【前言】

电镜作为大型精密分析仪器，具有微观形貌观察的强大功能，因此广泛地应用于冶金工业、地质矿物、化工原料、制作、生物医药、食品检测、化工水泥、纳米技术、材料研究等领域。钨灯丝乃是电镜消耗量最大的配件之一，如果加上那些非正常灯丝损坏，则消耗量将会更大。一般发叉式钨丝型灯丝，正常工作寿命约30～50小时，但对电镜来说灯丝寿命仍相对较短，灯丝寿命的减短会影响电镜的运行成本，同也会影响电镜的工作性能。因此在实际工作中，操作者总希望找到影响灯丝使用寿命的原因，并采取相应的措施来延长灯丝使用寿命，通常把远低于正常使用时间的灯丝称为非正常寿命灯丝，即所为短寿命灯丝。

造成灯丝寿命短的原因是多方面的。既有材料自身和工艺方面的因素，也有电镜参数选择和人为操作的因素。对应不同的原因，则采取相应措施。常见的概括起来主要有以下几种：

1、【镜筒真空度偏低】：

镜筒保持高真空度状态是电镜工作的首要条件。如果真空度不高，过低的真空度使灯丝表面侵蚀加快，尤其是高温状态下，镜筒内残余气体的氧气和水分与灯丝发生化学反应，会不断腐蚀灯丝缩短其使用寿命或更加促使灯丝熔断。因此真空度是引起灯丝短寿命的主要原因之一。

【处理措施】：

电镜的真空度一方面是由电镜抽真空系统决定的，另一方面也取决于镜筒的密封程度。镜筒的真空度直接影响着灯丝的寿命，因此要保持镜筒的高真空度。要认真维护真空排气系统，以确保镜筒的高真空度。特别是要注意镜筒是否存在微小泄漏。换样品放气前等几分钟，让灯丝冷却下来再放气，放入样品后要充分预抽，高真空抽到后等几分钟，让真空度更高，避免过热灯丝与大气接触氧化灯丝。

2、【灯丝加热电流工作点不合适】：

如果灯丝电流过大并长期工作在过饱和状态，灯丝的饱和电流值也随使用时间增加而减少。则灯丝过热促使灯丝蒸发加快，导致灯丝变细，容易引起瞬间熔断。因此灯丝长时间在过饱和状态下工作就直接减少了灯丝寿命。

【处理措施】：

注意灯丝点的电流工作点的值并不是一成不变的，随着灯丝工作时间的延长，灯丝不断的变得纤细、阻值增大，因而灯丝加热旋钮的调节位置也要作相应改变，在保证照片质量的前提下，适当把灯丝电流工作点调低一点，目的是将灯丝电流调在欠饱和状态，这样就可延长灯丝使用寿命。

3、【灯丝加热的方式不当】：

钨丝冷阻较小，因此加热灯丝电流操作应缓慢进行，如果加热操作太快，由于瞬间负荷过重，超负荷往往容易造成灯丝熔断。因此在调节灯丝电流时切忌动作过猛，避免发生聚冷聚热导致灯丝断裂现象。

【处理措施】：

灯丝加热操作时，动作要缓慢。特别是灯丝工作点的位置要调准，切忌“大致如此”。一般以灯丝饱和像为据，准确找到灯丝的饱和点，并保证灯丝不工作在过饱和状态，满足要求即可。平时尽量不要频繁开关灯丝，开关次数过多对灯丝使用寿命不利。

4、【灯丝安装位置不佳】：

如果灯丝安装高度不合适，或灯丝对中不良偏离中心太靠近栅极，灯丝受热不均匀严重影响灯丝工作，这时束流过大，使灯丝寿命大打折扣相应缩短。

【处理措施】：

灯丝的高度要合适，除经常高倍工作需要除外，束流最好保持在20～30μA较为合适。荧光屏如有老化，应及时更换，以保证在低束流下获得较高的亮度。这样及可获得高质量的图像，又可以延长灯丝的使用寿命。在进行灯丝高度及对中调整时要严格要求，一般可用放大镜或者解剖显微镜进行校验一下。

5、【栅极与阴极间放电】：

栅极孔受高温影响表面氧化变脏时，容易引起栅极与阴极之间放电，特别是灯丝高度不合适或兼有不对中时，更容易引起栅极与阴极之间放电。放电时电弧产生的高温与正常工作温度迭加，早期会促使灯丝腐蚀加快，后期则常会引起局部过热熔断。

【处理措施】：

电镜栅极与阴极间加速电压不宜用得过高，能用低电压就不用高电压，满足要求即可。同时，应保持工作电压与工作距离的相对稳定，如无特殊需要，不要经常更换电压与工作距离。因为频繁更改电镜工作参数不利于电镜稳定工作。

6、【电子枪高压打火】：

由于电子枪加速电压较高，几万伏的打火不仅可以造成灯丝的剥落，加快腐蚀，也可以因强烈的机械振动而造成灯丝折断。

【处理措施】：

定期清洗真空部件，要尽量清除镜筒内的粉尘及油气蒸发污染。特别是系统清洗镜筒以后，不要马上加上灯丝电加热电流，要把潮气、有机溶剂等气体充分排尽之后，再进行开机调节，以防电子枪高压打火。

如发现灯丝欠饱和像不能调对称，或者像的边缘有毛刺，说明电子枪已变脏，虽然不一定打火，但最好对栅极窗口等处进行局部清洗，这样不仅对防止打火、延长灯寿命有好处。对保证工作质量的也很有必要。

7、【灯丝老化】：

灯丝在高温下使用一定时间后，表面会发生升化现象，材料蒸发使灯丝毒化，这样既影响灯丝的工作效率，也使灯丝逐步老化减少灯丝使用寿命。

【处理措施】：

如果发现灯丝已经老化,在现有的条件下，可将灯丝固定浸泡在煮沸的去离子水中加热一段时间。然后将灯丝取出放入清洗槽内固定,利用去离子水超声清洗一段时间，取出进行干燥后再安装回镜筒。经过去老化处理的灯丝可以进行多次利用,以节省资源,提高资源利用率。此操作要格外小心，不能破坏灯丝的任何结构，否则有可能会造成灯丝报废。

8、【新灯丝除气不佳】

新灯丝的表面可能吸附一定量的空气、水汽，当它被安装到电镜镜筒里时，会从灯丝表面缓缓释放，低真空时其影响可能忽略不计。但镜筒内达到高真空阶段时，灯丝的表面放气量已成为主要的气体来源，此时就会影响镜筒的真空度，腐蚀灯丝。

【处理措施】：

电镜开始工作之前，需要除去新灯丝吸附的残余气体。新灯丝在更换前要先经过“去潮、去气”处理，可在恒温电热箱内放置数小时，然后放入电镜抽气室预抽数小时，即可除去新灯丝上吸附的残余空气和水汽。安装上新灯丝后对镜筒抽真空，当真空度基本保持不变，且已达到或接近工作真空度时，由低到高逐渐增加灯丝工作电流，并保持20秒钟后缓慢关闭，这样重复3～5次，但每次灯丝加热电流都要比上一次高一些，停留的时间可以适当短一些，直到最终荧光屏上出现的比较亮的光斑，经过预热处理过的灯丝，必要时还要重新调整灯丝尖间相对于栅极帽小孔的位置。

9、【样品制备】：

样品制备时表面清洁度不够，尤其是含盐类或是衍生化的样品，存有少量污染物，电子束长时间多次打在样品上时，污染物会挥发，不仅影响照片质量，且也影响灯丝寿命。当电子束打到非导电样品表面时，样品表面有电荷聚集，灯丝顶端会形成氧化发黑现象，同样也会导致灯丝寿命缩短。

【处理措施】：

金属样品在观察前样品表面要进行彻底地清洁处理，以减少灯丝被污染。非金属样品在观察前进行喷金，避免样品表面聚集电荷，尽量延长灯丝寿命。拍照完成的样品延缓时间取出，等镜筒停止工作内部环境充分稳定后再取出样品。尽量不混样，在同一时段进行同一批样品观察，多样品操作时可以一同放入样品室，以减少灯丝的反复调节，提高有效的工作效率。

【结语】

综上所述，影响灯丝寿命的原因往往是多种因素造成的。通过采取上述的有效处理措施，灯丝的使用寿命可以得到极大的延长。除上述的措施外，还要注意电镜操作技巧，有利于灯丝寿命的提高。

1）增加灯丝电流时要缓慢，特别是新安装上去的灯丝；

2）关闭灯丝时也要缓慢降低灯丝电流，直到完全关闭；

3）经常检查灯丝选择的高度是否合适，以及检查灯丝的对中情况；

4）定期检查灯丝的饱和状态，以及必要时采取调整栅偏压值的措施。

如果采取的措施和操作得当，可以将灯丝寿命由几十小时延长到上百小时甚至更长。尤其是对于那些使用多年的老电镜，个别部件已经出现老化或磨损，延长灯丝的使用寿命具有更现实的实际意义。

2021.11.30