原子力显微镜-扫描电子显微镜共定位表征系统的研发与应用

微纳加工过程中,常有样品需要进行聚焦离子束(FIB)溅射、切割,扫描电子显微镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)表征,而这三类仪器都需要将样品固定在样品台上才可测试,固定不佳会影响表征结果.但固定好的样品在不同仪器之间转移、拆卸、再固定的过程中极易受到破坏.基于以上问题,设计了AFM-SEM-FIB样品共定位系统,可实现样品在此三种仪器之间的无损转移及共定位,避免珍贵样品破坏及目标丢失,以及解决AFM扫描无法控制方向、迅速调整位点等问题.在微纳表征中有优异的表现,系统已被开发成产品并量产销售.

竹纤维柱辅助断裂法在制备水凝胶冷冻扫描电子显微镜样品中的应用

冷冻扫描电子显微镜(cryogenic scanning electron microscopy,cryo-SEM)是观察样品含水状态下真实微观形貌不可替代的分析手段,其中样品的冷冻断裂步骤是获得理想测试结果的关键步骤之一.水凝胶样品由于含水量丰富,质地柔软难以成形,在利用常规冷刀断裂方法进行冷冻断裂时,存在难以获得理想断裂面、断裂效率低等问题.因此创新性地提出了一种竹纤维柱辅助断裂方法,在样品冷冻固定前,将细小的竹纤维柱插入水凝胶样品顶端.冷冻断裂时,冷刀不直接作用在样品上,而是通过撬动与样品相连的竹纤维柱,实现样品与纤维柱接触部位的冷冻断裂.可轻松获得大范围可观测断裂面,且样品应力损伤小,无表面样品碎屑干扰,还可实现多个样品一次性同时断裂,是一种高质、高效的水凝胶冷冻断裂方法.

扫描电子显微镜试样制备对石墨烯形貌观察的影响

以石墨烯、氧化石墨烯、还原石墨烯为研究对象,考察了扫描电子显微镜试样制备对石墨烯形貌观察的影响,包括喷镀金属对粉末试样的影响以及分散基底对石墨烯溶液试样的影响。实验结果表明,针对石墨烯和还原石墨烯等导电性能好的粉末试样,不需要喷镀金属以增加导电性,将粉末试样简单制备后直接进行观察即可获得良好的效果;对于导电性较差的氧化石墨烯及石墨烯衍生物,可以选用喷镀铂的方式增加粉末试样的导电性,但要注意电流不宜过大,时间不宜过长,否则将影响喷镀效果,难以还原试样的真实形貌;将石墨烯溶液试样分散在单晶硅片和单面铜胶带上,均可在不喷镀金属的条件下获得良好的表征效果,因此单晶硅片以及导电性更好的单面金属胶带均可作为石墨烯溶液试样的分散基底。

基于虚实结合的混合式实验教学方法探索与实践——以“扫描电子显微分析实验”课程为例

扫描电子显微镜作为高等院校检测和分析材料的一种重要大型精密仪器,在材料科学中具有非常广泛的应用价值。针对传统实验教学中存在的诸多问题,通过虚拟仿真技术开发了扫描电子显微分析虚拟仿真实验教学系统,探索并实践了以虚拟仿真实验教学和实体实验教学有机结合的混合式实验教学方法。突破传统实验教学中时间、空间及教学方法的局限,丰富了实验教学内容和手段,激发教师的教学活力,调动学生的学习兴趣和积极性,切实提高实验教学质量,助力材料类专业对兼具创新意识和实践能力创新型人才的培养。

扫描电子显微镜和能谱仪在玻璃结石成分分析中的应用

玻璃中常见各种结石缺陷,利用透反偏光显微镜可以初步判定玻璃结石的种类,但无法分析结石的成分,且处理样品效率较低。以硅质析晶结石、铝质耐火材料结石、锆质耐火材料结石为例,利用扫描电子显微镜和能谱仪分析结石,可以快速测定结石成分,辨别结石种类,进而推断结石形成的原因。采用该方法可及时准确调整生产,解决玻璃生产中产生结石问题。

基于气体吸附和扫描电子显微镜分析天然和无机结合剂充填处理绿松石的孔隙特征

绿松石为一种多孔的宝石材料,孔隙度可以直接影响其物理性质,如颜色、光泽、耐久性等,从而影响绿松石的品质,故孔隙度的研究工作至关重要。气体吸附法可以测得绿松石中的介孔(2~50 nm)以及不同孔径的孔隙的分布特征。采用Bet全自动气体吸附仪及扫描电子显微镜对无机充填处理前后绿松石样品的孔隙特征进行了对比。气体吸附测试结果显示,经过充填处理后绿松石的比表面积及孔容都有一定程度的变化,吸脱附曲线属于第Ⅲ类无滞后回线的曲线;平均孔径分布图显示各级孔隙在一定程度上减少,大的孔隙被无机充填物充填为小孔隙,但处理过程中也会出现较小孔径被腐蚀成大孔径的现象。扫描电子显微镜观察结果显示,处理前后绿松石的微晶集合体形貌、晶体特征以及孔隙度结构有较大的变化;结合计算,经无机结合剂充填处理后绿松石的表面孔隙率明显降低,其与处理前的天然绿松石中的孔隙是一端封闭且不贯穿的孔隙,符合吸脱附曲线表征的孔隙形状;微形貌特征的明显差异可以作为无机结合剂充填处理绿松石与天然绿松石的有效判别依据之一。

基于扫描电子显微镜的棉连纸形貌与结构观察研究

扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)是获得物质表面微观形貌的常用工具之一。获取宣纸的表面形貌和宣纸的纤维结构是古籍保护与修复造纸工序的一项重要依据。但目前,大多数研究仅仅停留在光学显微镜对于纸张纤维的单个分析,基于纳米尺度的相关研究很少。因此,文章把四种现代品牌的棉连纸作为实验研究对象,利用扫描电子显微镜获得其表面的微观形貌交织和内部纤维尺寸信息。希望能为古籍保护与修复的纸张选择提供新的思路和手段。

扫描电子显微镜在微生物学实验教学中的应用

微生物学实验是高等农林院校生物学、林学、农学、食品科学等专业的重要基础课程之一。扫描电子显微镜是一种广泛应用于生物学领域微观形貌分析的大型精密仪器。为提升北京林业大学本科专业微生物学实验课程教学质量,充分激发学生的学习积极性,对扫描电子显微镜应用于微生物学实验进行探索与实践,将实验拆分为取材、戊二醛固定、乙醇梯度脱水、叔丁醇置换100%乙醇、冷冻干燥和扫描电子显微镜观察六个部分。初步构建扫描电子显微镜应用于本科微生物学实验的教学体系,旨在培养学生的实践操作技能,创新实验教学内容并提高教学效果。

扫描电子显微镜对于表面截面同时需求类样品的测试方案研究

本文针对在扫描电子显微镜测试中具备表面和截面双重需求,同时属于块体或薄膜状、需避免损坏的弱导电性样品提供一种简单而高效的测试方案。该方案可以减少金属喷涂的次数和资源损耗,并有效地防止在样品制备和测试过程中对样品造成损害。通过这一方案,我们旨在提高测试的效率和准确性,为扫描电子显微镜分析提供更为可靠的样品测试方法。

扫描电子显微镜虚拟仿真实验设计与教学实践

扫描电子显微镜虚拟仿真实验与武汉科技大学优势专业紧密结合,从微观(μm或nm)尺度研究材料的属性.采取虚实结合的层次化实验教学,线上线下相结合的个性化实验教学模式,模块化实验环节.采用“进阶交互式”教学方式,根据学生设定的参量提供基于真实仪器的反馈和相应的实验数据,培养学生的实验思维体系.采取“重点过程”与“结果”相结合的多元化评价体系,深化一流仿真实验教学的内涵,提高学生的实验操作能力和专业英语水平,激发教师进行教学改革.

铝合金喷涂Y_(2)O_(3)和Ni混合粉扫描电子束表面合金化的研究

扫描电子束表面合金化技术可改善铝合金表面性能。研究采用等离子热喷涂技术将不同含量的Y_(2)O_(3)与Ni混合粉末涂覆到6061铝合金表面,利用扫描电子束进行表面合金化处理。研究了表面合金化后强化层的组织形态、相结构和硬度的变化规律,探讨了稀土Y_(2)O_(3)含量与电子束工艺参数对强化层组织和性能的影响。结果表明,电子束表面合金化处理,其表面可分为合金化区、热影响区和基体区。合金化区的显微组织主要由YAl_(3)、AlNiY和Ni_(17)Y_(2)等相组成,最高硬度为396 HV0.2,是基体的6倍;热影响区主要由α-Al固溶体和Ni-Al化合物相组成,最高硬度为260 HV0.2,是基体的4倍;基体的相结构主要为α-Al和Mg_(2)Si强化相组成。随着稀土Y_(2)O_(3)含量的增加,合金层组织晶粒得到细化,硬度得到提升。稀土Y_(2)O_(3)含量为5%,组织细化程度与硬度提升最明显。强化层显微硬度随束流的增加先增加后减少,随移动速度的增加而减少,当电子束束流为10 mA、移动速度为10 mm/s,强化层组织晶粒高度细化,硬度提升显著。

基于扫描电子显微镜制样的不同干燥方法对棉花和水稻幼苗叶片制备的差异分析

选取棉花和水稻的幼苗叶片为研究对象,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察两种不同作物叶片经烘箱干燥法、自然干燥法、临界点干燥法和真空冷冻干燥法处理后的叶表面微观形态,比较不同干燥方法对棉花和水稻叶片表面微观结构的影响。结果表明:含水量为8346%棉花叶片经烘箱干燥法和自然干燥法处理后,叶片近轴面和远轴面均发生严重皱缩现象,采用临界点干燥法和真空冷冻干燥法处理后叶片形态特征较为自然,呈现出较真实的表面特征,尤其是临界点干燥法;含水量为7473%水稻叶片经四种不同干燥法处理后,其叶片表面形态差异较小,均能反映水稻叶片表面真实微观结构。因此,对含水量较高的棉花叶片优选临界点干燥法制备;对含水量相对低的水稻叶片可选简单、经济的自然干燥法处理。

基于虚拟仿真的扫描电子显微分析实验教学系统的开发与实践

为克服高等院校大型仪器测试中扫描电镜实体教学存在的教学资源不足、成本高、教授方式受限以及仪器生均占有率低等问题,运用虚拟仿真技术开发了集学、练、考于一体的扫描电子显微分析实验教学模拟交互平台。学生无需进入实验室,利用课余碎片化时间就能自主学习扫描电镜分析测试相关理论知识,完成样品准备、测试分析等模拟交互操作,为实体操作奠定良好基础,通过在线测试检验相关知识点的掌握程度,汇总反馈数据进行分析评价,便于课程的持续改进。通过教学实践表明:扫描电子显微分析虚拟仿真实验教学系统与实体实验教学相结合,突破传统实验教学局限性,调动学生学习兴趣和自主学习积极性,教学过程更加安全高效,教学质量得到提升。本虚拟仿真实验教学系统助力提高学生主观能动性和实践创新能力,为功能材料研发行业创新型人才培养提供一种新的实践教学模式。

利用扫描电子显微镜分析声波辅助根管荡洗作用时间对玷污层清理效果的影响

目的通过扫描电子显微镜(SEM)观察不同作用时间下根管壁玷污层的清除情况,以明确临床中使用声波辅助设备荡洗根管的最佳时间。方法选择单直根管的人离体前牙56颗,常规机械预备后根据冲洗剂不同分为2个实验组:生理盐水组和EDTA组,每组均辅助使用声波驱动的VDW荡洗工作尖完成根管荡洗。生理盐水组根据荡洗时间分为3个亚组:5 s组,30 s组,50 s组;EDTA组根据荡洗时间分为6个亚组:5 s组,10 s组,20 s组,30 s组,40 s组,50 s组。对照组不进行根管冲洗及荡洗。SEM观察根管壁冠、中、根三段的玷污层情况。结果生理盐水组荡洗30 s后冠方1/3与对照组及5 s组相比差异有统计学意义(P<0.05),根中下段无差异(P>0.05);50 s后根尖区玷污层评分与其余各组评分相比差异有统计学意义(P<0.05)。EDTA组荡洗5或10 s后,根管中上段玷污层评分与对照组相比差异有统计学意义(P<0.05),根尖区无意义(P>0.05);20 s~40 s组根尖区与前两组相比差异有统计学意义(P<0.05);50 s组根尖区与其余各组相比均存在明显差异(P<0.05)。对比两个实验组间荡洗50 s后的玷污层清洁效果,根管全段均表现出明显统计学差异(P<0.05)。结论EDTA辅助使用声波荡洗50 s玷污层清洁效果最佳。

环境扫描电子显微镜的特性及应用概况

简要叙述了环境扫描电子显微镜的原理,着重介绍了它的特性和在国内外应用的概况。与普通的扫描电子显微镜相比,它具有能直接检测不导电样品和含油含水样品的独特性能,为扫描电子显微镜的应用开拓了新的领域。

扫描电子显微镜虚拟实验的教学探索

为提升“现代仪器分析方法”课程教学质量,充分调动学生对实验仪器探索的积极性,在课堂教学过程中引入虚拟实验辅助教学模式.以扫描电子显微镜为例,针对扫描电子显微镜原理、成像分析等教学重点和难点,让学生通过虚拟实验的操作过程,熟悉仪器操作过程,加深对二次电子成像、背散射电子成像和能谱分析的理解.此过程不仅能保证学生的参与度,还能够激发学生的探索欲望.

基于扫描电子显微镜的重矿物物源分析方法对比

重矿物继承了源岩特征,能够揭示沉积盆地与源区之间的源汇联系。扫描电镜(SEM)及自动矿物识别技术的发展,使得重矿物从人工显微镜下鉴定逐步走向自动化定量分析。本文在传统显微镜识别的基础上,分别应用扫描电镜-能谱仪/背散射成像(SEM-EDS/BSE)技术及综合矿物分析系统(TIMA)进行重矿物的鉴定和统计,对比总结不同分析方法的特点和适用性,并对准噶尔盆地西北缘中生代物源区进行初步探讨。结果表明,基于SEM的两种分析方法都可以很好地对各种重矿物进行厘定和统计:其中SEM-EDS/BSE对矿物的统计更加灵活;TIMA能够快速、准确得到多种矿物信息,但需注意蚀变矿物对原生矿物统计的影响。根据重矿物组合、重矿物成熟度(ZTR指数)及前人报道的U-Pb年龄、古水流数据,认为准噶尔盆地西北缘中生代物源主要来自扎伊尔山,其中晚三叠世—早侏罗世哈拉阿拉特山隆升并开始为克拉玛依与白砾山地区提供物源。

不同参数优化对ZSM-5分子筛的扫描电子显微镜图像影响

扫描电子显微镜是一种常用的表征工具,可直观观察样品表面微观形貌.由于分子筛样品中的硅铝成分而造成的二次电子产率低、耐电子束程度差、导电性不佳等特性,采用扫描电子显微镜进行形貌表征时会出现信号弱、荷电效应、表面细微结构损失等问题.扫描电子显微镜表征时,加速电压、束斑尺寸、工作距离等是普遍的调节参数.通过优化上述参数,对ZSM-5分子筛的扫描电子显微镜成像质量进行研究.结果表明,低加速电压、束斑尺寸为3.0、工作距离小于5mm时,对样品测试即可获得高质量扫描电子显微镜图像.对比发现,镀膜后成像质量反而变差.

扫描电子显微镜在纺织学科中的实验培训探索研究

本文结合高校纺织学科中的研究生实验培训工作,针对近年来扫描电镜在实验培训中存在的问题,以纺织学科为导向,从实验培训方式、培训内容、考核机制三方面对扫描电镜实验培训课程进行优化,使学生既能掌握仪器原理,又能提高操作技巧,激发创新思维和科研能力,充分发挥扫描电镜在纺织学科中的重要作用。

光学显微镜观察法与扫描电子显微镜观察法的分析与比较

对于纸张来说,时常需要对纸张中的纤维、填料以及一些纸病进行观察分析。目前实验室中常用的观察、分析类仪器有光学显微镜以及扫描电子显微镜。本文就纸张的光学显微镜观察法与扫描电子显微镜观察法进行初步分析比较。