基于SEM的土体微观结构三维分析与分维计算方法

土体微观结构研究很早就建立了三维空间的分形模型,但分形维数计算所需参数很难由常规土工试验得到,限制了分形理论在土体研究中的应用。基于陕西定边与甘肃兰州原状土样的扫描电镜(SEM)试验,提出了三维化处理与三角形网格原理联合方法,可以得到土体颗粒(孔隙)不同测量尺度对应的表面积与体积计算值,由此实现分形维数的计算,并通过分形理论在土水特征中的应用验证了方法的有效性与可靠性。另外,三维化处理还可获取视孔隙率、比面等土体微观结构参数,可以作为土体微观结构定量分析研究的新途径。

Adverse Effects of Permanent Waving and Hair Relaxation—Assessment by Scanning Electron Microscopy (SEM)

Permanent waving is very popular in Japan. Polypeptide chains (main chains) form the principal components of hair, and they are lined up longitudinally. Hair relaxation is also called straight permanent waving, and there are methods that change curly or wavy hair into straight hair. Hair damage as a result of winding, combing, and using high-temperature hairdressing irons is also often seen. By using scanning electron micrographs (SEM) we showed broken hairs and hair damage caused by permanent wave solutions. The hair damage is obvious when comparisons are made with the condition of the hair surface, condition of the cuticle, etc. Hair swelling by permanent wave solutions, manipulations such as winding, etc., inadequate rinsing with water, procedures on injured hair at the outset, etc., are considered possible reasons for any of these types of injury.

水体pH对福寿螺和中国圆田螺存活及器官结构的影响

近年来,福寿螺(Pomacea canaliculata)同本地螺类竞争力的研究主要集中在温度、干旱和饥饿等因素。为探究酸碱胁迫下福寿螺与华南地区常见淡水螺中国圆田螺(Cipangopaludina chinesis)的响应特征,本研究以五种不同的水体pH作为梯度,对福寿螺和中国圆田螺进行处理,以研究其存活情况,并利用扫描电镜观察两种螺类肝脏和头部的表面结构变化。结果显示:两种螺在酸碱胁迫下都会出现一定程度的死亡,福寿螺在水体pH值4.5、6.5、8.5、10.5的存活率均高于中国圆田螺,对酸碱适应范围更广,但pH 2.5处理下中国圆田螺存活率更高。同时,扫描电镜结果显示,酸碱胁迫下两种螺头足部和肝脏存在明显的外表破损,但中国圆田螺肝脏和头足部损伤更为严重。结果表明,福寿螺比本地中国圆田螺具有更强的酸碱耐受性和适应性。

中国南方高成熟泥页岩有机质微观特征研究

页岩有机质孔隙对页岩气勘探开发有着重要的指示作用,对页岩气生成及运移机理的认知有着重要意义,是研究人员关注的焦点问题。本文采用自然断面制样方法,利用扫描电镜对中国南方高成熟泥页岩进行观察研究发现,有机质主要以三种形态存在于页岩中,一种是细微的颗粒状,微粒尺寸约10~100 nm,与周围矿物界限不明显;一种是呈块状,尺寸多超过10μm,断口表面光滑;一种是部分保留生物形态的有机质,从数量而言以前两种为主。结合有机质成因及特征,作者对其进行分类:第一种为干酪根,第二种为沥青,第三种为生物碎屑。干酪根和沥青中都可能生成孔隙,干酪根内孔隙尺寸较小,形态不规则,沥青中的孔隙尺寸较大,呈气泡状,孔壁较圆滑。因为在泥页岩中干酪根占比比固体沥青多,而且高成熟度的页岩中干酪根中普遍发育孔隙,沥青中较少发育孔隙,所以干酪根孔隙是有机质孔隙的主体。

不均匀卵石持力层桩端后注浆效果试验研究

我国东南沿海尤其是温州地区广泛存在上覆深厚软土下覆不均匀卵石的地层。该区域的钻孔灌注桩常采用后注浆技术改善其承载性能。为了评价后注浆技术对这类地层中灌注桩承载力改善效果,开展了相应的模型试验,对比了不同注浆量对桩承载力的影响程度;并结合扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验分析了浆液分布特点,探讨了浆液在卵石层中的扩散范围,研究了浆液扩散范围与桩承载力之间的关系。结果表明:浆液能够有效地填充桩端卵石层,注浆量的增加使得填充范围扩大,填充范围为3~4倍桩径时,桩的承载力改善最显著。在不均匀卵石持力层中存在一个最优注浆量,最优归一化注浆量约为2.8,若超过该最优注浆量归一化值,桩的承载力不再显著提高。单桩模型试验确定的最优注浆量与刘金砺公式[1]的预测结果接近。扫描电镜技术有助于评价桩的后注浆技术在上覆深厚软土下覆不均匀卵石的土层中的效果。

硼砂煅制工艺优化及质量评价

目的 优化硼砂煅制工艺,并对其进行质量评价。方法 以铺设厚度、煅制温度、煅制时间为影响因素,失水率、蓬松度、粉碎率、四硼酸钠含量为评价指标,星点设计-效应面法优化硼砂煅制工艺。采用扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD),比较硼砂煅制前后质量差异。结果 最佳条件为铺设厚度2 cm,煅制温度365℃,煅制时间100 min。煅制后,硼砂微观形态、成分组成、晶型结构发生变化,失去全部结晶水而转变为非晶体状态。结论 该方法稳定可行,可用于工业大批量生产煅硼砂。

成型工艺对水泥稳定碎石性能的影响

为研究不同成型工艺对水泥稳定碎石宏观性能的影响,基于骨架密实和悬浮密实2种级配,分别采用强制搅拌静压成型、强制搅拌振动压实、振动搅拌静压成型、振动搅拌振动压实4种工艺制备了8种水泥稳定碎石,采用7 d无侧限抗压试验、28 d单轴贯入试验、7 d温缩试验和7 d干缩试验对水泥稳定碎石宏观性能进行了研究,同时结合扫描电子显微镜微观手段,分析了水泥稳定碎石宏观性能变化机理。结果表明:振动搅拌振动压实工艺下骨架密实级配的水泥稳定碎石力学性能最优,其7 d无侧限抗压强度和28 d单轴压缩模量较强制搅拌静压成型分别提升了169.5%、97.2%。采用振动搅拌振动压实工艺可以促使水泥水化产物生成量增多、结构完善,整体均匀性提高,进而改善水泥稳定碎石宏观性能。

扫描电镜中透射-反射式STEM明场成像装置的研制及应用

本文研制了一套透射-反射式扫描透射(STEM)明场成像装置,该装置使用背散射电子探头接收经过铂片反射的透射电子信号,可安装在FEI Quanta FEG系列扫描电镜中实现STEM明场成像。分别以埃洛石、Au@ZIF-8纳米颗粒和喷金乳胶标样验证自制STEM明场成像装置的实用性。结果表明:埃洛石STEM明场像的衬度与透射电镜中STEM明场像一致,管腔和管壁具有明显的衬度差异,可以清晰辨识管腔结构;在Au@ZIF-8纳米颗粒的STEM明场像中,Au颗粒衬度较暗,ZIF-8衬度较亮,通过两者之间的衬度差异可以观察到核壳结构;喷金乳胶标样上纳米金颗粒之间可识别的最小距离为2.03 nm,进一步验证了自制STEM明场成像装置具有较高的分辨率。

SEM扫描云纹法相移技术在MEMS中的应用

本文提出一种扫描电镜 ( SEM)扫描云纹法的相移新技术 ,通过 SEM系统控制电镜电子束扫描线移动 ,对获取的云纹图像实现 0～ 2π范围内的四步相移 ,从而获得了更高的位移测量灵敏度 .同时对 SEM相移实验技术的原理进行了详细的阐述 .并将该技术应用到微电子机械系统构件的虚应变分析中 .实验结果证明了该方法的可行性 。

对环境扫描电子显微镜(ESEM)的认识

环境扫描电子显微镜 (ESEM)中所指环境并非真正意义上的大气环境 ,与传统SEM样品室高达 10 -3 ～10 -6Torr的真空度相比 ,ESEM样品室的真空度很低 ,从 1Torr～ 2 0Torr ,非常接近大气环境 ,但不等同于平均 76 0Torr的大气环境 ;环境方式下最适宜观察的生物样品应是那些表面有角质层覆盖的样品和含水量很低的样品 ,比如植物的叶片、动物中的昆虫、作物的籽粒等 ,这类样品易于保持新鲜度 ;环境方式下对样品的观察和图像的记录等操作应尽快完成 。

栗实象成虫触角感器超微结构观察

栗实象Curculio davidi是为害板栗Castanea mollissima的主要种实害虫,严重影响着板栗的品质和产量。为探明栗实象成虫触角感器类型、形态和分布,本文利用扫描电镜对栗实象雌雄成虫触角及触角感器进行观察。结果表明:栗实象雌雄成虫触角柄节、梗节、鞭节1~6亚节长度存在显著差异。雌、雄成虫触角上均有7类12种感器,包括4种刺形感器、2种锥形感器、1种叉形感器、2种毛形感器,1种B9hm氏鬃毛、1种腔形感器和1种端指形感器。其中雄虫刺形感器Ⅰ、毛形感器Ⅰ、叉形感器的长度显著长于雌虫,雄虫鞭节第7、8亚节的锥形感器数量显著多于雌虫。

激光晶体位错蚀坑的SEM研究

利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)技术研究激光晶体缺陷,给出了经腐蚀过后Nd∶YAG晶体表面位错蚀坑的清晰图片和元素分布定量信息,同时进行了对比实验,并对实验结果进行了分析。结果表明:Nd∶YAG晶体位错腐蚀坑呈三角锥状,腐蚀坑杂质元素分布较多,主要元素含量偏离晶体完整区成份;位错腐蚀坑稀疏区与密堆区元素分布及含量不同。并讨论了位错成因。

驴消化道3种线虫的扫描电镜观察及其系统发育分析

为深入研究采集到的驴消化道3种寄生线虫的体表形态及其系统发育关系,本试验利用扫描电子显微镜技术首次对寄生于驴消化道内的马圆形线虫[Strongylus equinus(Mueller,1780)]、无齿圆形线虫[Strongylus edentatus(Looss,1900)]和杯状彼得洛夫线虫[Petrovinema poculatum(Looss,1900)]的体表形态进行详细观察和描述。提取线虫核糖体DNA内转录间隔区(ITS)基因,对其进行系统发育分析,建立系统发育树。扫描电子显微镜观察结果显示,马圆形线虫有内叶冠80枚,外叶冠180枚,雄虫生殖锥具有2对指状突起,一长一短;无齿圆形线虫有外叶冠80枚,雄虫尾部生殖锥较长,具有2对附属物,分别为乳头状和细长状;杯状彼得洛夫线虫外叶冠呈刺状,32枚,雄虫尾部具有1对小囊状附属物。系统发育分析结果显示,上述3种线虫形态学鉴定结果与系统发育树中该种的分类学地位一致。本试验结果为上述3种线虫的分类鉴定提供更精确的形态和分子生物学依据。

滨海地区SMA-13沥青混合料低温抗裂性能

选用聚酯纤维作为外掺剂,干法制备聚酯纤维掺量为0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%的SMA-13半圆试件,分别开展0、2、4、6、8次硫酸钠-干湿循环下半圆弯曲(SCB)试验,并以清水-干湿循环作为平行对照组。随着干湿循环次数的增加,盐-干湿循环试件组和平行对照组试件的低温性能均降低;盐-干湿循环对试件的影响>清水-干湿循环对试件的影响,且清水-干湿循环后试件的低温性能劣化幅值较小;聚酯纤维掺量为0.4%的试件宏观评价指标断裂韧性KIC在各溶液干湿循环条件下均有较好表现,且实测数据均高于其他掺量纤维。结合SEM扫描电镜试验可知,掺量为0.4%的聚酯纤维能形成较好的纤维网状搭接结构,有利于试件整体性的提升和荷载的均匀传递。

冷冻扫描电镜制样方法及其在含水样品中的应用

常规扫描电镜要求所观察的样品必须干燥、无水,而一些含水样品在干燥过程中会发生结构变化,无法真实反映样品的结构信息。冷冻扫描电镜无需对样品进行干燥处理,可以直接分析含水样品表面、界面和内部结构,是研究高度含水样品的强有力工具。样品的制样方法在冷冻扫描电镜技术中占有重要地位,它直接关系到样品真实形貌特征的反映和对超微结构的正确解读。本文综述了冷冻扫描电镜的制样方法,并阐述冷冻扫描电镜技术在天然气水合物、微生物、乳液、水凝胶、动植物等含水样品中的应用。

SEM/EDS分析纳米TiN颗粒在SiC陶瓷中的分布状况

采用水基喷雾造粒技术制备SiC/纳米TiN复合粉体,并借助二步成型和无压烧结技术制备SiC/纳米TiN复合陶瓷,利用场发射扫描电镜结合能谱分析(SEM/EDS)研究了纳米TiN颗粒在SiC/纳米TiN复合粉体、素坯及烧结体过程中的分布状态,借此评价制备工艺。

膨胀叶丝微观结构的SEM表征

利用扫描电子显微镜（SEM）观察了叶丝膨胀前后的表面和断面显微结构变化，对不同膨胀强度下叶丝断面的SEM照片进行图像处理与数据分析，结果表明：未膨胀的叶丝组织结构紧密，表皮细胞向内凹陷，呈褶皱状；膨胀后的叶丝组织结构疏松，表皮细胞向外凸出，表面光滑、褶皱减少；随着膨胀强度的增加，孔隙直径〈4μm的孔隙数量减少，孔隙直径〉4μm的孔隙数量增加。孔隙直径〈6μm的孔隙总面积减小，孔隙直径〉6μm的孔隙总面积增加。对于CO2膨胀叶丝，孔隙直径〈2μm时孔隙数量和孔隙总面积与叶丝的膨胀率线性关系极显著。对于科创膨胀叶丝，孔隙直径为2～4μm时孔隙数量和孔隙总面积与叶丝的膨胀率线性关系极显著。

基于SEM和MIP试验结构性黏土压缩过程中微观孔隙的变化规律

为探求土体在变形过程中微结构形态的演化规律,对湛江结构性黏土进行室内压缩试验,通过真空冷冻升华干燥法对天然土和压缩后土制样,进行扫描电子显微镜扫描试验和压汞试验,基于灰度计算土的三维孔隙率,分析压缩过程中微观孔隙的变化规律。结果表明,较二值化处理获得的二维孔隙率,三维孔隙率物理意义明确,求取方法简单,有较高准确性。湛江天然黏土孔径为1.0～0.1μm的小孔隙组占优,其孔隙体积占总孔隙体积的73%。压缩过程中,P>k前,各孔径组分变化甚微。P>k后,随压力的增大,小孔隙含量表现为先增加后降低。各孔隙组对外力的敏感度与孔隙体积含量正相关。由于压汞过程存在"瓶颈"效应,其结果可能会夸大小孔隙的分布密度而低估大孔隙的分布密度。结构性黏土压缩过程中微观结构形态的演化可分为结构微调、结构破损、结构固化3个阶段。该研究有助于深入了解土的变形机制,为结构性土的工程设计提供科学的依据。

块状非晶剪切带和微裂纹形核扩展的SEM原位研究

在扫描电镜(SEM)中对Zr_(57)Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)Nb_5块状非晶单边缺口试样进行了原位拉伸;用原子力显微镜(AFM)研究了剪切带的三维形貌。研究表明,拉伸时缺口前方产生剪切带,它们逐步发展、长大,尽管剪切带由剪应力产生,正应力在其形成和扩展过程中起重要作用。两剪切带相交时会形成割阶,其长度随相交剪切带中应变量升高而增大,当主剪切带中应变集中足够大后,剪切微裂纹沿主剪切带和基体的交界线形核扩展,并沿剪切面向试样内部扩展几十微米;在正应力作用下,该剪切(Ⅱ型)裂纹张开成Ⅰ型,并快速贯穿试样厚度,然后沿横向快速扩展导致断裂。

基于SEM分析的粒化高炉矿渣混凝土自愈性能试验

通过力学性能试验及扫描电镜分析研究了两种水胶比、三种代砂率的粒化高炉矿渣混凝土的自愈性能。试验结果表明:相同冻融循环次数后,粒化高炉矿渣代砂混凝土与普通河砂混凝土的抗压强度增长趋势基本一致,二者的自愈能力均随水胶比的增大而增大。微观表现为冻后的微裂缝发生二次水化作用,产生新的水化产物填充微裂缝,使混凝土结构变得致密,宏观表现为抗压强度提高。