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本文标题："金相技术鉴别一次短路痕和二次短路痕仪器介绍"
以金相技术鑑别一次短路痕和二次短路痕
一次痕是指通电狀态中的电线，绝缘被覆因某种理由使绝缘劣质化或破损，产生电线短
路，而造成火灾，此时所产生之熔痕係火灾发生前即已产生故称为一次痕。二次痕指通电狀态
中的配线，因火灾烧失或破坏其被覆表皮绝缘，致引起短路之熔痕，此时所产生之熔痕係因火
灾所造成之结果，故称为二次痕。
金相分析法是目前电气火灾原因分析应用最广泛的一种分析法，它根据电熔化所造成的金
相组织和一般火焰熔化的金相组织不同的原理，按照不同的组织特性可确认熔痕形成的原因。
即将短路试片经镶埋、研磨、抛光、浸蚀后于金相显微镜上，观察其晶粒大小分佈，并拍摄照
片分析，视其切面晶粒组织之不同辨别係一次痕或二次痕。
一、一次痕：
一次痕是指铜导线因自身故障于火灾发生之前形成的短路熔化痕迹，一次痕在形成过程
中，因当时外界环境温度较低，整个导线的金相组织处在原始加工狀态(导线本体组织如图
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1)，当电气线路、设备因自身故障短路时，短路点处于 2000~3000℃的高温狀态，此温度远超
过铜的熔点 1083℃，短路点导线瞬间熔化成液态金属，由于液体存在表面张力的作用，导线
熔化部分往往凝固成圆形熔珠。整个导线的温度并不高，接近于正常使用狀态的温度，导线熔
化部分与导线本体之间的过渡区域温差较大，熔珠在结晶过程中，因外界环境温度低，冷却速
度快，故晶粒较小(熔珠树枝狀组织如图 2)。且一次痕形成时外界燃烧产物和烟气等较少，凝
固时间极短，溶解于金属熔痕中的气体少，熔珠内部夹杂的气孔少又小。
二、二次痕：
二次痕是指铜导线因受外界火焰或高温的作用，导线绝缘层失效发生短路后残留下來的熔
化痕迹。其外形与一次痕基本相似，但二者内部微观金相组织特徵存在较大的差異，二次痕在
形成时，因受外界火焰的高温作用，导线在某一局部范围内受高温高热的影响，绝缘层受破坏
而发生短路。因此，导线除在短路点处于高温狀态下，短路点附近的外界环境温度也比较高，
故二次痕在结晶过程中，因周遭温度高，冷却速度慢，凝固时间长，晶粒较粗大。由于二次痕
是在火灾中形成的短路熔痕，火灾环境中存在大量的灰尘、烟气和各种燃烧产物，故被截留在
熔痕内的气体杂质多，夹杂在粗大晶粒中的气孔多又大。有时因熔珠被覆而发现有红宝石狀透
压力锅炊煮原理与检验标准沿革
机械科
林弘熙
压力锅是时下常見的炊具，其进行食物烹饪的原理係应用下述二种物理现象：其现象一是
一般于 1 大气压下对水加热，当水的温度达到 100℃时即沸腾。此种加之于水中以提高温度的
热称之为显热，食物的烹饪就是利用水中的显热來进行炊煮。但如对沸腾的水继续加热，直到
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水完全变相为气态逸去之前都无法再提高水温，则此段用于相变态之热称为潜热。另一物理现
象，是当水处在较高的压力下，其沸点亦会相对提高。假若我们将水置于密闭容器中加热，部
份先完成相变态的水蒸气会被限制于容器内而无法逸出，此时便会增加容器内的压力而提高了
水的沸点，所以所加之热会继续用于水温的提升，而不会浪费于使水进行相变态。因此当对于
有锅盖密封之锅内物持续加热时，便会使锅内的水变成高温高压狀态（100℃以上，1 大气压
以上），而能较常压 100℃的水更能增加食物的炊煮效率。
压力锅虽有节省能源与提高食物炊煮效率的优点，但锅内高温高压狀态亦相对提高对使用
者的风险。过去一、二十年碍于设计与製造技术不佳，时有耳闻压力锅烹饪食物过程中发生锅
盖被炸开伤及使用者或是造成食物喷洒屋内的负面消息。如今不論在製造技术的成熟度及安全
设计观念的大幅改善下，压力锅的失效问题已完全降低，仅有少數品质控制不当与使用說明不
够详尽下，出现使用不当而造成伤害的情形。因此消费者在选用压力锅时，除了考量需求与价
位外，应注意压力锅是否有检验合格标識、熟讀使用說明书内容并确实遵守，切勿贪图一时方
便而便宜行事。
由于压力锅炊煮係全密封烹调，食物不但可以呈现出原汁原味外，亦能充份保存营养成分
而不流失，是很适合要把食材煮很熟而形狀又不会煳煳的炊具。另外，市面上常見的电子式压
力锅，除了具备传统瓦斯加热型压力锅的优点，同时无需专人显微镜下看管、自动断电、防空烧、防超
温等多重电子式安全装置，也没有因燃烧会产生一氧化碳的问题，可能还加入一些生活小帮
手，諸如菜单选择、自动完成烹饪、自动进入保温狀态、停电记忆、预约时间、电子时钟、善
意提醒等功能。但需考量其价位与电子零组件的老化与故障。
压力锅原为本局公告应施检验品目，现行使用之检验标准为 CNS 12574「家庭用压力锅」
（93 年版），检验项目有：1.材料、2.构造及加工、3.表面处理、4.品质、5.把手装置强度
及温升、6.锅身锅盖密合与洩气装置、7.压力调整装置与安全装置、8.耐压试验、9.容积、10.
标示等。惟因标准内容较偏属传统瓦斯加热型之压力锅试验，用于新式压力锅试验内容的完整
性，仍有不足而难以配合之情形。反观 EN 12778（2002 年版）检验标准已扩大纳入大容积压
力锅（25L）的试验，并针对各种加热方式及开启锅盖方式的压力锅均有详尽之试验规定。本
局据此已參考 EN 12778（2002 年版）检验标准的试验内容，同时整合产官学界意見已完成标
准草创。为配合新标准修订公告后立即衔接压力锅试验，本局第六祖机械科已于民国 98 年 10
月建置符合 EN 12778（2002 年版）标准架构之试验设备，期能确保消费者使用压力锅之安
全。
仪器介绍
扫描式电子显微镜（SEM）及 X 光能量分散光谱仪（EDS）介绍
高分子科 蔡宗训
一、原理
扫描式电子显微镜（SEM, Scanning Electronic Microscope ）是利用加速电压作用于钨
丝灯上，灯丝所放出之热电子射向阴极，由电子枪在真空中射出之入射（一次）电子，经电磁
透镜集聚成直径极小的电子束，照射在试样表面（如图 1）；当试样受到电子束照射即产生各
种量子，如二次电子、背向散射电子、阴极萤光及特性 X-光线等，且量子产生之区域亦不同。
电子束照射试样之现
信号侦测及成像种類一般分为：(1)二次电子侦测器、（2）背向散射电子侦测器及（3）X
光侦测器等 3 种。
X 光微量分析光谱仪又分为：
（１）能量分散式光谱仪(EDS,Energy Dispersive Spectrometer)及（2）波长分散式光
谱仪(WDS,Wavelength Dispersive Spectrometer)等 2 种。
电子显微镜一般均搭配X光能量分散光谱仪为主，利用电子束照射于试样产生的X光，再以
侦测器收集讯号，并配合EDS，可分析试样内之表面元素，无机试样含高原子序的元素，均可
产生X光，生物试样才会有大量之C、H、O、N等元素，利用此方法分析，较易受干扰，故一般
EDS较常用于原子序 11 以上之元素。EDS是以半导体晶体将电磁讯号转换为电子讯号，电子讯
号经场效电晶体使其与偏压分开后进入扩大器，再以电脑处理标准元素之讯号判断测定试样之
讯号，互相比对，并结合SEM 的影像，可用于纤维、塑胶、金属等材料之显微结构及定性、定
量之成分分析；如依纺织品机能性认证暨验证委员会制定之FTTS-FA-016「保暖性含炭填充纤
维纺织品验证规范」检测保暖性含炭填充纤维，检测抗菌家饰用纺织品之含银量。
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二、试验设备及镀金机
扫描式电子显微镜（如图 2）之构造包括（1）电子枪、（2）电子腔、（3）真空系统、
（4）试样室、（5）侦测系统及（6）显示及记錄系统等。
不同材质的试样有不同的前处理，如金属导电的样品，可不经前处理直接进入 SEM 中观
察；如纤维類及高分子材料等不导电的样品，在样品未经前处理的情况下，可以用低真空模式
或低加速电压方式进行观察，如样品需用高放大倍率观察，可以用镀上金方式处理；X-RAY
元素分析的样品，通常样品抛光表面，固定在样品台上即可，如果是非导电的样品，表面可以
用镀金机镀金 。