场发射扫描电镜（SEM）凭借其高分辨率、大景深、高衬度的成像优势，以及对材料表面形貌、成分分布的综合表征能力，已成为材料科学领域教学与科研工作的核心设备。近年来，随着国家对科研仪器自主创新的投入不断加大，国产场发射扫描电镜的研发迎来了快速发展阶段。中科科仪、国仪量子等国内企业依靠技术创新，相继推出了兼具高性价比与高性能的场发射扫描电镜产品，并已在全国多所高校的材料、机械、化工等实验室逐步投入使用。南昌航空大学（以下简称“我校”）于2023 年购入一台中科科仪自主研发的KYKY-EM8100型场发射扫描电镜，并配置OXFORD Max65型能谱仪（EDS），该仪器由分析测试中心负责管理与维护。

场发射扫描电镜是高校开展材料类学科教学与科研工作的重要设备，其运行稳定性与使用效率，直接影响科研创新水平与教学工作的有序开展。开展规范化维护与管理是有效避免因操作不当导致设备故障频发、缩短仪器使用寿命的重要保障。与此同时，科学的设备管理模式可以精准衔接科研需求与设备资源，避免仪器出现闲置浪费或过度使用的现象。对于自主研发的国产设备，规范化的设备管理体系能够积累设备运行的各类数据、沉淀管理实践经验，为后续设备的更新升级提供坚实的科学依据，同时为高校教学和科研发展提供可靠的硬件保障。

中科科仪KYKY-EM8100型场发射扫描电镜是我国自主研发的电镜设备，其采用热场发射电子枪设计，在 30kV加速电压下，二次电子像分辨率可达到1.0nm，可满足纳米材料、薄膜涂层、生物试样等多种材料的高分辨率成像需求。该设备加速电压为 0.5~30kV，放大倍数在20~1000000倍连续可调，可实现从宏观形貌至纳米尺度的大范围表征；同时仪器图像衬度好，景深对比度强，成像效果如图1所示。在硬件结构上，该电镜采用模块化设计思路，电子光学系统、真空系统、电控系统等核心模块独立封装，既便于日常维护检修，又可降低模块间的相互干扰。仪器内置的控制系统可实时监控真空状态、高压参数及探测器工作状态，同时配备中文界面操作控制软件，便仪器操作更为便捷。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

Part.01维护保养

国产场发射扫描电镜光阑安装于镜筒隔断阀与物镜之间，当镜筒隔断阀关闭后，光阑与物镜均处于试样室的真空保护环境中。在此状态下，若试样室清洁度不达标，或机械泵发生故障，不仅极易导致镜筒真空度突降，还会造成光阑污染，最终引发设备故障停机。当前，与进口仪器相比，国产场发射扫描电镜的售出数量相对较少，且用户分布较为分散，这使得驻点售后工程师的配置难以实现全面覆盖。一旦设备出现故障需要维修，往往出现售后响应不及时，导致设备停机时间延长，设备利用率显著降低的现象。为改善上述问题，需对国产场发射扫描电镜开展日常点检监测，同时针对光阑、机械泵等关键配件进行针对性定期保养，防止设备突发故障。定期实施维护保养可有效降低设备故障率，延长核心部件的使用寿命；通过定期维护保养，仪器也能够长时间保持最佳运行性能。

1.1 日常维护保养

日常维护实行“谁使用、谁负责、谁管理、谁监督”的原则，建立日常维护点检表（见表1）。明确每日、每周、每月维护项目，建立仪器维护档案。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

1.2 光阑维护保养

KYKY-EM8100型场发射扫描电镜运行一段时间后，物镜光阑易产生污染，导致成像质量下降，因此需要定期清洗，清洗时间间隔需根据设备实际使用情况及光阑污染程度确定。具体清洗步骤如下：首先，点击设备操作界面上的“放气”按钮，释放试样室真空，直至试样仓完全打开；随后，用手将光阑杆拉出，放置在干净的无毛布上，再用镊子将光阑取下，如图2（a）所示；在灯光下仔细检查光阑表面，确认是否存在碳化物脏污，若存在脏污，需使用酒精灯进行灼烧处理，如图2（b）所示，灼烧时，用酒精灯加热光阑至微微发红状态，可见光阑表面的污物由黄色变为黑色，随后逐渐消失；将光阑反复烧1~2次，每次持续几秒钟，直到光阑表面变得光洁，灼烧完成后，将光阑放置在室温环境下冷却，冷却后即可重新安装至光阑杆，再投入使用。

1.3 附件维护保养

空气压缩机和机械泵是场发射扫描电镜的主要仪器附件，除日常点检外，还需进行定期针对性维护保养。其中，空气压缩机用于控制电镜的气动阀门，包含电子枪V1阀门及背散射探头插入阀门。随着使用时间的延长，空气中的部分水汽会被吸入空气压缩机，这些水分最终会在空压机内部凝结成冷凝水，须通过排水阀每月定期排出。机械泵则与电镜的真空系统密切相关，须不间断运行，以保障试样仓的真空状态。其内部的橡胶密封垫圈属于易损耗件，须每年联系厂家工程师进行更换。若更换不及时，会影响电镜真空度的稳定。扫描电镜真空度突然下降，会影响电镜的分子泵正常运行，如真空度幅度较大，电镜灯丝还会触发自保护机制突然关闭，进而缩短灯丝使用寿命，增加设备维修成本。此外，扫描电镜对实验室温度和湿度有明确要求，需将环境温度控制为 20~25℃、湿度约为50%。因此，实验室内空调及除湿机的滤网须每年定期清洁。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

Part.02规范化管理

国产场发射扫描电镜是精密程度较高的科研设备，其核心性能的充分发挥离不开规范化管理的重要支撑。操作人员须具备相应操作资质，才能保证试验数据的精准度；若操作流程脱离标准化要求，人为失误将频繁导致设备损坏；若耗材与备件的管理不够精细，会直接降低仪器利用率。因此，电镜的规范化管理是保障试验数据精准、降低设备损坏率、提高仪器利用率的必要前提。

2.1 操作人员管理

KYKY-EM8100型扫描电镜操作人员采用机组式管理模式，由一名具备材料专业背景的老师担任仪器管理员，同时配备两名具有操作资质的老师作为机组成员。其中，仪器管理员负责仪器的整体运行管理工作，具体包括仪器预约开放管理、测试预约审核、测试费用核算、仪器日常维修等，同时协助两名机组成员开展仪器日常操作工作。同时，分析测试中心定期为本校研究生开设仪器操作培训课程，由机组老师负责授课，参与培训并通过考核者，可获得该仪器的操作资格证，具体培训流程如图3所示。自该仪器投入使用以来，笔者单位已成功开展4期培训，累计培训用户126人，其中28人获得仪器独立操作资格。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

2.2 操作流程规范化

编写《KYKY-EM8100 仪器操作规程》，对试样制样、试验操作、数据管理等环节进行标准化规范。测试前，待制样试样须满足“干燥、导电、无磁性”的要求，粉末试样可通过超声分散法制备成均匀悬浮液，滴涂在硅片或碳膜上晾干；块状试样须进行表面清洁，导电性较差的试样可喷镀金膜；含有水分或挥发性成分的试样须经干燥处理后方可测试。测试时，操作人员须对试样进行安全性审核，严禁易燃、易爆、有毒试样进入实验室。测试结束后，需将试样台清理干净，剩余试样按要求回收处理。

试验开始前，对仪器状态进行检查确认，重点检查真空系统、高压电源的运行状态；试验过程中，核对试样编号、测试区域及参数需求；试验结束后，检查试样室清洁度、设备运行状态及数据完整性。每次试验结束后，填写《运行日志》，内容包括：使用时间、试样信息、真空状态、图像质量、设备异常情况等，由测试用户和操作人员共同签字确认。数据管理采用本地存储方式，试验数据通过光盘刻录拷贝备份，数据保存期限为2a。

2.3 耗材及备件管理

场发射扫描电镜使用过程中，会涉及导电胶、不同型号试样台、镊子等耗材，以及线束接头、转接口等仪器备件的使用。针对耗材及备件建立动态数据库和领用登记制度，详细记录耗材的规格及用量，以便于后期开展定期采购工作。

同时，针对特有型号的备件，须增设“安全库存”预警机制，一旦备件数量低于安全库存标准，要及时进行采购补充，确保电镜能够正常运行。

对于导电胶等对储存环境有要求的耗材及备件，要进行单独管理。例如，将其放置在干燥箱中，按批次和生产日期有序摆放，优先使用临近过期的耗材。

试样台可按材料（如铝、铜、不锈钢等）和尺寸分类存放于防碰撞的收纳盒内；带导电涂层的试样台要避免被尖锐物体刮擦，应单独用软布包裹后存放，防止涂层损坏。

Part.03实践成效

KYKY-EM8100型场发射扫描电镜自2023年10月运行以来，出现设备故障及维护停机共5次（见表2）。2024年设备故障停机时长累计29d。2025年1月至8月，设备故障停机时长累计2d，故障频次显著降低，停机时长显著缩短。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

经过4期针对性课程培训，除3名机组成员外，获得仪器操作资格证的人数增至28名。通过培训课程，不仅夯实了操作人员的技能水平，还让更多课题组成员深入了解了国产场发射扫描电镜的测试流程、测试要求及性能优势，有效提升了课题组成员对该设备的认可度，进而带动了测试需求的增长。此外，通过向操作人员宣贯规范化操作流程，减少了因操作不规范、制样不当导致的重复测试和设备空转等机时浪费问题。选取2023—2025年同期数据进行对比（见图4），测试试样数量从417个增长至682个，增幅达63.5%；机时数从207h增加至315h，增长率为52.2%。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

Part.04结论

国产场发射扫描电镜在性价比、图像质量、操作便捷性等方面的优势逐步显现，但仍须在标准化体系建立、设备稳定性提升、耗材及备件统一性等方面持续改进。通过完善维护保养机制、优化管理体系，国产仪器在教学科研中的利用率和普及率将进一步提升，为高校教学和科研发展提供有力支撑。KYKY-EM8100型国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理实践表明，通过科学规范的日常管理体系，能够有效提高设备使用率和运行稳定度，满足教学和科研的多元化需求。在实践过程中形成国产场发射扫描电镜维护与规范化管理经验，可以为高校国产大型仪器的规范化管理提供参考。

国产场发射扫描电镜的维护与规范化管理

本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑