超低温探头自动调谐ATM部件维修

超低温探头ATM部件维修/Cryoprobe ATM Unit Main Repairing on Bruker Avance III HD 850MHz

2019年3月份的时候,850MHz的超低温探头CPTCI的ATM出现调谐跳不过去的问题,底下是我的维修记录。曾经咨询过厂商,厂商的意思是如果给我更换一个好的ATM部件,可以用,就说明是ATM的问题,此部件报价13万人民币。太贵,承受不起,我就自己修了。

问题描述:

15N调谐卡住,拔插PCIS线以后导致ATMA初始化都不行,报错

Atma infoError: canot create probe-obj Probe-MotorBase init: doInitMove Motor-Nr: 7<15N Tune>: canot move to position -12 (current 0)

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Error: canot create probe-obj Probe-MotorBase init: doInitMove: Motor: initMove drive get stuck in the limitposition: Motor-Nr: 7<15N Tune>

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可能的问题

  1. 最大可能是ATM部件出现问题。因为报错显示是15N的Tune通道卡住。

    1.1 如果是ATM部件出问题,最有可能是Tune的马达坏了。因为850MHz磁体底部的磁场很大,可能马达会被磁化掉。

    1.2 另外就是其他部件出了问题,比如ATM部件上面有一个轴心铜棒子可能会歪了,导致上下伸缩出现问题。

  2. 最坏情况就是探头里面的调谐杆出现问题。这个就比较麻烦了。

尝试解决方案

  1. 删除ATMA原本配置文件。参考Bruker提供的manual。重启topspin,拔插PCIS;失败!

  2. 拆下探头底部的ATM部件(在拆之前请先在cryopenel里面把bottom temp关闭), 用手动调谐杆调8个调谐通道,发现所有的通道是可以无阻碍的调到底部和回来的。此处说明探头的调谐杆没有问题,问题不是出在探头的调谐杆里面。此时如果不用自动ATM部件,可以用手动调谐做实验。此时我们按压ATM部件7Tune通道,发现那个金铜色的杆子按压有一定的阻力。尝试按压几次,然后装回探头,曾经有一次ATMA可以通过,但是在调谐15N的时候Tune还是有问题,很快就到底部了。所以怀疑可能7<15N Tune>的调谐马达可能有问题。

atm-upper

  1. 拆开探头发现这个ATM部件里面的调谐马达是瑞士一家公司Maxon生成的无刷马达,编号为134851。在瑞士这家公司的官网也这个编号的马达提供。我从武汉一家公司采购到这个马达。

maxon-motor

  1. 由于之前并不懂得如何拆这个ATM部件,很多都是摸索前进的。所以我并不清楚这个部件是如何工作的,也觉得有可能是里面有什么地方卡住导致调谐问题。在尝试多次以后,终于了解并成功拆开ATM部件的,发现在7<15N Tune>这个调谐杆附件有一个电线会蹭到调谐杆的一个指示凹起,目前那个电线表皮已经有一部分被蹭破。所以我怀疑这这个电线导致7通道调谐卡住。底下有配图。目前我把这个电线拉远离这个调谐杆,重新装回去探头,ATMA可以顺利通过。同时手动ATMM调谐15N通道也可以漂亮完成,所以我认为就是这个原因导致的。

  2. 这次问题的解决关键是拆开这个ATM部件,由于厂商不愿意告知我们这个部件的拆卸过程(厂商直接更换此部件,报价超过13万人民币),在摸索过程中会有一些风险。底下我详尽讲解一些这个ATM单元的拆装过程。

ATM单元拆装过程

注意: 在Bruker的 ATM Accessory User Manual中提到安装ATM部件时候,记得把bottom heater关掉,不然可能会引起冷头回温

Enter the service mode in CryoTool or CryoPanel and switch off the Temp. Ctl 3
(Bottom-H).
After this, you can detach the bottom heater cable from the mechanical tuning &
matching adapter.
When the ATM Accessory is mounted and bottom heater cable is connected, donot forget to switch on the Temp. Ctl 3 (Bottom-H) in CryoTool or CryoPanel.

小心拆下探头底下的ATM单元,下面我详细说明如何拆解ATM单元,可以用于更换马达或者寻找其他故障原因。

  1. 拆开两个内六角螺丝,四个一字螺丝,如下图:

screw

  1. 接着从顶部往下推,这个内部结构就会从外壳推开。

atm-unmout

  1. 这次故障主要是由于在7<15N Tune>这个调谐杆附件有一个电线会蹭到调谐杆的一个指示凹起,目前那个电线表皮已经有一部分被蹭破。如下图:

atm-problem