此部件故障，最好与专业工程师联系维修。与光谱室相关的电磁阀有Y600、Y603、Y605、Y606，其中Y600、Y603位于光谱室与真空泵之间。电磁阀不能正常响应、开度不够或密封不严也是导致光谱室真空度达不到要求的因素。另外应注意：在打开光谱室以前，一定要保证真空泵停转至少30分钟左右，并且卸下光谱室与真空泵的连接导气管时，应马上用手堵住管口，使光谱室漫漫回复大气状态，以免损伤流气计数器。3 检测电路3.1 故障现象 部分元素只有噪音信号，扫描不到峰位，而另一部分元素测量信号正常。3.2 故障分析打开“measure parameter”软件，点击“spectram” 按钮，查看测量情况异常元素的使用仪器条件，如发现故障范围属使用同一计数器，可初步判断为使用的计数器本身或所在通道出现了局部故障。这时，我们可采用由易到难的方法初步排查，首先结合用万用表逐段、逐点检查通道中各处联结，保证线路导通且接触可靠，开机实验，如故障仍在，进而可更换通道中波形处理板，一般情况下故障即可排除。一旦计数器损坏，只能请专业工程师更换。注意：（1）更换仪器的部件后，开机使用前，应进行对光处理。对光必须在仪器充分稳定的情况下执行，否则难以得到最佳效果。（2）对光完成后，可进行已知样测试实验，考察仪器测量效果，如结果比对符合要求，可直接投用。若比对结果超差，应在仪器稳定的条件下，执行重校正后方可使用。参考文献1 S4 EXPLORER X射线荧光光谱仪使用说明书2 蔡武昌. 自动化仪表，1999，5：453 张友汉主编. 电子线路设计应用手册. 福建科学技术出版社Troubleshooting and maintain of S4 EXPLORER X-ray SpectrometerWang ChengYing Liang qian (Henan Branch Aluminum Corporation of China, Zhengzhou,Henan,450041)Abstract: This article analyzed th