1.簡介

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

  2.靜電放電

  當(dāng)兩個(gè)物體以不同的電位充電時(shí)，它們的電荷會(huì)趨于平衡，從而導(dǎo)致ESD。當(dāng)電荷在兩個(gè)物體之間自發(fā)且快速地轉(zhuǎn)移時(shí)，就會(huì)發(fā)生ESD，而這兩個(gè)物體在彼此接近時(shí)不一定要接觸[1-3]。這可能會(huì)導(dǎo)致大電流通過敏感元件，導(dǎo)致它們發(fā)生故障。該故障可能發(fā)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(fā)生后的一段時(shí)間內(nèi)按預(yù)期運(yùn)行，直到最終出現(xiàn)故障[2]。無論何時(shí)發(fā)生故障，ESD都會(huì)顯著縮短部件的使用壽命。

  3.有風(fēng)險(xiǎn)的組件

  使用M470/M370靜電計(jì)（如圖1所示）時(shí)應(yīng)特別小心，因?yàn)檫@是ESD損壞風(fēng)險(xiǎn)最大的部件。為了達(dá)到最佳性能，靜電計(jì)需要非常高的輸入阻抗（>1015Ω）。這導(dǎo)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(huán)境中，穿過地毯也會(huì)產(chǎn)生1500 V的電壓，從而損壞靜電計(jì)[2]。觸摸掃描開爾文探針（SKP）的尖端也會(huì)導(dǎo)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(dāng)它連接到靜電計(jì)時(shí)。

  即使在不使用靜電計(jì)的掃描技術(shù)中，也應(yīng)注意減少ESD的發(fā)生。文獻(xiàn)中最近有證據(jù)表明，ESD會(huì)破壞亞微米掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）探針的尖端，使其無法進(jìn)行測量[4]。

  4.預(yù)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(nèi)不受此類事件的影響。參考文獻(xiàn)部分提供了更多的參考資料供閱讀。

  如果用戶遇到ESD時(shí)應(yīng)評(píng)估：

  （1）程序?？蛻艚佑|過測量探針的尖端嗎？這對(duì)所有探針都有害，尤其是用于SKP和SECM的探針?？蛻羰欠袂‘?dāng)?shù)卮鎯?chǔ)探針和其他敏感組件？ESD敏感元件應(yīng)存放在ESD保護(hù)盒或袋中（帶有圖2所示的符號(hào)）。

  （2）周圍環(huán)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(huì)產(chǎn)生靜電？上述所有情況都使ESD發(fā)生的可能性更大[5]。

  （3）實(shí)驗(yàn)人員。用戶是否穿著合成服裝？這種材料更容易產(chǎn)生靜電，尤其是當(dāng)用戶脫下毛衣等合成服裝，然后觸摸儀器時(shí)[5]。

  

  雖然可以通過一系列小的改變來限制ESD事件，但當(dāng)ESD特別持久時(shí)，可能需要采取更嚴(yán)格的方法。在這種情況下，防護(hù)選項(xiàng)包括但不限于：

  —在使用設(shè)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(qǐng)使用ESD腕帶。這些都很容易買到。

  —當(dāng)問題比較普遍時(shí)，使用ESD安全實(shí)驗(yàn)室涂層。

  5.結(jié)論

  M470/M370微區(qū)掃描電化學(xué)工作站有可能被ESD事件損壞的部件是靜電計(jì)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(jī)的可能。

  參考文獻(xiàn)

  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