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M470儀器維護技巧——防止靜電放電損壞
  • 發布時間 : 2022-04-02 14:45:59
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  1.簡介

  靜電放電(ESD)是生活中非常常見的現象。在它最具破壞性的時候,我們會把它看作是一場閃電風暴,而最無害的是脫掉一件毛衣時的一次電擊。ESD是電子行業一直存在的一個問題,它可能會導致組件出現故障,從而產生昂貴的維修費用和儀器的停機。盡管ESD無處不在,但只要小心,它是可以預防的。本文旨在為用戶提供必要的知識,以防止M470儀器的最敏感組件受到ESD損壞。


  2.靜電放電

  當兩個物體以不同的電位充電時,它們的電荷會趨于平衡,從而導致ESD。當電荷在兩個物體之間自發且快速地轉移時,就會發生ESD,而這兩個物體在彼此接近時不一定要接觸[1-3]。這可能會導致大電流通過敏感元件,導致它們發生故障。該故障可能發生在ESD事件之后,也可能是潛在故障。在后一種情況下,組件可能在ESD事件發生后的一段時間內按預期運行,直到最終出現故障[2]。無論何時發生故障,ESD都會顯著縮短部件的使用壽命。


  3.有風險的組件
  使用M470/M370靜電計(如圖1所示)時應特別小心,因為這是ESD損壞風險最大的部件。為了達到最佳性能,靜電計需要非常高的輸入阻抗(>1015Ω)。這導致輸入電路容易受到超過40 V的電勢的損壞。即使在高濕度環境中,穿過地毯也會產生1500 V的電壓,從而損壞靜電計[2]。觸摸掃描開爾文探針(SKP)的尖端也會導致這些破壞性電位通過輸入電路。在任何情況下,用戶都不得觸摸SKP探針的尖端,尤其是當它連接到靜電計時。

  即使在不使用靜電計的掃描技術中,也應注意減少ESD的發生。文獻中最近有證據表明,ESD會破壞亞微米掃描電化學顯微鏡(SECM)探針的尖端,使其無法進行測量[4]。


  4.預防方法
  有許多方法可以降低ESD事件的可能性,以確保M470/M370組件在其使用壽命內不受此類事件的影響。參考文獻部分提供了更多的參考資料供閱讀。
  如果用戶遇到ESD時應評估:
  (1)程序??蛻艚佑|過測量探針的尖端嗎?這對所有探針都有害,尤其是用于SKP和SECM的探針??蛻羰欠袂‘數卮鎯μ结樅推渌舾薪M件?ESD敏感元件應存放在ESD保護盒或袋中(帶有圖2所示的符號)。
  (2)周圍環境。地板鋪地毯了嗎?附近有舊的CRT顯示器嗎?房間的濕度特別低嗎?工作桌面或使用者座椅是否會產生靜電?上述所有情況都使ESD發生的可能性更大[5]。
  (3)實驗人員。用戶是否穿著合成服裝?這種材料更容易產生靜電,尤其是當用戶脫下毛衣等合成服裝,然后觸摸儀器時[5]。

  雖然可以通過一系列小的改變來限制ESD事件,但當ESD特別持久時,可能需要采取更嚴格的方法。在這種情況下,防護選項包括但不限于:
  —在使用設備之前,使用接地防靜電墊等釋放積聚在身體上的任何靜電。
  —如果問題是局部的,請使用ESD腕帶。這些都很容易買到。
  —當問題比較普遍時,使用ESD安全實驗室涂層。


  5.結論
  M470/M370儀器最有可能被ESD事件損壞的部件是靜電計和探針。但是,也必須注意儀器的其他所有組件。本文提出了減少和防止ESD的措施。這些都表明,通過一些小的改變,用戶可以最大限度地減少儀器因ESD損壞而停機的可能。

  參考文獻
  1. J. E. Vinson, J. J. Liou, Proceedings of the IEEE 86 (1998) 399-418
  2. EOS/ESD Association, Inc. 2013, Fundamentals of Electrostatic Discharge: Part One – An Introduction, EOS/ESD Association, Inc. accessed 15 May 2018
  3. Intel 2016, Electrostatic Discharge and Electrical Overstress Guide, Intel, accessed 15 May 2018
  4. N. Nioradze, R. Chen, J. Kim, M. Shen, P. Santhosh, S. Amemiya, Analytical Chemistry 85 (2013) 6198-6202
  5. J. E. Vinson, J. J. Liou, Proceedings of the IEEE 88 (2000) 1878-1900

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