T6新世紀(jì)紫外可見光度計(jì)常見故障及其排除方法

薛駿軼 史輝

摘要：文章介紹了北京普析通用儀器公司生產(chǎn)的T6新世紀(jì)紫外可見光度計(jì)在使用過程中的常見故障及其排除方法。提高儀器的完好率，是儀器使用過程中需要注意的首要問題。該儀器采用模塊化設(shè)計(jì)，文章通過模塊替換方法，研究確定儀器的易損模塊，即樣品池傳動模塊、光源模塊和電源模塊，并研究了儀器使用和維修優(yōu)化方案。使用優(yōu)化方案后，儀器的故障率降低、故障排除時間縮短、維修成本降低，可為培訓(xùn)儀器操作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：紫外可見光度計(jì)；模塊；故障排除方法

中圖分類號：TH744? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）06-0091-03

0 引言

T6新世紀(jì)紫外可見光度計(jì)是由北京普析通用儀器公司制造的一款經(jīng)濟(jì)型的雙光束紫外可見分光光度計(jì)，其波長范圍為190～1 100 nm，波長準(zhǔn)確度為±1 nm，波長重復(fù)性≤0.2 nm，光譜帶寬2 nm；儀器采用電機(jī)直接驅(qū)動樣品池架，取代傳統(tǒng)的絲桿傳動機(jī)構(gòu)，因此不需要對傳動機(jī)構(gòu)做常規(guī)維護(hù)；其雜散光水平低、精度高，模塊化設(shè)計(jì)方便維護(hù)，全封閉光源穩(wěn)定可靠。儀器選用的鎢燈和氘燈設(shè)計(jì)使用壽命長達(dá)2 000 h，開機(jī)自檢通過后不需要額外預(yù)熱就可直接使用，并且連續(xù)工作多個小時后的測量結(jié)果依舊穩(wěn)定、準(zhǔn)確；具備自動樣品池，可連續(xù)測樣，適合科研［1-4］和教學(xué)實(shí)驗(yàn)［5］。基于以上優(yōu)勢，T6新世紀(jì)紫外可見光度計(jì)廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境科學(xué)等科學(xué)研究領(lǐng)域 ［1-6］。

提高儀器的完好率，是T6新世紀(jì)紫外可見光度計(jì)（簡稱T6）使用過程中需要注意的首要問題。針對T6的硬件故障，其產(chǎn)品說明書很少涉及，并且專門針對T6的光度計(jì)維修的相關(guān)文獻(xiàn)較少，不同型號的光度計(jì)結(jié)構(gòu)差別較大，導(dǎo)致操作人員很難自行維修且不容易定位故障點(diǎn)，預(yù)約產(chǎn)品工程師上門維修又會造成維修耗時和成本的增加。本文研究T6模塊化設(shè)計(jì)原理，通過模塊替換方法確定了儀器的易損模塊。通過對T6的維修拆解，研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，完善了儀器的使用和維修方案，降低了儀器的損壞率。優(yōu)化方案有效提高了儀器的完好率，能為教學(xué)科研工作的正常進(jìn)行提供保障。

1 儀器結(jié)構(gòu)分析

T6由8個部分組成（如圖1所示），儀器發(fā)出的光源為復(fù)合光，必須通過單色器將其分解成單色光才能使用（光源和單色器組成光源模塊，由光源電源供電）；當(dāng)單色光通過儀器樣品室中的樣品時，一部分被樣品吸收，其他未被吸收的光到達(dá)檢測器，光信號被轉(zhuǎn)化為電信號， 電信號經(jīng)過電路放大和數(shù)據(jù)處理后，通過顯示器呈現(xiàn)出測量結(jié)果（儀器其他部分由主電源供電）［7］。儀器還有一些擴(kuò)展功能，例如設(shè)有功能卡槽，可以插入不同的功能卡實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展；開放式的樣品倉設(shè)計(jì)，可方便地進(jìn)行各種附件應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)；具有多種輸出形式，可與打印機(jī)連接等。

2 易損模塊分析

雖然T6有8個主要模塊，但是在其實(shí)際使用中的故障點(diǎn)大部分集中于3個模塊：即樣品池傳動模塊、光源模塊和電源模塊。通過模塊替換的方式可快速定位故障點(diǎn)，這對儀器使用人員自行維修和工程師上門維修都具有重要意義。

（1）樣品池傳動模塊：該模塊是樣品室的重要組成部分，模塊底板正面通過2根滑軌固定樣品池架，底板背面固定樣品池電機(jī)，電機(jī)軸上的齒輪與樣品池架下方的滑齒軌道相連，電機(jī)齒輪和滑齒軌道使用彈簧固定，采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動樣品池架移動。由于模塊中的滑軌、固定彈簧、齒輪和電機(jī)都位于樣品池架下方，容易被灑落的液體腐蝕，因此確定此處為易損部位；樣品池底板集成了電機(jī)的控制電路，該部分發(fā)生故障較少，在此不展開說明。

（2）光源模塊：鎢燈、氘燈和單色器都封閉于光源模塊中，當(dāng)鎢燈和氘燈達(dá)到設(shè)計(jì)壽命損壞時，或者單色器表面有污漬對光路造成阻擋時，都會導(dǎo)致儀器出現(xiàn)故障。

（3）電源模塊：儀器有2塊電源，主電源負(fù)責(zé)儀器主板和除光源模塊以外部分的供電，光源電源負(fù)責(zé)光源模塊供電，包括鎢燈、氘燈和單色器。主電源很少損壞，而光源電源在部分批次經(jīng)常損壞，例如電源內(nèi)部發(fā)生短路，造出電源損壞。

3 常見故障

故障在儀器開機(jī)自檢和使用過程中都會發(fā)生，儀器開機(jī)自檢順序如下：①樣品池電機(jī)檢測；②濾光片檢測；③光源電機(jī)檢測；④波長電機(jī)檢測；⑤鎢燈檢測；⑥波長檢查；⑦氘燈檢測。自檢的每一步都有可能發(fā)生故障，導(dǎo)致檢測失敗，而任一步驟檢測失敗，儀器都無法正常使用。此時，長按“ENTER”鍵可以強(qiáng)制跳過檢測失敗項(xiàng)，方便進(jìn)行后續(xù)的故障排查；待儀器自檢通過后，使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)池空白無法清零和測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等故障。

3.1 樣品池電機(jī)檢測失敗

故障現(xiàn)象：儀器自檢“樣品池電機(jī)ERR”；故障原因分析和處理如下。

（1）關(guān)機(jī)后，檢查樣品室內(nèi)是否有阻擋物阻礙樣品池架移動，如有阻擋物需要清理干凈。

（2）檢查樣品池架滑軌是否松動，松動需要將固定螺絲鎖緊，將樣品池架沿滑軌上下移動，觀察是否能順暢移動，如果不順暢，則需要上潤滑脂油，滑軌如果生銹，則需要拆卸后，用砂紙將滑軌打磨光滑或者直接更換滑軌，安裝后再上潤滑脂油。

（3）如果故障無法排除，需要將樣品池傳動模塊拆下，檢查樣品池底板上的樣品池電機(jī)、齒輪和固定彈簧是否被腐蝕損壞，損壞則需要進(jìn)行更換。

3.2鎢燈檢測失敗和氘燈檢測失敗

故障現(xiàn)象：儀器自檢“鎢燈ERR”和“氘燈ERR”；故障原因分析和處理如下。

（1）關(guān)機(jī)后，檢查樣品室內(nèi)是否有擋光物，如有擋光物要取出，如果鎢燈自檢依舊無法通過，則需要將樣品池架上的比色皿塑料夾片取出。

（2）上述操作后自檢依舊不通過，則需關(guān)機(jī)手動將樣品池架沿滑軌上下移動，使樣品池架復(fù)位，防止樣品池架錯位阻擋光路引起鎢燈檢測失敗。

（3）如果同時存在樣品池電機(jī)自檢時聲音過大和齒輪跳齒的聲音，則需要檢查樣品池電機(jī)固定彈簧是否損壞而導(dǎo)致電機(jī)齒輪和樣品池架滑齒軌道連接不牢固，樣品池電機(jī)工作時跳齒。由于樣品池電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，跳齒會造成樣品池架無法移動到正確位置，阻擋光路，導(dǎo)致鎢燈檢測失敗，此時必須更換電機(jī)固定彈簧。

（4）如果鎢燈依舊自檢失敗，長按“ENTER”鍵，強(qiáng)制跳過第5步鎢燈檢測和第6步波長檢查（鎢燈損壞，波長檢查都無法通過），如果氘燈檢測通過，則代表鎢燈損壞的可能性較大，需要更換鎢燈；如果氘燈也檢測失敗，則代表光源電源損壞可能性大，需要更換光源電源。

（5）如果第5步鎢燈檢測和第6步波長檢查通過，氘燈檢測無法通過，說明氘燈損壞，需要更換氘燈。

3.3 樣品測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定

故障現(xiàn)象：池空白無法歸零，樣品多次測量，測量結(jié)果波動大，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；故障原因分析和處理如下。

（1）簡單測試判斷儀器的穩(wěn)定性：測光方式設(shè)置為“Abs”，樣品池設(shè)置為“五連池”，樣池?cái)?shù)設(shè)置為“5”，空白溶液校正設(shè)置為“否”，樣池空白校正設(shè)置為“否”，移動樣池設(shè)置為“1”，選擇實(shí)驗(yàn)所需波長，取出比色皿使樣品室處在空氣狀態(tài)，按“ZERO”鍵扣池空白，查看吸光度數(shù)值，正常數(shù)值應(yīng)該穩(wěn)定在0.000 Abs，然后按“STAR”鍵進(jìn)行檢測，5個樣品池的測量值都是0.000 Abs且沒有波動，即代表正常。

（2）如果樣品池的測量值在0.001～0.009 Abs范圍內(nèi)輕微波動，需要檢查樣品池滑軌是否牢固，排除故障后再按上一步驟進(jìn)行測試。

（3）如果測試依舊不正常，則要進(jìn)行暗電流檢測和波長校正，將1號樣品池位放入黑擋塊，選擇暗電流檢測，檢測通過則為正常，取出黑擋塊進(jìn)行波長校正，沒有報(bào)錯即為通過。

（4）如果波長校正不通過，需要檢查光路上的濾光片、反光鏡和燈源，將儀器關(guān)機(jī)拔電源冷卻后，用擦鏡紙沾少許無水乙醇擦拭濾光片、透鏡和光源（乙醇揮發(fā)后才可后續(xù)安裝），再進(jìn)行波長校正，大部分情況都能通過，如果故障依舊存在，就要考慮是否為光源損壞。

3.4 光源電源損壞

故障現(xiàn)象：①自檢鎢燈氘燈無法通過；②開機(jī)無反應(yīng)，儀器的保險(xiǎn)絲熔斷，更換保險(xiǎn)絲后故障依舊存在；③開機(jī)時，實(shí)驗(yàn)室的220 V供電電路空氣開關(guān)跳閘。

故障原因分析：光源電源內(nèi)部發(fā)生短路，將電源內(nèi)部保險(xiǎn)絲熔斷表現(xiàn)為故障現(xiàn)象①，將分光光度計(jì)保險(xiǎn)絲熔斷表現(xiàn)為故障現(xiàn)象②，如果這2個保險(xiǎn)絲都沒有熔斷，儀器內(nèi)部短路導(dǎo)致220 V供電電路電流過大引起空氣開關(guān)跳閘，表現(xiàn)為故障現(xiàn)象③。

處理方法：本實(shí)驗(yàn)室使用的T6是分2批購入，出廠日期分別為2009年11月和2015年5月。截至2022年底，2009年批次除了部分儀器的鎢燈、氘燈達(dá)到設(shè)計(jì)壽命老化損壞，沒有出現(xiàn)其他硬件故障；2015年批次大部分儀器光源電源損壞。2009年批次電源都為電源板，2015批次換成開關(guān)電源，聯(lián)系廠家更換的原廠開關(guān)電源最終都損壞，說明是2015年產(chǎn)品批次有問題，需要購買第三方開關(guān)電源予以更換。開關(guān)電源主要有3個指標(biāo)：①電源的輸入電壓和輸出電壓額定電流。②電源尺寸（長158 mm，寬98 mm，高44 mm），如果尺寸和原裝電源不同，則無法裝入儀器中。③電源接口類型，接口類型必須與原裝電源相同。如果接口不同，則無法安裝，或者需要更換儀器內(nèi)部連接線的插頭，但容易造成接觸不良引起儀器故障。T6的不同批次產(chǎn)品內(nèi)部電源可能不同，如果需要購買第三方電源，要提前拆機(jī)觀察電源型號，避免買錯配件。2015年批次的第三方電源購于常州引泉電子有限公司，電源型號為PL01-T6（輸入：AC 95-280 V/50-60 Hz；輸出1：DC 300 mA；14.5 V/0.5 A；輸出2：DC 11.5 V/2 A）。光源電源（開關(guān)電源）更換后，儀器測量結(jié)果穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)電源損壞的情況。

4 使用與維護(hù)的注意事項(xiàng)

使用儀器時，必須按照產(chǎn)品說明書規(guī)范操作，延長儀器使用壽命；此外，正確的維修和護(hù)理，可以提高儀器的完好率，減少儀器損壞造成的損失。

（1）儀器要求使用環(huán)境保持較低的濕度，如果使用環(huán)境濕度較高，則需要安裝除濕機(jī)，降低電子元件的損壞率和提高儀器的穩(wěn)定性。

（2）儀器開機(jī)前要檢查樣品室是否有雜物，樣品池架滑軌是否松動或腐蝕生銹。

（3）使用可見光區(qū)及紅外光區(qū)進(jìn)行（325～1 100 nm）測量時，儀器自檢通過初始化后要關(guān)閉氘燈；使用紫外光區(qū)（190～325 nm）進(jìn)行測量時，儀器自檢通過初始化后要關(guān)閉鎢燈，延長燈源壽命。

（4）使用前，先簡單測試判斷儀器的穩(wěn)定性，避免儀器故障造成數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確。

（5）比色皿使用前要檢查是否有破漏；比色皿內(nèi)液體高度不要超過其2/3，防止測量過程中因樣品池切換而晃動導(dǎo)致液體溢出；如果待測液體易揮發(fā)或者具有強(qiáng)腐蝕性，需要使用帶蓋的比色皿。

（6）儀器操作過程中，要防止液體灑落在儀器外殼或者樣品室內(nèi)，如有灑落后應(yīng)立即清理干凈；灑落樣品室的液體量大或者腐蝕性強(qiáng)時，需要關(guān)機(jī)將樣品池傳動模塊拆下清理，模塊的各個部件拆解后用濕布（無法擰出水為標(biāo)準(zhǔn)）擦除液體后晾干；如果電機(jī)和其他電子配件進(jìn)水嚴(yán)重，擦拭后需要用無水乙醇清洗，防止電子器件受潮損壞（乙醇揮發(fā)后才可后續(xù)安裝）；安裝滑軌、電機(jī)齒輪和滑齒軌道都需要上潤滑脂油。

（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要及時將儀器關(guān)閉，延長光源壽命，將樣品室內(nèi)的樣品及時取出并清理干凈，防止液體和揮發(fā)的氣體對儀器造成損壞。

（8）檢查和更換燈源，將儀器關(guān)閉冷卻后才能打開光源模塊；拔下鎢燈觀察內(nèi)壁和針腳，發(fā)現(xiàn)鎢燈變黑老化則需要更換［8-10］，如果是針腳氧化導(dǎo)致接觸不良引起的故障，可以用小刀或者砂紙將氧化層去除，氘燈無法通過外觀判斷其完好程度，可以通過替換法進(jìn)行判斷；儀器的鎢燈為12V20W鹵素鎢燈，氘燈為法蘭型，購買燈源可以聯(lián)系廠家購買；更換燈源要佩戴手套，避免在燈壁上留下污漬引起儀器故障。

5 結(jié)語

儀器在長期的使用過程中，不可避免地會出現(xiàn)一些問題和故障，通過總結(jié)使用經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)儀器的使用和維護(hù)方法，快速找到故障模塊和更換配件，可以提高儀器的完好率和延長其使用壽命。目前，對提高儀器測試精度和擴(kuò)展功能的研究還不夠，無法對儀器電路板進(jìn)行維修，如果操作人員能自行維修電路板故障，則可以較大程度地降低維修成本，是未來儀器操作者研究的方向。

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