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激光粗糙度仪

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激光粗糙度仪相关的资讯

  • 应用分享 | 激光扫描显微镜用于测量锂电池集流体的表面粗糙度
    小至手机和运动手环,大至各种电动汽车,锂离子电池都是其中的关键能源供给装置。锂离子电池重量轻,能量密度大,循环使用寿命长,且不会对环境造成污染。对于锂离子电池来说,电容量是衡量电池性能的重要指标之一。锂离子电池电极的材料主要有铝(正电极)和铜(负电极)。在充电和放电期间,电子转移发生在集流体和活性材料之间。当集流体和电极表面之间的活性材料电阻过大时,电子转移的效率降低,电容量就会减少。若集流体的金属箔的表面粗糙度过大,则会增加集流体和电极表面之间的活性材料电阻,并降低整体电容量。 集流体(左图:铝 右图:铜)如何进行锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定呢? 奥林巴斯提供非接触式表面粗糙度测量的解决方案: Olympus LEXT 3D激光扫描显微镜 奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜使用奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜,能够通过非接触、非破坏的观察方式轻松实现3D 观察和测量。仅需按下“Start(开始)”按钮,用户就能在亚微米级进行精细的形貌测量。 锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定使用奥林巴斯 OLS5000 显微镜测量粗糙度时,用户会得到以下三种类型的信息:粗糙度数据,激光显微镜3D彩色图像和高度信息以及光学显微镜真实彩色图像。这让使用人直观的看到粗糙度数据。同时,使用人可以从数据中了解集流体表面的状态。通过观察这些图像,也可以观察到实际的表面形貌。产品优点与特点 非接触式:与接触式粗糙度仪不同,非接触式测量可确保在测量过程中不会损坏易损的铜箔。这有助于防止由于样品损坏而导致的数据错误。专用物镜:LEXT OLS5000使用专用的物镜,因此您可以获得在视场中心和周围区域均准确的数据。平面数据拼接:数据可以水平拼接,从而可以在大区域上采集数据。由于拼接区域的数据也非常准确,因此与传统的测量方法相比,可以更高的精度获取电池集流体的粗糙度数据。超长工作距离:载物台水平范围为300 mm×300 mm使您可以测量较大的样品,例如汽车电池中的集流体,也不需要制备样品就可以在显微镜下观察。OLS5000显微镜的扩展架可容纳高达210毫米的样品,而超长工作距离物镜能够测量深度达到25毫米的凹坑。在进行这两种测量时,您只需将样品放在载物台上即可。
  • 150万!辽宁省检验检测认证中心计划采购激光全息表面粗糙度轮廓仪
    一、项目基本情况项目编号:JH22-210000-18483项目名称:购置激光全息表面粗糙度轮廓仪包组编号:001预算金额(元):1,500,000.00最高限价(元):1,500,000采购需求:查看合同履行期限:合同生效后4个月内到货并安装调试完毕且验收合格(具体以甲乙双方签订的合同为准)需落实的政府采购政策内容:促进中小企业、促进残疾人就业、支持监狱企业、支持脱贫攻坚等相关政策等本项目(是/否)接受联合体投标:否二、供应商的资格要求1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定。2.落实政府采购政策需满足的资格要求:无,本项目允许进口产品投标且采购的设备满足《政府采购促进中小企业发展管理办法》第六条第二款内容,故不具备专门面向中小企业采购的条件。3.本项目的特定资格要求:如果投标人所投产品为进口产品,须投标人提供制造商或国内总代理出具的销售授权书或产品销售代理证书。三、政府采购供应商入库须知参加辽宁省政府采购活动的供应商未进入辽宁省政府采购供应商库的,请详阅辽宁政府采购网 “首页—政策法规”中公布的“政府采购供应商入库”的相关规定,及时办理入库登记手续。填写单位名称、统一社会信用代码和联系人等简要信息,由系统自动开通账号后,即可参与政府采购活动。具体规定详见《关于进一步优化辽宁省政府采购供应商入库程序的通知》(辽财采函〔2020〕198号)。四、获取招标文件时间:2022年07月11日 08时00分至2022年07月18日 17时00分(北京时间,法定节假日除外)地点:线上获取方式:线上售价:免费五、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2022年08月02日 13时30分(北京时间)地点:辽宁轩宇工程管理有限公司(沈阳市皇姑区黄河南大街56号中建峰汇广场A座801室)六、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。七、质疑与投诉供应商认为自己的权益受到损害的,可以在知道或者应知其权益受到损害之日起七个工作日内,向采购代理机构或采购人提出质疑。1、接收质疑函方式:线上或书面纸质质疑函2、质疑函内容、格式:应符合《政府采购质疑和投诉办法》相关规定和财政部制定的《政府采购质疑函范本》格式,详见辽宁政府采购网。质疑供应商对采购人、采购代理机构的答复不满意,或者采购人、采购代理机构未在规定时间内作出答复的,可以在答复期满后15个工作日内向本级财政部门提起投诉。八、其他补充事宜1.投标文件递交方式采用线上递交及现场备份文件递交同时执行并保持一致,参与本项目的供应商须自行办理好CA锁,如因供应商自身原因导致未线上递交投标文件的按照无效投标文件处理。具体操作流程详见辽宁政府采购相关通知。2.关于电子标评审的相关要求详见辽财采函〔2021〕363号“关于完善政府采购电子评审业务流程等有关事宜的通知”。电子文件报送截止时间同递交投标文件截止时间(即开标时间),解密为30分钟。如供应商未按照规定的时限响应按照无效投标文件处理。3.请供应商自行准备笔记本电脑并下载好对应的CA认证证书带至开标现场进行电子解密(开标现场不提供wifi)。同时供应商须自行准备好备份投标文件于递交投标文件截止时间前递交至代理机构处,如未递交备份文件的按照投标无效处理,供应商仅提交备份文件的而没有进行网上递交的投标文件的,投标无效。关于具体的备份文件的格式、存储、密封要求详见招标文件。九、对本次招标提出询问,请按以下方式联系1.采购人信息名 称:辽宁省检验检测认证中心地 址:沈阳市皇姑区崇山西路7号联系方式:024-312662632.采购代理机构信息:名 称:辽宁轩宇工程管理有限公司地 址:沈阳市皇姑区黄河南大街56号中建峰汇广场A座8楼联系方式:024-31918388-357邮箱地址:312353927@qq.com开户行:中国光大银行沈阳黄河大街支行账户名称:辽宁轩宇工程管理有限公司账号:364901880000244643.项目联系方式项目联系人:闫冠吉、刘甲峰电 话:024-31918388-357
  • 线边缘粗糙度(LER)如何影响先进节点上半导体的性能
    作者:Coventor(泛林集团旗下公司)半导体工艺与整合团队成员Yu De Chen 介绍 由后段制程(BEOL)金属线寄生电阻电容(RC)造成的延迟已成为限制先进节点芯片性能的主要因素[1]。减小金属线间距需要更窄的线关键尺寸(CD)和线间隔,这会导致更高的金属线电阻和线间电容。图1对此进行了示意,模拟了不同后段制程金属的线电阻和线关键尺寸之间的关系。即使没有线边缘粗糙度(LER),该图也显示电阻会随着线宽缩小呈指数级增长[2]。为缓解此问题,需要在更小的节点上对金属线关键尺寸进行优化并选择合适的金属材料。 除此之外,线边缘粗糙度也是影响电子表面散射和金属线电阻率的重要因素。图1(b)是典逻辑5nm后段制程M2线的扫描电镜照片,可以看到明显的边缘粗糙度。最近,我们使用虚拟工艺建模,通过改变粗糙度振幅(RMS)、相关长度、所用材料和金属线关键尺寸,研究了线边缘粗糙度对线电阻的影响。 图1:(a) 线电阻与线关键尺寸的关系;(b) 5nm M2的扫描电镜俯视图(图片来源:TechInsights) 实验设计与执行 在晶圆厂里,通过改变线关键尺寸和金属来进行线边缘粗糙度变化实验很困难,也需要花费很多时间和金钱。由于光刻和刻蚀工艺的变化和限制,在硅晶圆上控制线边缘粗糙度也很困难。因此,虚拟制造也许是一个更直接和有效的方法,因为它可以“虚拟地”生成具有特定线边缘粗糙度的金属线结构,进而计算出相应显粗糙度条件下金属的电阻率。图2(a)显示了使用虚拟半导体建模平台 (SEMulator3D®) 模拟金属线边缘粗糙度的版图设计。图2(b)和2(c)显示了最终的虚拟制造结构及其模拟线边缘粗糙度的俯视图和横截面图。通过设置具体的粗糙度振幅(RMS)和相关长度(噪声频率)值,可以在虚拟制造的光刻步骤中直接修改线边缘粗糙度。图2(d)显示了不同线边缘粗糙度条件的简单实验。图中不同RMS振幅和相关长度设置条件下,金属的线边缘展示出了不同的粗糙度。这些数据由SEMulator3D的虚拟实验仿真生成。为了系统地研究不同的关键尺寸和材料及线边缘粗糙度对金属线电阻的影响,使用了表1所示的实验条件进行结构建模,然后从相应结构中提取相应条件下的金属线电阻。需要说明的是,为了使实验更为简单,模拟这些结构时没有将内衬材料纳入考虑。图2:(a) 版图设计;(b) 生成的典型金属线俯视图;(c) 金属线的横截面图;(d) 不同RMS和相关长度下的线边缘粗糙度状态 表1: 实验设计分割条件 实验设计结果与分析 为了探究线边缘粗糙度对金属线电阻的影响,用表1所示条件完成了约1000次虚拟实验设计。从这些实验中,我们了解到: 1. 当相关长度较小且存在高频噪声时,电阻受到线边缘粗糙度的影响较大。2. 线关键尺寸较小时,电阻受线边缘粗糙度RMS振幅和相关长度的影响。3. 在所有线关键尺寸和线边缘粗糙度条件下,应选择特定的金属来获得最低的绝对电阻值。结论由于线边缘粗糙度对较小金属线关键尺寸下的电阻有较大影响,线边缘粗糙度控制在先进节点将变得越来越重要。在工艺建模分割实验中,我们通过改变金属线关键尺寸和金属线材料研究了线边缘粗糙度对金属线电阻的影响。在EUV(极紫外)光刻中,由于大多数EUV设备测试成本高且能量密度低,关键尺寸均匀性和线边缘粗糙度可能会比较麻烦。在这种情况下,可能需要对光刻显影进行改进,以尽量降低线边缘粗糙度。这些修改可以进行虚拟测试,以降低显影成本。新的EUV光刻胶方法(例如泛林集团的干膜光刻胶技术)也可能有助于在较低的EUV曝光量下降低线边缘粗糙度。在先进节点上,需要合适的金属线材料选择、关键尺寸优化和光刻胶显影改进来减小线边缘粗糙度,进而减少由于电子表面散射引起的线电阻升高。未来的节点上可能还需要额外的线边缘粗糙度改进工艺(光刻后)来减少线边缘粗糙度引起的电阻。
  • InfiniteFocus功能之一:可追踪的形态和粗糙度测量
    新的粗糙度标准提供了可追踪的光学粗糙度测量 迄今为止,新的粗糙度标准为光学粗糙度测量提供了验证。通常,表面的传统标准只适用于接触式扫描技术,而光学测量很难被追踪。 Alicona的新粗糙度标准既适用于接触式也适合于光学测量系统。该标准显示了光学无限变焦技术和接触式测量在相同的公差范围内可以取得等价的测量结果。 对于粗糙度标准对光学粗糙度测量的验证,Alicona也提供了一个可校准和验证的micro contour artefact,来追踪形态测量。 无限变焦的光学技术适用于实验室和生产中高分辨率的测量。即使在陡峭的斜面和强反射性能的情况下,垂直分辨率也可以高达10nm。在质量保证方面,该技术被成功地用于形态和粗糙度测量。无限变焦技术被包括在新的ISO标准25178中,新的ISO标准25178第一次包括光学处理技术。
  • 坐标测量机上的全自动表面粗糙度测量
    雷尼绍的创新REVO® 五轴测量系统又添新品 &mdash SFP1,它首次将表面粗糙度检测完全整合到坐标测量机的测量程序中。 SFP1表面粗糙度检测测头的测量能力从6.3至0.05 Ra,其采用独特的&ldquo 单一平台&rdquo 设计,无需安装手持式传感器,也不需要将工件搬到价格昂贵的表面粗糙度专用测量仪上进行测量,既降低了人工成本又缩短了检测辅助时间。坐标测量机用户现在能够在工件扫描与表面粗糙度测量之间自动切换,一份测量报告即可呈现全部分析数据。 高质量表面粗糙度数据 SFP1表面粗糙度检测测头作为REVO五轴测量系统的一个完全集成选件,提供一系列强大功能,可显著提升检测速度和灵活性,令用户受益。 测头包括一个C轴,结合REVO测座的无级定位能力和特定测针,该轴允许自动调整测头端部的任意角度来适应工件,确保获得最高质量的表面粗糙度数据。SFP1配有两种专用测针:SFS-1直测针和SFS-2曲柄式测针,它们在测量程序的完全控制下由REVO系统的模块交换架系统 (MRS) 选择。这不仅有助于灵活测触工件特征,还兼具全自动数控方法的一致性。 SFP1表面粗糙度检测测头为平滑式测尖,含钻石成份的测尖半径为2 &mu m,它按照I++ DME协议,通过雷尼绍的UCCServer软件将Ra、RMS和原始数据输出到测量应用客户端软件上。原始数据随后可提供给专业的表面分析软件包,用于创建更详细的报告。 表面粗糙度检测测头自动标定 传感器校准也通过坐标测量机软件程序自动执行。新的表面粗糙度校准块 (SFA) 安装在MRS交换架上,通过SFP1检测测头进行测量。软件然后根据校准块的校准值调整测头内的参数。 更多信息 详细了解雷尼绍的坐标测量机测头系统与软件,包括全新的坐标测量机改造服务。
  • AFSEM™ 小试牛刀——SEM中原位AFM定量表征光子学微结构表面粗糙度
    近期,老牌期刊刊载了C. Ranacher等人题为Mid-infrared absorption gas sensing using a silicon strip waveguide的文章。此研究工作的目的是发展一种能够与当代硅基电子器件方便集成的新型气体探测器,探测器的核心部分是条状硅基光波导,工作的机理是基于条状硅基波导在中红外波段的倏逝场传播特性会受到波导周围气氛的变化而发生改变这一现象。C. Ranacher等人通过有限元模拟以及时域有限差分方法,设计了合理的器件结构,并通过一系列微加工工艺获得了原型器件,后从实验上验证了这种基于条状硅基光波导的器件可以探测到浓度低至5000 ppm的二氧化碳气体,在气体探测方面具有高的可行性(如图1、图2)。 图1:硅基条型光波导结构示意图图2:气体测试平台示意图参考文章:Mid-infrared absorption gas sensing using a silicon strip waveguide值得指出的是,对于光波导来说,结构表面的粗糙程度对结构的固有损耗有大的影响,常需要结构的表面足够光滑。传统的SEM观测模式下,研究者们可以获取样品形貌的图像信息,但很难对图像信息进行量化,也就无法定量对比不同样品的粗糙度或定量分析粗糙度对器件特性的影响。本文当中,为了能够准确、快捷、方便、定量化地对光波导探测器不同部分的粗糙度进行表征,C. Ranacher等人联系到了维也纳技术大学,利用该校电镜中心拥有的扫描电镜专用原位AFM探测系统AFSEM™ (注:奥地利GETec Microscopy公司将扫描电镜专用原位AFM探测系统命名为AFSEM,并已注册专用商标AFSEM™ ),在SEM中选取了感兴趣的样品部分并进行了原位AFM形貌轮廓定量化表征,相应的结果如图3所示,其中硅表面和氮化硅表面的粗糙度均方根分别为1.26 nm和1.17 nm。有了明确的量化结果,对于不同工艺结果的对比也就有了量化的依据,从而可以作为参考,优化工艺;另一方面,对于考量由粗糙度引起的波导固有损耗问题,也有了量化的分析依据。图3:(a) Taper结构的SEM形貌图像;(b) Launchpad表面的衍射光栅结构的SEM形貌图像;(c) 原位AFM表征结果:左下图为氮化硅层的表面轮廓图像,右上图为硅基条状结构的表面轮廓图像;(d) 衍射光栅的AFM轮廓表征结果通过传统的光学显微镜、电子显微镜,研究者们可以直观地获取样品的形貌图像信息。不过,随着对样品形貌信息的定量化表征需求及三维微纳结构轮廓信息表征的需求增多,能够与传统显微手段兼容并进行原位定量化轮廓形貌表征的设备就显得愈发重要。另一方面,随着聚焦电子束(FEB,focused electron beam)、聚焦离子束(FIB,focused ion beam)技术的发展,对样品进行微区定域加工的各类工艺被越来越广泛地应用于微纳米技术领域的相关研究当中。通常,在FIB系统当中能够获得的样品微区物性信息非常有限,如果要对工艺处理之后的样品进行微区定量化的形貌表征以及力学、电学、磁学特性分析,往往需要将样品转移至其他的物性分析系统或者表征平台。然而,不少材料对空气中的氧气或水分十分敏感,往往短时间暴露在大气环境中,就会使样品的表面特性发生变化,从而无法获得样品经过FIB系统处理后的原位信息。此外,有不少学科,需要利用FIB对样品进行逐层减薄并配合AFM进行逐层的物性定量分析,在这种情况下需要反复地将样品放入FIB腔体或从FIB腔体中去除,而且还需要对微区进行定标处理,非常麻烦,并且同样存在样品转移过程当中在大气环境中的沾污及氧化问题。有鉴于此,一种能够与SEM或FIB系统快速集成、并实现AFM原位观测的模块,就显得非常有必要。GETec Microscopy公司致力于研发集成于SEM、FIB系统的原位AFM探测系统,已有超过十年的时间,并于2015年正式推出了扫描电镜专用原位AFM探测系统AFSEM™ 。AFSEM™ 基于自感应悬臂梁技术,因此不需要额外的激光器及四象限探测器,即可实现AFM的功能,从而能够方便地与市场上的各类光学显微镜、SEM、FIB设备集成,在各种狭小腔体中进行原位的AFM轮廓测试(图4、图5)。另一方面,通过选择悬臂梁的不同功能型针(图6、图7),还可以在SEM腔体中,原位对微纳结构进行磁学、力学、电学特性观测,大程度地满足研究者们对各类样品微区特性的表征需求。对于联用系统,相信很多使用者都有过不同系统安装、调试、匹配过程繁琐的经历,或是联用效果差强人意的经历。不过,对于AFSEMTM系统,您完全不必有此方面的顾虑,通过文章下方的视频,您可以看到AFSEM™ 安装到SEM系统的过程十分简单,并且可以快速的找到感兴趣的样品区域并进行AFM的成像。图4:(左)自感应悬臂梁工作示意图;(右)AFSEMTM与SEM集成实图情况 图5:AFSEMTM在SEM中原位获取骨骼组织的定量化形貌信息 图6:自感应悬臂梁与功能型针(1) 图7:自感应悬臂梁与功能型针(2)目前Quantum Design中国子公司已将GETec扫描电镜专用原位AFM探测系统AFSEM™ 引进中国市场。AFSEM技术与SEM技术的结合,使得人们对微观和纳米新探索新发现成为可能。
  • 海峡两岸完成首次表面粗糙度测量能力验证
    记者12月25日从福建省计量科学研究院获悉,历时2个月的两岸首次表面粗糙度能力验证在福州结束,结果为“满意”。   本次验证由福建省计量科学研究院为主导实验室,与台湾工研院量测中心按照“ISO 3274”、“ISO 4288”、“ISO 11562”和“ISO 4287”要求进行量值比对,结果表明双方测量结果吻合程度较好,能力实验数据结果为“满意”。   表面粗糙度的大小,对工业、制造业中机械零件的耐磨性、抗腐蚀性、密封性、接触刚度、测量精度等使用性能具有很大的影响。随着两岸制造业、加工业自动化程度的提高,表面粗糙度的测量面临新的挑战。   福建省计量科学研究院官员称,通过比较两岸表面粗糙度值测量是否准确、可靠和一致,考察两岸表面粗糙度检定装置仪器设备水平、检定员素质和技术水平,可为促进两岸标准和产品技术规范的统一提供科学的计量保障。   2009年12月22日,台湾海峡交流基金会和大陆海峡两岸关系协会共同签署《海峡两岸标准计量检验认证合作协议》,闽台先行先试,由台湾计量工程学会和福建省计量测试学会今年2月26日签署《计量交流与合作意向书》,搭建起计量机构、人员、学术、技术与信息交流的平台。
  • 《原子力显微镜测量溅射薄膜表面粗糙度的方法》等标准发布
    9月30日,中国国家标准化管理委员会公布《原子力显微镜测量溅射薄膜表面粗糙度的方法》等70项标准。其中与科学仪器及相关检测所涉及的标准摘选如下:
  • 阿美特克旗下泰勒· 霍普森推出新款表面粗糙度轮廓仪Form Talysurf PGI NOVUS,配置Metrology 4.0软件
    p   英国莱斯特,Taylor Hobson于8月16日推出了由Metrology 4.0软件驱动的新款表面粗糙度轮廓仪Form Talysurf sup & reg /sup PGI NOVUS。 它十分先进的系统,适用于表面,轮廓,三维和直径测量。 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/69bd7829-e2d4-4ea4-8f4d-ec8ee0f643c2.jpg" title=" Form Talysurf& reg PGI NOVUS With Metrology 4.0 Software.jpg" / /p p strong PGI NOVUS系统背后的设计—将卓越与创新相结合 /strong /p p   创新技术是新型PGI NOVUS系统的核心。它配备了全新的双偏置规,使系统能够测量直径和角度,并以相同的速度分析正常和反向的表面光洁度,以获得最佳性能。PGI NOVUS是市场上十分精确,稳定和可重复的高精度测量系统。 /p p strong Metrology 4.0—支持制造业的现代软件 /strong /p p   Metrology 4.0软件是一个新的软件包,提供具有虚拟显示和实时控制的直观界面。它提供了对测量过程的一目了然的监控。实时模拟和真实的零件坐标使监控和控制达到了业界十分先进的水平。 /p p   “新型Form Talysurf sup & reg /sup PGI NOVUS在测量直径和轮廓方面带来了显着的改进,特别是采用新设计的计量器,可以在上下方向进行形状和表面测量,”Taylor Hobson的表面产品经理Greg Roper谈到。“PGI NOVUS计量器旨在为用户提供更大的测量灵活性。可以在单个系统上测量小型,中型和大型复杂零件。” /p p   “新软件的功能可确保通过屏幕上形象跟踪实时测量。有一系列不同模式可供使用,提供基本元素,如可记录零件编程,以及包括变量在内的可编程功能的高级工具箱。该功能允许为一组不同尺寸的零件创建一个程序,最大限度地降低操作员所需的工作量和培训水平,同时保持最高的测量精度,”Greg解释道。 /p p   此外,Taylor Hobson提供独特的选项,支持从实验室到车间的所有环境中的高精度测量。 有三种仪器加附件地选择可满足所有的应用要求。 /p p strong 主要应用: /strong /p p · 滚珠丝杠轴向测量—节圆直径两侧均可(PCD)。 /p p · 轴承—球形,滚轴和四点接触。 /p p · 燃料喷嘴—平直度和阀座倾角。 /p p · 多部分测量—使用单个程序。 /p p   Taylor Hobson在超精密测量仪器领域居于前列,产品广泛应用于光学,半导体,制造业和纳米技术等市场。它是阿美特克超精密技术部的一个分支,阿美特克是世界领先的电子仪器和机电设备制造商,年销售额达43亿美元。 /p
  • 使用OLS5100激光共聚焦显微镜对功能性薄膜进行检测
    食品包装、工业材料和医疗应用中使用的薄膜表面具有各种特性,如透明度、光泽度、防水性、防污性和非粘附性。表面处理和加工工艺用于增加各种表面功能。为了评估薄膜的表面处理和加工质量,测量表面粗糙度至关重要。这项检测会测量薄膜表面细微不平整的粗糙度,并对其进行数值量化。测量表面粗糙度的一种方法是使用3D激光共焦显微镜。在一次实验中,我们试图使用聚乙烯薄膜(食品保鲜膜)和抗静电薄膜来验证薄膜中的静电和表面粗糙度之间是否存在关系。为了进行粗糙度测量,我们使用了LEXT OLS5100 3D激光共聚焦显微镜。继续阅读以了解结果!目视比较抗静电薄膜与聚乙烯薄膜的表面状况我们能够使用OLS5100 3D激光共聚焦显微镜目视确认了这两种薄膜的表面状况。OLS5100 显微镜使用405 nm紫激光束扫描样品表面以采集3D数据。该系统与可适应405 nm波长并减少像差的专用LEXT物镜配对,可以清晰地捕获传统光学显微镜和普通激光显微镜难以捕获的精细图案和缺陷。光学系统也是非接触式的,因此,即使是薄膜等柔软样品,也无需担心会造成表面损坏。红色激光(658 nm:0.26 μm 线距)与紫色激光(405 nm:0.12 μm 线距) 在此图中,您可以清楚地看到聚乙烯薄膜的表面没有奇特的形状,并具有轻微的不平整。相比之下,抗静电薄膜则存在周期性亚微米到几十纳米的锯齿状不平整。50倍物镜下的聚乙烯薄膜(食品保鲜膜)与50倍物镜下的抗静电薄膜 量化抗静电薄膜与聚乙烯薄膜的表面状况接下来,通过使用相同的3D激光共聚焦显微镜测量表面粗糙度,量化了这两种薄膜表面的视觉不平度差异。在这一步中,重要的是选择合适的透镜来观察样品,以获得较为可靠的测量结果。得益于Smart Lens Advisor,OLS5100显微镜可以轻松确定*所选物镜是否适合样品。在本例中,系统确定专用LEXT 50倍物镜适用于薄膜的粗糙度测量。显微镜使用50倍物镜测量这两种薄膜时获得了以下结果:测量中值得注意的粗糙度参数为Sq、Sz、Sa、Sdr和Sal。以下是对这些参数的概括说明:Sq(均方根高度)、Sz(最大高度)和Sa(算术平均高度)这些参数表示与平均表面相比的不平度大小。在本例中,值较大的抗静电薄膜表示不平度较大。Sdr(界面扩展面积比)Sdr表示表面积的增长率。在本例中,具有较小Sdr值的聚乙烯薄膜表面积较小。相比之下,由于表面的不平度较大,抗静电薄膜的表面积较大。Sal(自相关长度)虽然大多数参数评估的是高度方向的粗糙度,但Sal是少数关注横向(如条纹和颗粒密度)的参数之一。Sal值越小表示形状越陡、颗粒越细。相反,Sal值越大则表示表面的不均匀形状越平缓。因此,我们可以得出结论,抗静电薄膜的Sal值越小,在不均匀表面上的颗粒状越精细。用表面粗糙度数据测定薄膜静电静电量的三个主要决定性因素是接触面积、摩擦力和湿度。在本文中,我们重点关注的是与表面粗糙度密切相关的接触面积。一般来说,物体之间的接触面积越大,产生的静电荷就越多。在这个实验中,我们可以看到物体之间接触面积小的抗静电薄膜比接触面积大的聚乙烯薄膜产生的静电小。与聚乙烯薄膜更光滑的表面相比,抗静电薄膜较大的不平度减小了接触面积。您可以在下面看到电荷量与表面粗糙度数据的关系:抗静电薄膜与聚乙烯薄膜(食品保鲜膜)
  • 激光共聚焦显微镜破解手机外壳闪耀的小秘密
    OLS5100激光共聚焦显微镜# 越来越闪耀的手机外壳近年来,各大手机品牌厂商推出的新品,除了在产品的参数规格上不断提升,手机外壳的色彩也从原来的单色为主,逐渐在质感和选色上越来越新颖。单单黑色,就能衍生出有星夜黑、至黑、黑洞、夜海黑等等多种,其它颜色还有晨曦金、星云、星夜心语、闪银、绿洲… … 这些闪耀的色彩增加了玻璃外壳的高级感,受到越来越多用户的喜爱。图片来自OPPO官网特殊工艺,光彩夺目因为外观漂亮且可塑性强还不会屏蔽信号,现在的手机普遍采用玻璃材质做后盖。如果再经过AG磨砂玻璃工艺处理,还可以在保留原有特性的基础上拥有磨砂的丝滑质感,同时还可以起到避免反射及划伤等作用。(*AG玻璃,又叫抗反射玻璃和防眩光玻璃,英文名为Anti-glare glass,是对玻璃表面进行特殊加工的一种玻璃。)化学蚀刻AG工艺观察化学蚀刻加工是玻璃深加工行业常用的 AG 工艺。通过化学反应的方式,将玻璃表面由光滑面变成微米级颗粒表面,蚀刻之后的玻璃表面就会由原先的反光表面变成哑光漫反射表面。不同的反应物成分及浓度大小、反应时间和温度等因素会形成不同的颗粒大小及形状,呈现出不同的AG效果。玻璃表面的微观世界左右滑动查看图片通过奥林巴斯OLS5100 3D测量激光共聚焦显微镜,我们还能对手机外壳上的颗粒大小以及粗糙度进行测量。粗糙度测试OLS5100激光共聚焦显微镜配备的智能实验管理助手,还可以简化工作流程并提供高质量数据,让材料检测和加工的流程更快、更高效。405nm紫色激光和专用高数值孔径物镜提供120nm的横向分辨率,可以捕捉AG玻璃表面的精细纹理。MEMS扫描振镜能够实现具有较低扫描轨迹失真和较小光学像差的准确X-Y扫描。无论在视场中心还是边缘区域测量均可获得稳定一致的测量结果,确保AG玻璃表面的粗糙度测量获得可靠的测量结果。
  • 奥林巴斯激光共焦显微镜OLS5100,5G技术普及守护者
    说到5G技术,我们会想到一个字:快!更严谨的来说,5G技术有3大优点: 1. 超大连接2. 超快速度3. 超低延时高速,同样需要付出代价,那就是:传输损耗 研究发现,高频信号比低频信号更容易造成信号传输损失。所以,为了有效传输5G信号,需要使用传输损耗低的PCB板。这里说的PCB板主要是指应用在5G通讯基站上的高速高频多层板。多层板,是指拥有3层以上的导电图形层。通过在核心层的顶层和底层重复蚀刻过程和钻孔过程,可以形成任意数量的层。在高频的信号下,5G的趋肤效应更加明显。趋肤效应是指,高频电流流过导体时,电流会趋向于导体表面分布,越接近导体表面电流密度越大。这是频率较低时,铜电路里面的信号流动区域,信号时充满整个区域的。频率增高,信号趋向于表面分布频率越高,铜箔表面的电流密度越大。这是电流与趋肤深度和频率的关系图: 原来在PCB的生成过程中,会对铜箔的表面进行粗化处理,从而得到较好的结合强度。但是在5G高频信号下,信号集中在铜箔表面。如果是在粗糙度较大的铜电路表面,信号传输的路径很长,传输损耗增加。 如果是在粗糙度较小的铜电路表面,信号传输的路径变短,传输损耗就会降低。 总的来说,铜箔表面既需要大的粗糙度来增强结合强度,同时也需要小的粗糙度来降低趋肤效应。所以,以下的两点在铜箔的检测中就显得十分重要: 1. 非接触形式的测量2. 更小的粗糙度数值 还记得奥林巴斯上个月发布的新品OLS5100吗?针对上述这样较为严格的检测条件,奥林巴斯OLS5100的粗糙度测量功能,可以很好的匹配这样的测量诉求。接触式表面粗糙度仪用触针直接在铜箔表面划过,可能会损坏铜箔样品,难以得到准确的测量结果。OLS5100显微镜采用非接触的测量方式,不会损坏样品,可以获得准确的数据结果。OLS5100显微镜使用直径0.4μm的激光束扫描样品表面,这让其能够轻松测量接触式表面粗糙度仪无法测量的样品表面粗糙度。这种同时获取接触式表面粗糙度仪无法获得的表面彩色图像、激光图像和3D形貌,使得更多分析功能得以实现。同样的,为了满足非接触以及更为精细的粗糙度检测,对测量器材就有了一定的要求,尤其在物镜选择上。要想实现精确的粗糙度测量,选择合适的物镜非常重要。其“智能物镜选择助手(Smart Lens Advisor)“,就是帮助检测高效顺利进行的好帮手。 我们通过智能物镜选择助手(Smart Lens Advisor),只需选中物镜后启用智能物镜选择助手,单击开始,智能物镜选择助手(Smart Lens Advisor)就会告诉您该物镜的推荐程度。这样,就可以确定您所使用的物镜对于测试而言是否合适。 智能物镜选择助手(Smart Lens Advisor)通过三个简单步骤即可避免通过猜测为粗糙度测量选择合适的物镜。只需确定您的视场,启动智能物镜选择助手(Smart Lens Advisor),然后按下开始按钮,软件就会告诉您所选的物镜是否适合您的实验。 这样一来,就能顺利减少因错误选择物镜造成的实验时间浪费。 在智能物镜选择助手(Smart Lens Advisor)的帮助下检测过关的铜箔,就可以成为低耗PCB的材料,保证了大家在5G技术加持下,高速的网络体验。
  • “3D激光地貌分析仪”项目通过水利部验收
    10月15日,水利部“948”项目管理办公室在天津主持召开会议,验收通过了海委承担的水利部“948”项目——“3D激光地貌分析仪”项目。海委副主任户作亮出席验收会。   会议听取了项目承担单位的工作汇报和成果介绍,观看了现场演示,审阅了有关技术资料,进行了技术讨论,认为该项目提供的验收资料完整齐全,组织管理规范,经费使用合理,符合验收的有关规定和要求,全面达到了合同目标要求,同意通过验收。   “3D激光地貌分析仪”项目借助德国3D激光地貌分析仪,针对海河流域水土流失特点,通过对土石山区和黄土丘陵区典型小流域进行微地貌监测,分析地表高度变化、坡度变化、粗糙度变化,得出微地貌变化与水土流失关系的科学结论,进而归纳出精准观测坡面水土流失情况的新方法,为研究不同类型区水土流失规律提供了技术支撑。同时,通过对设备安装调试、数据处理等方面进行的改进和完善,保证流域微地貌监测的精度,为该仪器在水土流失监测中推广应用奠定了基础。   水利部水土保持监测中心、松辽委水土保持监测中心站、中水北方勘测设计研究有限责任公司和海委的有关专家参加验收。
  • “微莲花,微祝福” | 无掩膜激光直写光刻仪3D灰度曝光应用
    近年来,实现微纳尺度下的3D灰度结构在包括微机电(MEMS)、微纳光学及微流控研究领域内备受关注,良好的线性侧壁灰度结构可以很大程度上提高维纳器件的静电力学特性,信号通讯性能及微流通道的混合效率等。相比一些获取灰度结构的传统手段,如超快激光刻蚀工艺、电化学腐蚀或反应离子刻蚀等,灰度直写图形曝光结合干法刻蚀可以更加方便地制作任意图形的3D微纳结构。该方法中,利用微镜矩阵(DMD)开合控制的激光灰度直写曝光表现出更大的操作便捷性、易于设计等特点,不需要特定的灰度色调掩膜版,结合软件的图形化设计可以直观地获得灰度结构[1]。由英国皇家科学院院士,剑桥大学Russell Cowburn教授主导设计研制的小型无掩膜激光直写光刻仪(MicroWriter, Durham Magneto Optics),是一种利用图形化DMD微镜矩阵控制的直写曝光光刻设备。该设备可以在无需曝光掩膜版的条件下,根据用户研究需要,直接在光刻胶样品表面上照射得到含有3D灰度信息的曝光图案,为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便高效的微加工方案。此外,它还具备结构紧凑(70cm × 70cm X×70cm)、高直写速度,高分辨率(XY ~ 0.6 um)的特点。采用集成化设计,全自动控制,可靠性高,操作简便。目前在国内拥有包括清华大学、北京大学、中国科技大学、南京大学等100余家应用单位,受到广泛的认可和好评。结合MicroWriter的直写曝光原理,通过软件后台控制DMD微镜矩阵的开合时间,或结合样品表面的曝光深度,进而可以实现0 - 255阶像素3D灰度直写。为上述相关研究领域内的3D线性灰度结构应用提供了便捷有效的实验方案。图1 利用MicroWriter在光刻胶样品表面上实现的3D灰度直写曝光结果,其中左上、左下为灰度设计原图,右上、右下为对应灰度曝光结果,右上莲花图案实际曝光面积为380 × 380 um,右下山水画图案实际曝光面积为500 × 500 um 图2 利用MicroWriter实现的3D灰度微透镜矩阵曝光结果,其中SEM形貌可见其优异的平滑侧壁结构 厦门大学萨本栋微纳米研究院的吕苗研究组利用MicroWriter的灰度直写技术在硅基表面实现一系列高质量的3D灰度图形转移[2],研究人员通过调整激光直写聚焦深度以及优化离子刻蚀工艺,获得具有良好侧壁平滑特征的任意3D灰度结构,其侧壁的表面粗糙度低于3 nm,相较此前报道的其他方式所获得的3D灰度结构,表面平滑性表现出显著的优势。MicroWriter的灰度曝光应用为包括MEMS,微纳光学及微流控等领域的研究提供了优质且便捷的解决方案。图3 利用MicroWriter激光直写在硅基表面实现图形转移过程示意图图4 利用MicroWriter激光直写曝光在硅基表面转移所得的3D灰度结构的实际测量结果与理论设计比较,其中图a中红色散点表示实际图形结构的纵向高度,黑色曲线为图案设计结果;图b中左为设计图形的理论各点高度,右为实际转移结果的SEM形貌结果,其中标准各对应点的实际高度。综上可以看出其表现出优异的一致性图5 利用AFM对抛物面硅基转移结构的测量与分析,可以看到起侧壁的表面平滑度可以小至3 nm以下,表现出优异的侧壁平滑性 利用MicroWriter激光直写曝光技术,不仅可以直接制备任意形状的硅基微纳灰度结构,而且可以将制备的3D结构作为模具、电镀模板或牺牲层来应用在其他材料上,如聚合物、金属或玻璃等。这种直观化的激光直写技术在诸多维纳器件研究领域中表现出显著的应用优势和开发前景。 参考文献:[1] Hybrid 2D-3D optical devices for integrated optics by direct laser writing. Light Sci. Appl. 3, e175 (2014)[2] Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces. J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 15(3), 034503 相关参考:英国皇家科学院院士、剑桥大学教授Russell Cowburn介绍:https://www.phy.cam.ac.uk/directory/cowburnr
  • 奥林巴斯智能激光显微镜,亚微米3D测量检测新体验
    随着工业制造水平的不断提高,制造出的各类工业产品也越来越智能化,产品的升级随之而来的是产品的检测要求也越来越精细,对检测的设备也提出了更高的要求,尤其是半导体、平板显示、电子器件、高精密电路板制造以及材料等领域,所需要的显微镜检测设备越发精细化,不仅要极其精确还得智能。在众多的显微镜公司及显微镜产品中,奥林巴斯公司是世界中具有先进光学技术的代表企业,多年来一直在显微镜领域攻克难关,进行光学技术的创新,推出了与时俱进的奥林巴斯激光显微镜OLS5100,颠覆了传统激光显微镜,将大数据、科技智能等高端技术融入了新一代的3D测量激光显微镜中,助力我国工业领域的发展。奥林巴斯LEXT OLS5100是全新的一代激光显微镜,它可观察纳米范围的台阶,可测量亚微米级别的高度差,还可测量从线到面的表面粗糙度,在这些方面上的测量上,OLS5100通过它的智能物镜选择助手和智能实验管理助手,以非接触、非破坏的观察方式轻松实现3D观察和测量,容易、准确、快速!何为智能物镜选择助手?它如同机器人一样,给它下达指令,就能给你完成你想要的目的。智能物镜助手也一样,它能帮助您确定哪款物镜最适合用于样品表面的粗糙度测量。它通过三个步骤就能完成你对物镜的选择:首先,启动智能物镜选择助手功能。 第二,点击开始。第三,它就会确定并告诉你所选择的物镜是否适合当前被检测的样品。这样一来,就能顺利减少因错误选择物镜造成的实验时间浪费,同时还能让测量结果保持稳定,不受操作员技能水平的影响。智能实验管理助手,它是一个帮助用户管理实验计划、采集和分析的软件。在测量过程中可根据软件生成的定制实验计划扫描样品,所有的检测分析过程全部显示在屏幕上,这样的可视化可让用户在分析中更容易发现问题,优化检测结果,从而节省更多的时间和人力。制造业在变革,智能化转型升级是必然的结果,奥林巴斯不断开拓打造世界先进的测试和测量解决方案,为各行各业提供好用方便的检测武器。而奥林巴斯激光显微镜OLS5100顺应改革潮流,除了出色的激光共焦光学系统获得更加清晰的图像外,还配备了智能物镜选择助手和智能实验管理助手,无需制备样品、非接触面粗糙度分析和高效率的亚微米3D测量强大功能,测量精确、可靠稳定的奥林巴斯激光显微镜成为了制造研发和质量保障的重要设备。
  • 全球创新性飞秒激光蓝宝石切片机和蓝宝石划片机研发成功
    孚光精仪公司联合德国,俄罗斯和立陶宛合作伙伴历时2年研发的新一代飞秒激光蓝宝石划片机和飞秒激光蓝宝石切片机成功问世,将大幅度提高智能手机蓝宝石屏的加工效果和效率,据悉,这一新技术将在10月份向全球推广。这种飞秒激光蓝宝石划片机和飞秒激光蓝宝石切片机采用全球领先的工业级飞秒激光,突破飞秒激光成本高,效率低的缺点,革命性地提高蓝宝石划片和切割效果,没有毛刺,没有熔融问题产生。经过评估,这种飞秒激光蓝宝石划片机和飞秒激光蓝宝石切片机达到了预定研发目标,具有如下优势:不仅适合蓝宝石划片切割,还适合不同玻璃的加工满足不同形状切割需求高速划片切割,划片速度高达800mm/s光滑切片,粗糙度Ra www.f-opt.cn Tel: 021-51300728, 4006-118-227
  • 首块激光器和光栅集成的硅芯片问世
    据美国物理学家组织网8月10日(北京时间)报道,新加坡数据存储研究所的魏永强(音译)和同事首次构建出一种由一个激光器和一个光栅集成的新型硅芯片,其中的光栅能让光变得更强并确保激光器输出1500纳米左右波长的光,而通讯设备标准的操作波长正是1500纳米。   光纤在传输数据时需要让不同波长的激光束同时通过,但这些不同波长的光波容易相互串扰,因此需要对激光器进行精确谐调,让其发出特定波长的光以避免这种串扰。使用光栅可以解决这个问题。   科学家们之前使用传统方法试图将一个激光器和一个光栅集成于一块硅芯片中,但都没有获得成功。激光器一般由几层半导体薄层构成,而光栅则由硅蚀刻而成,所有的材料都必须精确地对齐。传统的方法是,将激光器和光栅种植于一块独立的半导体芯片上,整个过程大约需要50多步,而且要求硅晶表面的粗糙度非常低,小于0.3纳米。   在新硅芯片中,激光器置于一面镜子和一个弯曲的光栅之间。光栅就像一块具有选择能力的镜子,仅仅将某一特定波长的光反射回激光器中,这样就制造出了一个光共振腔,使激光活动只针对特定波长,因此提供了通讯领域要求的精确性。   魏永强对这款新芯片进行测试后发现,其性能优异,发出光的功率为2.3毫瓦,而且只发出特定波长的光。   魏永强表示:“从实际应用角度来考虑,我们需要将多光源激光器集成在一块芯片上,因此将多个激光器和光栅整合在一块硅芯片上将是我们下一步面临的挑战。我们计划通过利用能处理更广谱波长的同样的光栅结构来按比例扩展最新的单波长激光器。新设备标志着我们很快就能对集成在单硅芯片上的通讯设备进行商业化生产。”
  • 轻松实现粗糙表面样品拉曼成像 ——EasyNav拉曼成像技术包
    HORIBA新推出的拉曼成像技术包——EasyNavTM,融合了NavMapTM、NavSharpTM 和 ViewSharpTM三项革命性应用设计,能够让您便捷导航、实时聚焦、自动定位,轻松实现粗糙表面样品拉曼成像。1NavMapTM快捷导航、定位样品作为一种新的视频功能,NavMapTM可同时显示全局样本和局部放大区域的显微图像,这意味着您可以直接在全局图像上移动,并在局部放大图上鉴别出感兴趣的样品区域。便捷实时导航▼NavMapTM视图2NavSharpTM实时聚焦,获取清晰导航图像在您导航定位样品的同时,NavSharpTM可实时聚焦任意形貌样品,使样品始终处于佳聚焦状态,进而获取清晰样品表面图像。佳聚焦状态,增强用户体验▼ 使用/不使用NavSharpTM的区别3ViewSharpTM构建3D表面形貌图获取焦平面拉曼成像图在粗糙表面样品拉曼成像过程中,ViewSharpTM 可以获取样品独特的3D形貌图,确保样品实时处于佳聚焦状态,反映样品处于焦平面的显微图像。由于不依赖拉曼信号进行实时聚焦,拉曼成像速度要远远快于从前。使用/不使用ViewSharpTM的区别NavMapTM、NavSharpTM及ViewSharpTM技术各有优势,不仅可以单独使用,也可以综合起来,满足用户的不同测试需求,EasyNavTM拉曼成像技术包的功能已经在多种样品上得到实验和验证。晶红石样品的3D表面形貌图晶红石样品的3D拉曼成像图全新 EasyNavpTM 能够兼容 HORIBA 的 LabRAM HR Evolution 及 XploRA 系列拉曼光谱仪,功能更强大,使用更便捷。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术,HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如:光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。
  • 空天院高光谱激光雷达团队 揭示新型主动光学传感器高光谱激光雷达辐射效应产生机制
    近日,中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室牛铮研究员团队,在新型主动光学传感器高光谱激光雷达(hyperspectral LiDAR, HSL)辐射效应产生机制及相应校正算法研究方面取得重要进展。距离效应和入射角效应作为高光谱激光雷达面临的两大几何辐射效应,严重限制了其在定量遥感方面的应用。该团队研究发现,高光谱激光雷达距离效应和入射角效应分析及校正可以独立进行,并提出了一种耦合二次函数和指数衰减函数的分段函数模型用以分析和校正距离效应,发展了一种改进的Poullain算法用以目标入射角效应分析和校正。上述研究得到了国家自然科学基金重点项目“植被生理生化垂直分布信息遥感辐射传输机理与反演研究”的支持,有关成果发表在遥感领域国际顶级期刊ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing和IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上,第一作者为实验室博士研究生白杰。面对高光谱激光雷达主要几何辐射效应即距离效应和入射角效应校正的技术难题,团队自2020年起开展科技攻关,发现距离效应源于系统本身,所有波长拥有统一的距离效应函数,在此基础上提出了一种耦合二次函数和指数衰减函数的分段函数模型用以分析和校正距离效应 而对于不同种类植被叶片目标,因其表面微观尺度物理结构和内部生化参数不同,因此通常表现出不同的入射角效应,该效应与被测目标种类在高光谱激光雷达条件下二向反射特性密切相关,因此该团队指出关于高光谱激光雷达入射角效应,更准确的表述应为“某一目标高光谱激光雷达入射角效应”,并发展了一种新的改进的Poullain算法,用以目标入射角效应校正。与传统基于各向同性散射假设的朗伯余弦定律和原始Poullain算法相比,该算法考虑了目标粗糙度因子和漫反射系数在不同入射角和波长下的异质性,更加符合自然目标物回波强度的反射特征,不同植被叶片实验显示,相对于标准0度入射角下的回波强度和反射率,校正结果标准差减少了30%~60%。有关算法为后续植被三维生化参数准确反演提供了重要的理论基础和技术支撑。目前,实验室已经完成具备高速采集能力的第二代高光谱激光雷达系统设计与研制工作,正在开展性能测试,预计2023年底投入使用。早在2014年,遥感科学国家重点实验室就设计、研制了具有完全自主知识产权的国际上首台32波段高光谱激光雷达系统。自此,相关团队围绕这一新型传感器持续开展研究,在高光谱激光雷达系统设计研制、数据获取与处理、辐射信息提取、辐射效应校正及植被三维生理生化参数反演等方面取得了丰富的研究成果,为我国抢占高光谱激光雷达设备研制与应用这一领域做出系统性贡献。
  • 奥林巴斯全国工业激光共焦显微镜用户交流会 暨OLS4500新品推介会隆重举行
    5月24日,&ldquo 2013奥林巴斯工业激光共焦显微镜用户交流会暨OLS4500新品推介会&rdquo 在大连国际金融会议中心隆重举行。来自全国各地的高校、科研院所及企事业单位的150余名专家学者出席了此次交流会,其中包括清华大学、哈尔滨工业大学、大连理工大学、中科院沈阳金属研究所、一汽大众等20余个奥林巴斯激光显微镜代表用户。 用户交流会现场 会议开始,由奥林巴斯工业机器部部长赵新安致词,赵新安部长对广大用户抽出时间参加奥林巴斯激光显微镜用户交流会暨OLS4500新品推介会表示感谢。赵新安部长首先对奥林巴斯公司进行了介绍,奥林巴斯公司成立于1919年,有着90多年的光学研发历史,在医疗、生命科学、产业、影像相关4大主要领域内开展业务。基于雄厚的技术力量,奥林巴斯公司在工业显微镜领域不断推陈出新,先后推出DSX系列光学数码显微镜,OLS系列激光共焦显微镜以及完美结合激光共焦显微镜和扫描探针显微镜的OLS4500等新产品。赵新安部长希望通过这次用户交流会,使大家能充分体验奥林巴斯激光共焦显微镜产品,为大家的工作创造新的价值。 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部部长赵新安致辞 沈阳元杰光学技术有限公司是奥林巴斯工业显微镜的东三省代理商,也是这次用户交流会的协办单位。马晓冰总经理在交流会中向大家介绍了沈阳元杰光学技术有限公司的到会员工,同时表示奥林巴斯是工业显微镜的领导者之一,一直努力为大家的科研、质检等工作提供有力支持,奥林巴斯的工业显微镜产品在不断发展进步,沈阳元杰光学技术有限公司作为奥林巴斯工业显微镜产品的代理商,一定会一如既往地为广大工业用户提供最优秀的仪器,最专业的服务,以及更完善的显微技术解决方案。 沈阳元杰光学技术有限公司总经理马晓冰致辞 今年年初,&ldquo 大连理工大学-奥林巴斯(中国)有限公司&rdquo 激光共焦显微镜共建实验室正式成立,大连理工大学也成为继清华大学、西安理工大学、北京科技大学后奥林巴斯工业激光共焦显微镜第四家共建实验室单位。奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部赵新安部长和大连理工大学材料学院黄明亮副院长作为双方代表,在此次交流会中出席了&ldquo 大连理工大学-奥林巴斯(中国)有限公司&rdquo 激光共焦显微镜共建实验室成立仪式。 &ldquo 大连理工大学-奥林巴斯(中国)有限公司&rdquo 激光共焦显微镜共建实验室成立 交流会还进行了奥林巴斯年度优秀代理商颁奖仪式,沈阳元杰光学技术有限公司在2012-2013年度表现突出,获得了&ldquo 年度优秀代理商&rdquo 称号,沈阳元杰光学技术有限公司马晓冰总经理作为代表从奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部赵新安部长手中接过了纪念奖杯并合影留念。 奥林巴斯年度优秀代理商颁奖 随后,奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部徐圣救经理、熊伟先生和姚旭明先生分别就奥林巴斯光学显微发展史、奥林巴斯纳米检测显微镜OLS4500新产品以及奥林巴斯DSX系列新一代光学数码显微镜及其应用做了介绍。 徐圣救经理首先介绍了光学显微镜的发展历史和现状、奥林巴斯工业显微镜的发展历程以及光学显微镜未来发展方向,其中3D测量激光共焦显微镜代表了光学显微镜未来发展的方向,激光共焦显微镜采用非接触式,可以提供逼近纳米的高分辨率观察和高精度测量,可以在同一视野内获得亮度信息、高度信息、彩色信息,而且不需要前处理、准备样品、不需要专业人员,谁都可以使用。奥林巴斯OLS系列激光共焦显微镜具有宽范围的放大倍率、高分辨率、丰富的测量功能、同时保证重复性和准确度、双共焦光路、可进行多幅大尺寸拼图以及操作简便等优点,从1974年问世至今,经过不断发展创新,产品不断更新换代,得到了世界各地用户的支持,为世界各地研究机构作出了贡献。徐圣救经理还就OLS在材料方面的应用以及激光共焦显微镜与常规光学显微镜的对比列举的丰富的实例,还进一步介绍了奥林巴斯激光共焦显微镜大视野观察、表面粗糙度分析,3D形貌观察,全数据信息分析等应用进行了介绍。 奥林巴斯光学显微发展史 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部徐圣救经理 熊伟先生向与会嘉宾介绍了奥林巴斯最新发布的纳米检测显微镜OLS4500,OLS4500结合了SPM(探针扫描显微镜)和LSM(激光扫描显微镜)两种功能,能够轻松实现从毫米到纳米无缝转换测量。还介绍了OLS4500的仪器构成以及OLS4500 SPM具有的不同测量模式:接触模式、动态模式、相位模式、电流模式、表面电位模式和磁力模式。熊伟先生还进一步介绍了探针扫描显微镜的工作原理、特点、分辨率、样品制备方法、应用领域以及不同测量模式下的应用实例,还同时对OLS4500的操作界面、 SPM(探针扫描显微镜)和LSM(激光扫描显微镜)下的不同测量功能、SPM和LSM的功能切换、地图功能、定位功能、向导功能、粗糙度功能进行了介绍。 奥林巴斯纳米检测显微镜OLS4500新产品 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部熊伟先生 姚旭明先生介绍了DSX系列的优异性能,DSX系列包含DSX100、DSX500、DSX500i三款机型,体现了光学技术与数码技术的完美结合,具有无与伦比的操作性能和毫不动摇的可靠性,具有红外触操控系统、高品质光系统、最高品质CCD、高动态和宽动态数据处理技术,具有地图功能,多种观察模式以及不同观察模式之间的组合、多种测量模式。 最后姚旭明先生展示了DSX系列产品在材料、电子、半导体等领域的应用实例,并突出了DSX系列产品面向金相用户的优势。 奥林巴斯DSX系列新一代光学数码显微镜及其应用 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部姚旭明先生 本次交流会还邀请了奥林巴斯激光显微镜产品用户代表中科院沈阳金属研究所袁金才高工和大连交通大学材料学院高飞教授向所有参会人员交流了产品的使用心得。 中科院沈阳金属研究所袁金才高工向所有与会人员沈阳材料科学国家(联合)实验室的基本情况,他表示先进的科研仪器设备在科研工作中的作用十分重要,为他们在科研领域的工作提供了强有力的保障,最后他分享了奥林巴斯激光共聚焦显微镜在他们科研工作中的具体应用,分享了使用激光共焦显微镜观察Cu和Cu&mdash Al合金经过高压扭转(HPT)后中心区域的变形结构,铸状纳米孪晶铜经疲劳后对表面滑移带进行形貌表征,测量分析硬度压痕,分析强度与硬度之关系等应用,这些应用都已在材料领域的高水平论文中发表。 中科院沈阳金属研究所袁金才高工做报告 大连交通大学材料学院高飞教授以&ldquo 铜基粒子摩擦材料(制动材料)&rdquo 做了报告,铜基粒子摩擦材料主要用于高速列车制动领域,他分享了激光共聚焦显微镜在显微观察摩擦磨损机制与第三体、摩擦表面第三体的演化过程、钢摩擦表层的三维形貌等方面的应用,激光共焦显微镜强大的显微观察、形貌表征、测量分析功能给科研工作的进行提供了有力的支持。 大连交通大学材料学院高飞教授做报告 交流会的最后,还举行了现场抽奖活动和样机展示演示活动,奥林巴斯的工程师对与会嘉宾关于产品的有关问题进行了解答,并对用户带来的样品进行了现场测试。大家对于奥林巴斯的产品表现出了浓厚的兴趣,现场交流气氛十分热烈。 现场抽奖活动
  • Nanoscope system发布Nanoscope system NS3500三维激光共聚焦显微镜新品
    NS3500三维激光共聚焦显微镜NS-3500是一种精确、可靠的三维(3D)测量高速共焦激光扫描显微镜(CLSM)。通过快速光学扫描模块和信号处理算法实现实时共焦显微图像。在测量和检测微观三维结构,如半导体晶片,FPD产品,MEMS设备,玻璃基板,材料表面等方面拥有无可比拟的解决方案。 Features & Benefits(性能及优势): 高分辨率非破坏性光学三维测量实时共焦成像多种光学变焦同时进行亮场和共焦成像自动获取最佳聚焦位置倾斜补偿简易分析模块精确可靠的高速高度测量通过半透明基板检测特征无样品准备大范围图像拼接检测 Software(软件):Image stitching(图像拼接):对于大范围的检测,可使用自动XY平台和NS-3500图像拼接软件NSMosaic对预测的区域进行连续测量和图像拼接。拼接后的图像可以作为一个单一的测量结果进行分析。 Application field(应用领域): NS-3500是测量高度、宽度、角度、面积和体积的一种有效的解决方案,例如:-半导体:IC图形,凹凸高度,线圈高度,缺陷检测,CMP工艺- FPD产品:触摸屏屏幕检测,ITO图案,LCD柱间距高度- MEMS器件:结构三维轮廓,表面粗糙度,MEMS图形-玻璃表面:薄膜太阳能电池,太阳能电池纹理,激光图案-材料研究:模具表面检测,粗糙度,裂纹分析 Specifications:Model Microscope NS-3500 备注 Controller NS-3500E 物镜倍率 10x 20x 50x 100x 150x 观察/ 测量范围 水平 (H): μm 1400 700 280 140 93 垂直 (V): μm 1050 525 210 105 70 工作范围: mm 16.5 3.1 0.54 0.3 0.2 数值孔径(N.A.) 0.30 0.46 0.80 0.95 0.95 光学变焦 x1 to x6 总放大倍率178x to 26700x 观察/测量光学系统 针孔共聚焦光学系统 高度测量 测量扫描范围 精细扫描 : 400 μm (and/or) 长扫描: 10 mm [NS-3500-S] 注 1 长扫描 : 10mm [NS-3500-T] 显示分辨率 0.001 μm 重复率 σ 0.010 μm 注 2 宽度测量 显示分辨率 0.001 μm 重复率 3σ 0.02 μm 注 3 帧记忆 像素 1024x1024, 1024x768, 1024x384, 1024x192, 1024x96 单色图像 12 bit 彩色图像 8-bit for RGB each 高度测量 16 bit帧速率 表面扫描 20 Hz to 160 Hz 线扫描 ~8 kHz 自动功能 自动对焦 激光共焦测量光源 波长 紫光激光, 405nm 输出 ~2mW 激光等级 Class 3b 激光接收元件 PMT (光电倍增管) 光学观察光源 灯 10W LED 光学观察照相机 成像元件 1/2” 彩色图像 CCD 传感器 记录分辨率 640x480 自动调整 增益, 快门速度, White balance 数据处理单元 专用 PC 电源 电源电压 100 to 240 VAC, 50/60 Hz 电流消耗 500 VA max. 重量 显微镜 Approx. ~50 kg (Measuring head unit : ~12 kg) 控制器 ~8 kg 隔振系统 有源隔离器 Option 精细和长距离扫描仪的双重扫描模式仅适用于NS-3500-S(单镜头类型)。 注1:精细扫描由压电执行器(PZT)执行。注2 :以100×/ 0.95物镜对标准样品(步长1μm)进行100次测量。 注 3 :以100×/ 0.95物镜对标准样品(5μm间距)进行100次测量。创新点:NS-3500新增快速光学扫描模块和信号处理算法来实现实时共焦显微图像。增加设备稳定性及快速测量的能力。在测量和检测微观三维结构如半导体晶片,FPD产品,MEMS设备,玻璃基板,材料表面等方面拥有无可比拟的解决方案。 Nanoscope system NS3500三维激光共聚焦显微镜
  • 应用 | 激光表面处理对铝合金粘接头润湿性的影响
    研究背景新能源汽车的推广和应用对汽车轻量化设计提出了更高的要求,车身轻量化研究也成为研究热点。采用铝合金等轻质材料是实现汽车轻量化的有效途径。胶接技术由于其均匀的载荷分布,在汽车、高铁、飞机等先进结构的连接中得到了广泛的应用。激光表面处理技术是一种非接触、环境友好型的表面处理技术,在工业产品中具有广阔的应用前景。激光在基体表面形成微纳表面形貌,增大了界面的粗糙度,增强了胶粘剂与基体表面之间的结合强度。此外,表面污染物的去除和新的表面氧化层的形成,有助于改善激光烧蚀表面的润湿性,提高胶粘剂在基体表面的结合强度。尽管现阶段针对粘接力学性能开展了大量的研究,但在性能提升机制方面仍存在不足。本文通过改变激光能量密度,界面形貌以及激光重叠率,系统地分析了激光表面处理工艺参数对铝-铝粘接接头剪切强度的影响。通过激光参数优化,有效地提高了铝-铝粘接接头的剪切强度。图1激光表面处理工艺示意图实验方法与仪器接触角分析仪是一种应用广泛的润湿性测量方法,该方法是通过水滴在不同表面上的形状对表面润湿性能进行分析。本文采用德国KRÜ SS接触角测量仪DSA25测定样品表面润湿性。结果与讨论激光能量密度处理对润湿性的影响不同激光能量密度处理的粘接表面的接触角结果如图2所示。随着激光能量增加,界面接触角随之增大。这是因为激光加工的横纹微结构对水滴的支撑以及水滴自身的表面张力造成的,可以通过“荷叶效应”进行解释。激光处理表面疏水角度与粘接棒材的剪切强度具有一致性,这可能是棒材在轴向预紧力作用下,粘接剂进入到激光处理表面的微槽中,表面微结构提供的水接触角越大表明激光处理的沟槽深度和宽度越大,进而提高了界面的剪切强度。 图2 激光能量密度对粘接接头浸润性的影响。界面形貌对润湿性的影响不同形状激光处理表面沟槽形貌的疏水结果如图4所示。由于液滴沿着沟槽方向的浸润性以及视角的不同,使得沟槽角度从0,45°增加到90°,界面的接触角值从159.3°下降到128.8°。此外,45°+135°和0°+90°界面的接触角值接近,分别为160.1°和160.6°。这可能是交叉加工表面微结构的凸起导致的。在45°+135°和0°+90°加工的表面相当于微结构发生了转动,对界面的疏水性能影响较小。 图3. 典型的激光处理表面沟槽加工路径示意图:(a) 0°;(b) 45° (c) 90°;(d) 45°+135° (e) 0°+90° 图4 五种沟槽形状表面的润湿性。重叠率对润湿性的影响不同激光重叠率下,粘接接头界面粘接区域的润湿性如图20所示。随着激光重叠率Ψ的降低,界面的CA值随之增加。当重叠率Ψ为0时,重叠率的进一步降低对界面CA值影响较小。通过前文的研究可知,激光处理界面具有“荷叶效应”,是通过界面微结构与水滴之间的表面张力使得界面具有疏水性能。并且轴向载荷使得粘接剂进入到激光加工界面的沟槽中,界面的润湿性能表征了界面的剪切强度。 图5 不同重叠率下,粘接接头界面的润湿性。小结针对薄板拉伸剪切过程中的面外弯曲,本研究开发了粘接接头剪切强度的测试夹具。通过改变激光能量密度、界面形貌以及激光重叠率,探究了激光表面处理工艺对铝-铝粘接接头剪切强度的影响机制。最终可以发现粘接接头的剪切强度是受界面粗糙度和表面润湿性的共同作用的。参考文献[1]于贵申,陈鑫等.激光表面处理对铝-铝粘接接头剪切强度的影响[J/OL].吉林大学学报(工学版):1-16[2024-05-22].https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231227.
  • 科技创新,镜无止境——奥林巴斯2017激光显微镜新品(武汉)发布媒体见面会举行
    p strong 仪器信息网讯 /strong 十一月的长江边,金风送爽,秋景宜人。2017年11月3日,奥林巴斯(中国)有限公司在武汉万达威斯汀酒店隆重召开了激光显微镜新品发布会。上午,奥林巴斯(中国)有限公司 科学事业统括 市场营业本部 副本部长 赵新安、市场战略部 部长 佐藤巧人、营业一部 产品经理 徐圣救与十多家媒体记者分享了奥林巴斯在中国的市场战略、经营理念与新产品的技术应用等情况。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/ed5f7132-8bc3-45c7-b612-dd02f78d4125.jpg" title=" 媒体见面会1.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 现场掠影 /strong /p p   奥林巴斯于1919年诞生于日本,以医疗、映像、科学三大产业为支柱,工业领域提供四大产品:工业显微镜、工业内窥镜、无损检测仪及XRF& amp XRD分析仪。经历了近百年的沉淀与历练,奥林巴斯已经发展为一家卓越的光学科技企业。随着中国工业科技地不断进步,科研与生产对产品、技术呈现诸多需求。在这种情况下,奥林巴斯慢慢开拓了中国市场。 /p p   这次OLS 5000 3D测量激光显微镜新产品是奥林巴斯近五年来研究的成果,也是奥林巴斯激光显微镜的第十代产品。OLS进入中国市场已有十多年,在此过程中,奥林巴斯跟材料、电子半导体、汽车等行业的中国客户都有合作,在了解到很多中国客户的需求后,把这些问题充分地反馈给日本的研发部门。因此,这次OLS新产品针对处理速度、分辨率、检测样品的尺寸等方面都有了很大的提升。 /p p   在研发OLS 5000时,奥林巴斯充分考虑了分辨率提高但可能降低检测速度,或者检测速度提高但可能使分辨率下降的问题。这一次激光显微镜的扫描器采用新的硬件,另一方面在软件上采用了新的算法,在保证了分辨率的同时提高了检测效率。 /p p   此外,OLS 5000有一些新的配置。标准的机架最高只可以放置100毫米的样品,而OLS 5000的机架可以放置最高210毫米的样品,比以前高出了一倍多。& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p   同时,一部分样品需要观测的点较深,OLS 5000搭载的激光可以探测到25毫米的深度,激光反射成像,解决了深度的问题。并且,针对短波长的激光可能对一些样品产生影响,OLS 5000需要在保证设备检测需求的前提下,尽可能地把它的功率降到最低。所以现在输出的光率是0.9mW,对样品几乎没有什么损伤。 /p p   作为一个三维形貌的检测仪器,OLS 5000有卓越的三维形貌反映能力,有更快速、操作更方便的优势。针对目前所面临的汽车、半导体、材料、机械、重工设备、石油、地质等各个行业的需求,都可以提供有效的服务。奥林巴斯激光显微镜十年前的主要客户是科研市场,比如大学、研究所和材料行业。随着社会发展和制造业的提升,现在的制造业与原来相比要求更精细,同时要求效率与速度。这款产品的精度、测量性能更好,测量速度也有所提升。目前这款产品的目标客户,一方面是奥林巴斯现有的科研和材料行业的客户,另外一方面会更多地向制造业延伸,比如电子半导体、汽车行业、综合制造等高端客户。 /p p   在半导体行业,现在半导体行业的芯片不仅包括消费电子的小型半导体芯片,还逐渐扩展到了汽车行业的半导体芯片。行业对检测方面的要求越来越高,检查的尺寸越来越小,检查的量越来越大,同时对测量的智能化要求越来越高。近几年中国的半导体产业飞速发展,预计今后随着物联网、云科技、新能源汽车等发展的需求,这一趋势会持续下去。针对这一趋势,奥林巴斯近几年陆续推出的BX系列、STM系列、MX系列,以及这一次的激光显微镜新产品,共同构成了半导体检测行业比较完善的产品线。相信在今后的半导体行业检测领域,奥林巴斯能够提供精度更高、操作更方便、满足更多检测需求的产品和服务。 /p p   在电子电路行业,从印刷线路板PCB 的发展趋势可以看到,原先的印刷线路板PCB领域研发用常规的显微镜就可以实现,但随着行业的发展,要求处理更精细化、精度要求也越来越高,同时伴随着工艺流程改进,还不断有新的检测项目需求出现。本次推出的新产品中就有因电路板用户要求而增加的粗糙度测量参数。并且提供了测试条件的保存和调用功能,非常适合于多供应商管理或合作伙伴之间的同一类样品测试比较。奥林巴斯希望与这个行业新老用户有更多合作,可以为大家提供更好的解决方案。在这种情况下,OLS这款产品对精度以及粗糙度的计量检测,特别是在品质管理方面,完全可以达到要求。同时,奥林巴斯跟包括方正、华为在内的一些PCB行业的龙头企业合作,使产品更能针对PCB行业的发展趋势。 /p p   奥林巴斯的公司经营理念是“Social IN”,也就是通过诚待社会、创造价值、融于社会,致力于为人们的幸福生活做出贡献。这是奥林巴斯科学事业活动的基础,奥林巴斯通过可靠、先进的产品和技术为大众建立一个安全、安心的社会。 /p p   奥林巴斯制定了“To be the greatest Business to Specialist Company“ (译为:与卓越同行)的商业战略——致力于为专业人士提供专业的产品和技术。奥林巴斯充分理解高专业性客户的要求及市场潜在的需求,并能快速提供优质的解决方案以及服务,将那些能够深刻理解公司价值的Specialist(高专业性客户)为目标客户,巩固其所在市场的业务。 /p
  • 组建物理所第一台激光拉曼光谱仪的历史回顾
    1978年3月18—31日,盛况空前的全国科学大会在北京隆重召开。这次大会标志着对“十年动乱”中遭到严重破坏的科技工作的全面拨乱反正,我国科技事业终于迎来“复苏的春天”,为科技工作的开放和改革打开了大门。正值此时,我正在冶金部钢铁研究总院磁学研究室李学东老师的指导下,进行高性能稀土钴永磁材料研制的毕业实践。在实践中,在李老师理论知识与具体制备工艺的传授下,怀着想把材料磁性能做上去的愿望,我开始了把书本上学到的基础知识落实到解决具体问题的深入学习中,思索着如何将科学知识落实到自己具体的毕业实践的活动中去。通过学习稀土永磁材料中包括磁结构、磁化取向、局域组分涨落和材料缺陷在内的微观不均匀性对宏观磁性的影响及产生大磁晶各向异性结构的微观机制后,为我优化材料质量提供了扎实的理论基础与设计实验工艺的依据。经过半年的实践活动,最终制备出了优异磁性能的永磁材料,并被钢铁研究总院留用。只是,还未去该院正式报到就被要求回中科院重新分配,也因此,我很幸运的于1979年1月从中国科学技术大学毕业之后就踏进了中国科学院物理研究所大门,分配在物理所磁学研究室的“微波铁氧体磁性研究组(205组)工作”(后改为“布里渊散射与表面增强拉曼散射研究组”),为我从事磁光光谱技术和光散射光谱的研究工作奠定了职业基础。从业过程中,先后受到组长张鹏翔、贾惟义等老师们和 G.Guntherodt、J.R.Sandercock等国外名师的知识传授与技术指点,为我做好固体光散射研究与光谱技术研发打下了坚实的基础。几十年来,在物理所各级领导的支持和老师、同事的帮助下,从对光散射学问一无所知的门外汉逐步成为一名从事光散射领域研究的专业人员。由于各种不同的原因,我的老师们和同事们先后离开了物理所或离开了这个研究室,我从1992年起直至退休,无论在暂时负责拉曼与荧光公共实验室工作,到负责构建并且主持物理所技术部分析测试部的工作,都是凭借自己在长期实践工作中积累的理论与技术能力,带领本部门同事,在完成公用测试服务的同时,积极申请包括“973”、“863”、国家重大科学仪器研发项目、国家基金项目、及包括中科院和物理所在内的各类科学研究与技术研发项目,提高了个人及团队的研究和研发能力,实现了持续的发展。把分析测试部建设成了一个测试技术高超,光谱测试设备精良,协作共用资源共享,为院所科研测试服务、又面向社会开放的专业测试中心。期间是我冒着巨大的风险和压力,以个人借贷的方式自筹了大量的经费为主,科研经费投入为辅,在升级改造旧有设备的同时,先后购置了世界上技术指标最先进、测试功能最齐全的各类光谱仪,实现了在同一实验室内同时拥有完整、先进成套的振动光谱学方面的专用仪器和相应各种极端条件(低温,电场、磁场和高压)下的测量附件,如显微/宏观共焦光路拉曼散射光谱仪、显微/宏观共焦光路布里渊散射光谱、时间分辨光致发光光谱仪、显微/宏观共焦光路的时间分辨傅里叶变换红外光谱仪等设备,使分析测试部在公用测试和科研工作方面发挥出了越来越重要的作用,并在国内外享有良好声誉。同时,我在多年晶体的光学/声学声子和自旋波的光散射光谱学的研究中,不仅掌握了拉曼/布里渊散射等的技术,并且对光与物质中各类元激发及它们相互作用规律的认识愈益深入,做出一些有影响的研究工作。今年恰逢第一届全国光散射大会召开和物理学会光散射专业委员会成立四十周年。物理所是国内最早开展光散射研究的单位之一。在1980年7月中科院与西德马普学会联合举办的“固体物理与能谱”暑期学习班期间,以张鹏翔老师为主,联合全国相关科研单位专业积极分子,发起了成立专门的全国性专业学术组织和召开全国学术交流大会的倡议,以此推动中国光散射事业的持续发展。那时我作为张鹏翔老师的助手,参与筹备了第一届全国光散射大会(简称厦门会议)至第六届全国光散射大会(简称黄山会议)有关的事务性工作。期间我也有幸结识了一些值得我一辈子学习和求教的老师们,更见证了大家对事业的热爱,以及有梦想、能坚持的科学精神。在1981年7月22日和1981年10月19日,分别在物理所召开了“第一届全国光散射大会”第一次和第二次筹备会,成立以中科院物理研究所所长管惟炎院士为组长,厦门大学副校长蔡启瑞院士为副组长的10人会议领导小组,决定由厦门大学主办“第一届全国光散射大会”。大会于1981年12月19日至25日在厦门鼓浪屿宾馆顺利召开,经与会全体代表的建议和充分的酝酿后,形成了成立第一届光散射专业委员会的成员名单和相应的章程。1982年,中国物理学会和中国科学技术协会批准此项提议。由著名物理学家、中科院半导体研究所所长黄昆院士出任第一届中国物理学会光散射专业委员会主任委员,中科院物理所张鹏翔任第一任秘书长。张鹏翔老师连任第二届专业委员会秘书长和第三届专业委员会副主任。刘玉龙任第五届、第六届专业委员会秘书长,第七届专业委员会主任。刘玉龙分别协助以第五届专业委员会主任委员田中群院士、第六届专业委员会主任委员李灿院士为首的专业委员会,与四川大学龚敏教授和杨经国教授为主的《光散射学报》编辑部一起努力奋进,在原有办报的基础上,除在争取增加稿源和提高论文质量上下功夫外,还狠抓提高学报的出版质量,在全体光散射同仁们的努力下,最终在2008年将《光散射学报》带进北京大学图书馆的“中文核心期刊”体系。我作为中国改革开放及中国光散射事业蓬勃发展四十年的见证者、受益者和幸运参与者,经过四十年的岁月磨练,我从懵懂的青涩到朝气蓬勃的青春,走过了沉着稳健的成熟,印记上了已知天命的沧桑。今天仅以开始参与组建物理所第一台拉曼光谱仪的片段纪念自己从业光散射的四十年,并与大家分享。在那国家百废待兴之时,人才的缺乏是影响我国科学技术发展的最大阻碍。因此,中科院和物理所领导为加强院、所科研人员的基础科学研究水平,举办了各类专业理论与实验学习班。我有幸参加了物理所在1979年春天举办的“固体基础理论与元激发”学习班和1980年7月中科院与西德马普学会联合举办的“固体物理与能谱”暑期学习班。其中涉及传授晶格(分子)振动理论与实验内容的老师,分别是中科院物理所的顾本源老师、德国科隆大学第二物理所的 W.Dieterrich 教授和 G.gunterodt 教授。是这几位拉曼散射领域中的前辈把我带进入了晶格(分子)和固体元激及它们相互作用光谱学这个当时在国内还算比较新的知识领域。这几位教授渊博的固体物理和元激发理论科学知识、开阔的学术研究视野、深厚扎实的数理化知识功底、及精湛的实验技能,都体现在利用新的科学仪器开展前沿科学研究成果上,让我大开眼界,受益匪浅。学习期间,我经常主动向老师们请教和提问,获得了他们热情的帮助和鼓励。 G.Gunterodt教授向我介绍了他讲课内容主要源于由W. Hayes等人撰写的《Scatteringof Light by Crystals》专著,并且真切地告诫我想当专业学者的话,它是一本值得必读和读懂的专著之一。顾本源老师把他自己编写的《固体光散射》的讲义赠送给了我,日后又将他主持翻译英国科学家 D.A. Long 教授撰写的《Raman Spectroscopy》原著的中文版书籍赠送给我了。这些教授尤其是顾本源教授,都成为我光散射研究事业行进中的良师益友。他们传授的知识结晶和赠送的讲义与书籍,一直是我在研究工作中探索科学知识和求解问题的源泉之一(见图1)。老师们的教诲和帮助使我清楚的认识到,虽然光散射是一个老学科,但伴随现代科学技术的发展,既可以革新方法,又可以拓宽学科而可获持续发展的学问与技术,其未来发展和理论影响,以及实用价值尚不可估量。这些因素奠定了我想在光散射科学研究的道路上寻找发展方向的机会,但也明白开展实验科学研究获得研究结果与需要有相应先进的科学仪器密不可分的道理。据了解,从20世纪70年代初期,物理所多个研究室均提出进口拉曼光谱仪的要求,但受各种因素所限,一直未能如愿。当时为也曾为所内不具备开展基础性光散射实验的条件而陷入困惑和痛苦中。图1. 我最早读过的相关光散射的书与资料20世纪70年代末,因张鹏翔老师在德国马普金属研究所做访问学者时,曾有过布里渊散射研究的经历,并率先进行了金属非晶态中的自旋波和声子的布里渊散射研究,研究结果受到科学界的关注和好评。他作为学有所成的中青年科研骨干而获得优先发展的机会。在1980年8月,张鹏翔研究组获得一台东德蔡司光学仪器公司制造的双光栅单色仪(GDM-1000),这为组建拉曼光谱仪提供了必不可少的核心部件。当时我心中涌现的那种如获至宝的喜悦,真的是不能用语言来表达的。以张鹏翔老师为组长,王焕元、刘玉龙和曹克定3人为组员,成立了用GDM-1000为主要核心部件的拉曼光谱仪的研制小组。考虑到许多固体拉曼光谱研究需要在不同的物理环境下进行,对增设变温、磁场、电场,和加压装置提出了要求。因此,除组建拉曼光谱仪需求五大部件外,还将建立相应的低温/高温、磁场/电场,和高压装置进行了工作部署,依据专业、年龄、和责任的分工,小组成员的具体分工如下:刘玉龙具体负责:1)收集散射散射光的样品台设计和加工;2)激光器购置、激光器架与光学转换架的设计与加工;3)用于光散射测量的低温杜瓦改造与安放架及电场、磁场装置设计加工与安放;4)探测器中光电倍增管(PMT)的制冷腔体设计与加工,及其给GDM-1000配用光子计数器系统的调试。曹克定具体负责:1)放置整套光谱仪刚性平台的设计与加工;2)给PMT腔体制冷电源与控温系统的设计与加工;3)低温杜瓦瓶的变温控温电源、及电场/磁场控制电源的设计和加工。张鹏翔和王焕元参加光谱仪整机集成调试并且负责光谱仪技术指标的验收,及实验研究内容。我从一个连拉曼光谱仪模样都没有见过的门外汉,开始只能从调研的文献中看图解,去了解和解析收集散射光光路的原理,及其各部件和元件的作用和要求和功能。我们是从事磁性材料与特性的研究组,几乎就没有任何光学设备和元件,我开始到所内不同研究室,尤其是光学研究室中去收集不同焦长、不同直径的单透镜,和不同孔径比的复合透镜组、偏振片和大大小小的反射镜。当年也没有像如今有不同种类、规格齐全的精密光学调节架可买,而是利用别人多余的,闲置不用的各种光学支架来装配各种光学元件。用大把的“娃娃泥”分别把复合透镜组、单透镜、反射镜、和偏振片沾黏到各类不同的光学支架上,起到固定作用。应用简单的几何光学成像原理知识,花费大约三个月的时间,一套简易、实用的可做背向散射、直角散射配置的拉曼散射光收集系统初步建成。这是我入职后第一次通过图纸设计变成组建拉曼光谱仪上的核心部件之一。再有将原来只能把样品泡在液氦(4.2K)做低温核磁共振测量的玻璃杜瓦瓶,通过再设计一个正方形柱状石英管,用于隔离样品与液氦直接浸泡而不能变温。在放置样品的部位加装了加热电热丝,通过控制电流大小实现了对样品从4.2K-300K 的变温。以此类推,用实验室或研究所已有的设备,经过适当的改造,我们仅用半年左右的时间,成功组建了物理所第一台配备了二个激光激发波长(氦镉激光器-441nm,氦氖激光器-633nm),及带有变温控制(4.2K-300K)、和磁场控制(0-0.7T)、电压控制(0-3kV)装置,及可做两种散射配置的激光拉曼光谱仪系统。这台激光拉曼散射光谱仪的组建成功,为物理所固体拉曼散射和表面增强拉曼散射(SERS)实验研究拉开了帷幕,许多样品的拉曼光谱实验研究都是从这台激光拉曼光谱仪开始的(见图2)。图2.在与老师们和同事们的共同努力下,完成了物理所第一台拉曼光谱仪的组建,并开展实验研究该光谱仪研制与实验研究结果均在全国第一届光散射大会上进行了报告,与会代表认为这是一台已有较高技术水平的拉曼光谱仪,做出的实验结果在当时算有较高研究水平的。例如,1981年,我参与了由王焕元、张鹏翔和庞玉璋为主的SERS实验研究,观测到电化学池中不同粗糙度的电极表面与在施加不同电压下表面吸附吡啶分子而增强的拉曼散射光谱。这是中国首例有关SERS的研究报告。由此,在物理所开辟了一个新的光散射研究领域。在1988年前,本研究组有关SERS的研究获得国家发明专利1项,在国内外SCI学术刊物上发表了80篇论文,并为国内外同行所引用。表面增强拉曼散射的机制和应用研究项目获得1989年中科院自然科学三等奖。其中获奖的大部分实验数据是在这台光谱仪上获得的。另外,本研究组许多晶体的声子和电子的拉曼散射实验均在这台光谱仪上完成,如掺杂系列的石榴石晶体(YIG,Bi-YIG,In-BCVIG,GGG,),取得了有意义的结果。所内外一些科研院校的研究团队也借助这台光谱开展了实验研究,取得了一些有意义的结果。例如,物理所李萌远院士在这台光谱仪上,开展了对电场下-LiIO3 单晶的拉曼散射研究时,首先发现当沿晶体的c轴加静电场时,除了-LiIO3 单晶的拉曼模式外,还出现了一个随施加电场强度而出现的拉曼模式,也称“串线”, 该峰强度随电场而改变。通过理论分析认为,这是由于离子输运引起的空间电荷涨落,使-LiIO3 极化率张量和拉曼张量主轴方向发生涨落所致。更值得一提的是,在1988年前,张鹏翔等其他老师利用这台光谱仪,培养了本所,以及与外单位联合相关SERS研究的硕士和博士研究生约20余人,当年培养的学生有的已经成为国内光散射研究领域的骨干人物。从我开始参与组建物理所第一台拉曼光谱仪至今,四十多年已经过去了。当年自己刚从事光散射研究和技术工作不久,对拉曼散射原理及在研究固体物理和元激发应用的认识和理解不深。前期开展拉曼散射实验是介入老师们的研究课题,是他们带着我边干边学,这为我在固体的拉曼光谱研究方面的进步打下了良好的基础。在组建光谱仪的学习与实践的过程中,我也领悟了先进的科研仪器对固体物理及材料学基础研究的重要作用,学会了独立思考寻找重要科学问题和解决问题的能力, 写下了大量的实验分析、技术改进的总结和建议(见图3),树立了要加强培养自己独立科研工作的信心,也进一步理解了耐心、缓慢、坚持、少量、精细、极致的工匠精神,同时加深了对实验技术研究的兴趣和热情,更坚定了要利用好光谱仪现有性能和功能,及发展新的高端仪器用于科学研究工作的决心。图3.早年写过的仪器组建总结报告、实验结果与技术改进的分析报告四十年的时光如一把无情的刻刀,公正地雕刻着包括自己在内的每一个人的模样,一切记忆犹新。四十年的失败与成功,四十年的辛酸与欣喜,四十年读过的书,走过的路,遇到的人,做过的事,这些都决定了我的人生视野,也构成了我自己勤奋好学、吃苦耐劳、热心助人、踏实做事、淡薄名利、不卑不亢,永不作假的人生格局。由于此心得体会起草晚,时间紧迫,难免有用词不当,或错误的地方,请大家批评指正。谢谢大家! (作者:中科院物理研究所 刘玉龙 研究员)
  • 腐蚀在激光共聚焦扫描显微镜眼中的璀璨形貌
    p    strong 腐蚀形貌常用表征方法 /strong /p p   在腐蚀研究和工程中,腐蚀形貌是判断各种腐蚀类型、评价腐蚀程度、研究腐蚀规律与特征的重要依据。腐蚀形貌表征最常用的方法便是宏观观察、扫描电子显微镜观察和金相显微镜观察等,这些方法容易受主观因素影响。 /p p    strong 激光共聚焦扫描显微镜 /strong /p p   激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)以激光作为光源,采用共轭成像原理,沿x、y方向逐点扫描试样表面,合成图像切片,再移动z周,采集多层切片,形成图像栈,将所有图像栈的信息进行合成,形成可以测量垂直高度和表面粗糙度及轮廓的三维表面形貌图像,是一种高敏感度与高分辨率的显微镜技术。 /p p   该技术已广泛应用于形态学、生理学、免疫学、遗传学等分子细胞生物学领域。由于采用激光共聚焦扫描显微镜表征腐蚀形貌具有较好的客观性,因此其在材料腐蚀中也有较好的应用前景。 /p p    strong 试验材料 /strong /p p   试验试剂为乙醇、丙酮(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。试验钢为油田现场用N80钢管,其化学成分(质量分数)为:0.22%C,1.17%Mn,0.21%Si,0.003%S,0.010%P,0.036%Cr,0.021%Mo,0.028%Ni,0.018%V,0.012%Ti,0.019%Cu,0.006%Nb,余量Fe。 /p p    strong 试验仪器 /strong /p p   红外碳硫分析仪,直读光谱仪,电子天平,M273A恒电位仪,扫描电镜,激光共聚焦扫描显微镜。 /p p    strong 腐蚀试验 /strong /p p    span style=" color: rgb(0, 176, 240) " (1)全面腐蚀 /span /p p   将N80钢管加工成挂片试样,用350号金相试纸对试样进行打磨,然后再用丙酮除油和乙醇清洗,最后吹干。 /p p   依据标准ASTM G170-06(R2012)《实验室中对油田及炼油厂缓蚀剂评价及鉴定的标准指南》和SY/T 5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》,采用静态腐蚀挂片法对N80钢进行全面腐蚀试验。 /p p   试验在高温高压反应釜中进行。试验介质为15%(质量分数)的N,N& #39 -二醛基哌嗪缓蚀剂,试验温度90℃,试验时间为4h。试验后取出试样,逐步采用毛刷机械法和超声波酒精振荡清洗试样表面的缓蚀剂膜和腐蚀产物,然后烘干送检LSCM。同时,对试样进行宏观观察和扫描电镜观察。 /p p    span style=" color: rgb(0, 176, 240) " (2)沟槽腐蚀 /span /p p   将N80钢管加工成15mm× 5mm圆片试样,焊缝位于试样的中央,试验前采用350号金相砂纸打磨试样,再用丙酮除油和乙醇清洗,最后吹干,并采用光栅尺测量圆片尺寸。 /p p   依据标准Q/SY-TGRC 26-2011《ERW 钢管沟腐蚀实验室测试方法》,对N80钢进行沟槽腐蚀试验,得到沟槽腐蚀的试样。 /p p   试验采用电化学极化法(三电极体系),在1000mL玻璃电解池(带石英窗口)内进行。试验介质为3.5%(质量分数)的NaCl溶液。饱和甘汞电极为参比电极,N80钢为工作电极,铂电极为辅助电极。 /p p   试验时对试样施加-550 mV的恒电位(相对于参比电极),极化144h。试验后取出试样,逐步采用毛刷机械法和超声波酒精振荡清洗试样表面的腐蚀产物,然后烘干送检LSCM。同时,对试样进行宏观观察和扫描电镜观察。 /p p    strong 结果与讨论 /strong /p p    span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 1 全面腐蚀 /span /p p   全面腐蚀试验后试样的宏观照片、扫描电镜图和LSCM图分别如图1—3所示。对比这三幅图可以看到:宏观和扫描电镜观察显示试样表面均匀腐蚀,无点蚀坑 LSCM观察显示,试样表面有两处点蚀坑,两处点蚀坑的直径分别为10.24,11.65μm,深度分别为13.78μm和19.83μm。由此可见,LSCM不仅可获得试样的表面三维图,还可客观迅速地找到局部腐蚀处,并可对局部腐蚀处进行简单测量处理。 /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/8531e939-7799-465b-a201-8006f8ee75f1.jpg" title=" 图1 全面腐蚀试验后试样的宏观照片.jpg" alt=" 图1 全面腐蚀试验后试样的宏观照片.jpg" / br/ br/ /strong strong 图1 全面腐蚀试验后试样的宏观照片 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/9fc9d4b0-37e5-4403-bc07-0e25c5a3291f.jpg" title=" 图2 全面腐蚀试验后试样的扫描电镜图.jpg" alt=" 图2 全面腐蚀试验后试样的扫描电镜图.jpg" width=" 378" height=" 406" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 378px height: 406px " / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图2 全面腐蚀试验后试样的扫描电镜图 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/c4ecb6b1-a0e5-4322-b1de-903eca0143be.jpg" title=" 图3 全面腐蚀试验后试样的激光共聚焦扫描显微镜表征图.jpg" alt=" 图3 全面腐蚀试验后试样的激光共聚焦扫描显微镜表征图.jpg" width=" 400" height=" 271" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 271px " / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图3 全面腐蚀试验后试样的激光共聚焦扫描显微镜表征图 /strong /p p    span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 2 沟槽腐蚀 /span /p p   由于N80钢管为焊管,其母材与焊缝的显微组织不一样,在腐蚀环境中易产生电位差,使得焊缝熔合线处易出现深谷状的凹槽,如图4所示。沟槽腐蚀敏感系数α是判断焊管焊缝抗腐蚀的一个重要参数,其计算方法如式(1)所示。 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/3507e746-8170-4721-a27d-d203442685a6.jpg" title=" 式(1).png" alt=" 式(1).png" / /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/613be5a5-5c15-45e0-a6d8-6ee416278e9d.jpg" title=" 图4 沟槽腐蚀试验后试样的宏观照片.jpg" alt=" 图4 沟槽腐蚀试验后试样的宏观照片.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图4 沟槽腐蚀试验后试样的宏观照片 /strong /p p   式中:h1为原始表面和腐蚀后表面的高度差 h2为原始表面和点蚀坑坑底的高度差,如图5所示。h1和h2均取3次测量的平均值,当α& lt 1.3时,表示焊管焊缝对沟槽腐蚀不敏感 当α≥1.3时,表示焊管焊缝对沟槽腐蚀敏感,需采取措施减少沟槽腐蚀。 /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/8e59d50c-bea6-49da-8f6a-d2448171379f.jpg" title=" 图5 沟槽腐蚀试验参数测定.png" alt=" 图5 沟槽腐蚀试验参数测定.png" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图5 沟槽腐蚀试验参数测定 /strong br/ /p p   沟槽腐蚀试验后试样的金相图和LSCM图分别如图6和图7所示。通过金相图和LSCM图得到参数h1和h2,并根据式(1)计算沟槽腐蚀敏感系数,结果如表1所示。 /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/75c010b6-db01-472f-ae3d-cff23f615d7c.jpg" title=" 图6 沟槽腐蚀试验后试样的金相图.jpg" alt=" 图6 沟槽腐蚀试验后试样的金相图.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图6 沟槽腐蚀试验后试样的金相图 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/467f4cb3-f842-418c-af0d-e067c5e4ee20.jpg" title=" 图7 沟槽腐蚀试验后试样的LSCM图.jpg" alt=" 图7 沟槽腐蚀试验后试样的LSCM图.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 图7 沟槽腐蚀试验后试样的LSCM图 /strong /p p style=" text-align: center " strong 表1 不同方法得到的沟槽腐蚀敏感系数 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/15d8299e-3916-4241-bf81-692270f87d04.jpg" title=" 表1 不同方法得到的沟槽腐蚀敏感系数.png" alt=" 表1 不同方法得到的沟槽腐蚀敏感系数.png" / /strong /p p   采用金相显微镜测h2和h1时,需根据主观判断找到3个深度最深的腐蚀坑,然后将其局部放大,并采用仪器标尺测量h2和h1 而采用LSCM测h2和h1时,沟底层处便是腐蚀坑深度,且测量标尺为LSCM自带,因此该方法更便捷、直观和客观,由此计算的α也更可靠。 br/ /p p    strong 结论 /strong /p p   (1)激光共聚焦扫描显微镜表征腐蚀形貌以三维图方式显示,局部腐蚀处可一眼看到,更直观。 /p p   (2)用激光共聚焦扫描显微镜表征沟槽腐蚀,可以直观和客观地找到腐蚀坑深处,仪器自带标尺可直接测量坑深,数据测量更便捷,由此计算的敏感系数也更可靠。 /p
  • 镜无止境—奥林巴斯2017激光显微镜新品发布会在武汉隆重召开
    p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 仪器信息网讯 /strong 2017年11月3日,奥林巴斯(中国)有限公司在美丽的长江河畔武汉万达威斯汀酒店隆重召开了镜无止镜—奥林巴斯2017激光显微镜新品发布会。这次盛会吸引了全国各地企业、高校、科研院所、媒体等百余位观众参加,他们来自材料、光伏、汽车、半导体等多个行业,会议现场技术交流的气氛非常浓烈。 /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/3ca15616-2a53-4a73-afbc-58f1e7312e27.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 全息舞蹈《光耀未来》 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   舞蹈演员带来震撼的全息舞蹈表演《光耀未来》,为本次发布会带来磅礴的气象! /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/1d81c10d-6c73-4fd4-b10e-3cc8cdbd99b0.jpg" title=" 2.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 奥林巴斯(日本) 科学事业统括 市场本部 副本部长 广桥章生 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   广桥本部长用比较清晰的中文,讲到中国已经是全球最大的汽车生产国家,而且预测今后的增长在5%以上。并且,中国未来将逐步成为全球最大的半导体生产国家。奥林巴斯敢为人先,追求卓越,希望与汽车、半导体、机械等各行各业怀有梦想的人一起开创未来! /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/3fa5df39-3ebe-44fe-ab13-978f38727b87.jpg" title=" 3.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 奥林巴斯(中国)科学事业统括 科学市场营业本部 副本部长 & nbsp 赵新安 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   赵本部长回顾了自1919年成立以来,奥林巴斯三大产业推出的一系列产品,介绍了奥林巴斯光学显微镜的历史,以及奥林巴斯在中国的事业发展,现在中国公司已经达到10亿多人民币的销售额,同时,推动了社会的进步,也改变了人们的生活。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/4b7f8d07-bb18-4607-a8a2-17a69aeaa7af.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 两位本部长一同揭开奥林巴斯2017全新激光显微镜的神秘面纱 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   承光之力,点亮生命。大家期盼已久的奥林巴斯2017全新激光显微镜OLS5000终于在这一刻与大家见面!现场的观众在江城武汉一同见证了奥林巴斯在激光显微镜领域又一个新的里程碑,这款OLS5000经典之作一定会带着更卓越的性能为中国在工业领域的发展做出更多贡献,创造更多美好未来。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/de68e709-c588-4363-a6a1-bb9a3d784757.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 奥林巴斯(日本)OLS5000新产品项目负责人 入户野司 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   入户野先生首先给大家介绍了OLS5000的特征(由徐圣救先生翻译)。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   OLS 5000作为奥林巴斯最新一代3D测量激光显微镜的代表作,具有更加完善的功能和更为广泛的应用前景。它能够在不损伤样品、不做导电处理的前提下,对大尺寸样品实施非破坏性观察。整个扫描、成像、测量、报告工作过程仅需几秒至一两分钟即可完成,显著提升了检测工作的效率和安全性。该产品在半导体、平板显示、精密机械部件,电子器件、微机电系统、高精密电路板制造以及材料等领域有着非常广泛的应用前景,受到相关领域潜在用户的高度关切。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " 具体特性如下: /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " 1、可以捕捉任意表面形貌,能够进行高分辨率的3D样品测量。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " 2、可快速获得可靠数据,提高工作效率。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " 3、使用简单,只需放置样品并按一下按钮即可。该款显微镜具有自动数据采集功能,无需进行复杂的设置调整。甚至生疏的用户也可以获得准确的检测结果。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " 4、可测量具有挑战性的样品,低输出、非接触式无损激光测量意味着不需要样品制备。可以在不损坏易损性材料的情况下对其进行测量。扩展架可容纳高达210毫米的样品,而超长工作距离物镜能够测量深度可达25毫米的凹坑。在测量这两类样品时,只需将样品放在载物台上即可。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   他还分享了PCB铜箔表面粗糙度测量,液晶面板扩散板的表面形貌评价,活塞环、喷油嘴表面粗糙度测量,刃具磨损量测量一些实际的应用案例。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/1e1d44a5-d40a-4ff0-96cf-d7bf255dfdf6.jpg" title=" 6.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 中科院上海微系统所副研究员 俞健 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   俞健博士给大家带来了激光共聚焦显微镜在高效异质结太阳电池的应用的报告,他指出异质结太阳电池是高效太阳电池产业化的未来发展趋势,激光共聚焦显微镜可广泛用于太阳电池样品的测试分析,提高良品率。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/ab0de0ac-cdf1-4925-a630-568a9fc7df5d.jpg" title=" 7.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " strong 鞍钢钢铁研究院教授级高级工程师 李峰 /strong /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   李工分享了冷轧产品的光学形貌表征的研究以及激光共聚焦显微镜所发挥的重要作用。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/417278f2-3af7-4dfa-983e-c72ac60240da.jpg" title=" 11.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 中国计量科学研究院 长度计量科学与精密机械测量技术研究所 副研究员 杜华 br/ /strong /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" " /span   杜先生给大家带来了激光显微镜在长度计量中的应用的报告,并介绍了长度所正在使用的奥林巴斯显微镜产品及良好的性能表现。他认为,仪器具有多种测量功能,满足多参量高分辨测量的需求。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/6e88b144-c689-40d3-8713-6a2fc6cceb2e.jpg" title=" 13.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 奥林巴斯(中国)有限公司资深产品应用专家 徐圣救先生 /strong /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   徐先生向来宾介绍了奥林巴斯激光显微镜在中国的应用,奥林巴斯激光显微镜售前体验服务与售后保障服务,并表示新产品的多样性配置即将带来更多解决方案。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   一直以来,奥林巴斯致力于满足各领域用户的多样需求,不断引领行业发展趋势,通过不断研发新产品,顺应市场变化,在工业显微镜领域始终保持着技术优势。3D测量激光显微镜在全球已经是一种被广泛采用的技术。在中国,奥林巴斯亦通过引进全球同步的产品和技术方案,助力工业和科研领域各项事业的发展。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   目前,奥林巴斯工业专用激光显微镜在中国的用户规模已经达到几百家,其中不乏中国科学院半导体研究所、华为、京东方、清华大学等科研和产业领域的知名机构,奥林巴斯也由此成为了中国产业界检测设备产品及服务的重要供应商,为国民经济建设与前沿科技探索做出了积极贡献。着力挖掘中国市场潜在需求,奥林巴斯赢得了广大用户和科研机构的大力称赞。 /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   奥林巴斯在不断响亮自身品牌的同时,还会集聚更多的优质资源投放到中国市场,致力于为中国蓬勃发展的工业产业提供更先进、更完善、更优质的综合解决方案! /span /p p span style=" font-family: 微软雅黑, " microsoft=" "   近百年来,奥林巴斯真诚、专业的产品和服务,已经成为促进社会发展、改善公众生活、建设人类健康福祉的重要力量。在融入社会、践行企业责任的过程中,实现了企业经营理念“Social IN”的不断升华。未来,奥林巴斯将继续为实现人类健康幸福的生活而不断努力。 /span /p
  • 为什么Microlight3D双光子聚合激光直写技术能实现67nm超高分辨率3D打印?
    为什么Microlight3D双光子聚合激光直写技术能实现67nm超高分辨率3D打印?Microlight3D是一家生产用于工业和科学应用的高分辨率微尺度2D和3D打印系统的专业制造商。MicroFAB-3D光刻机是该公司于2019年推出的第一台紧凑台式双光子聚合系统,一经推出便得到客户的广泛好评。 MicroFAB-3D基于双光子聚合激光直写技术,可在各种光敏材料上制造出蕞小尺寸可达67nm的二维和三维特征结构,兼容各种聚合物,包括生物兼容性材料、医用树脂和生物材料,为微流控、微光学、细胞培养、微机器人或人造材料领域开辟了新的前景。双光子聚合激光直写,也称双光子3D打印,基于“双光子吸收效应”, 可以将反应区域限制在焦点附近极小的位置(称之为“体元”),通过纳米级精密移动台,使得该焦点在物质内移动,焦点经过的位置,光敏物质发生变性、固化,因此可以打印任意形状的3D物体。双光子聚合激光直写技术摒弃了传统增材制造(Additive Manufacturing)层层叠加的方法,使得层与层之间的精度大大提高,消除了“台阶效应”,使得我们可以制造低粗糙度、高精度的器件,如各种光学元件、维纳尺度的结构器件等。基于双光子聚合激光直写技术的microFAB-3D完全适用于超高分辨率3D打印,结合合适的光敏材料,“体元”直径可小至67nm,有时甚至可以更小。结合我们专有的软件,microFAB-3D激光可以在材料内部自由移动,创造出一个坚固的结构。 激光甚至可以穿过聚合的部件,因此“体元”可以在单体内部的三维空间中自由移动,可以高精度地创建任何3D形状,例如没有支撑的悬垂物、内部的体块、中空通道结构等等。 由于光敏材料、激光波长和所用的物镜直接影响打印的分辨率,所以我们的532 nm波长确保了低于67nm的超高3D打印分辨率,我们的用户已经实现了在3D结构中小于100nm的横向分辨率!Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣主要特征:1、高分辨率3D打印得益于双光子聚合激光直写技术,无论是基础版本还是先进版本,都可以实现至少67nm的刻写分辨率,最高记录67nm 。 2、打印最复杂的结构与传统的3D打印技术不同,双光子聚合激光直写技术摆脱了传统的“一层一层”的光刻方法。可以打印非常复杂的结构而不需要特殊材料支持或后续处理,增强了材料的机械性能。 3、分辨率自动调节我们的软件可以让您在制造过程中可以随时调节打印分辨率。用大“体元”得到更快的打印速度,用小“体元”实现更复杂、更精密的结构。 4、高精度自动定位microFAB-3D先进版本配备了反馈相机和专用软件功能,使您能够在已经有图案的基板甚至光纤的尖端上直接对齐和打印。您可以轻松和精细地调整聚焦点的位置,精度小于1µm。 5、独特的技术、更高的性能创新的纳米3D打印系统依赖于具有独特特点的工业激光器,带来最高的打印分辨率、紧凑性、成本效率和使用灵活性。除此之外,这些工业激光器完全支持长时间运行而无需定期的维护,提供了更好的可靠性与稳定性。 6、从基础版本升级到先进版本MicroFAB-3D可以根据您的需求和预算轻松地升级。您可以使用MicroFAB-3D标准版本探索高分辨率的3D打印,之后升级为MicroFAB-3D高级版本以实现大范围的复制、Voronoi结构光刻等附加功能。Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣兼容材料:我们为我们的双光子聚合激光直写3D纳米光刻机提供了10种专利光刻胶,这些树脂的各种性能允许您探索多种应用领域。我们的系统也与各种商业上可用的光刻胶兼容,如Ormocomp, SU8, FormLabs树脂,NOA-line树脂,甚至水凝胶或蛋白质等。这些光刻胶可能是生物兼容的,有的已被认证实现微型医疗设备。如果您想使用定制的、自制的聚合物,我们也可以帮助您调整系统以适应您的工艺。Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣应用领域: 微光学和光子学 微流控 2D材料 微型医疗设备 细胞培养与组织工程 微电子学 微机械 光电子 金属材料 传感器 天线 微型机器人Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣规格指标:关于生产厂商Microlight3D:Microlight3D是高分辨率微尺度2D和3D打印系统的专业制造商。Microlight3D致力于满足科学家和工业研究人员新的设计加工需求,以及高精度生产任何几何或非几何形状的微型零件。通过结合2D和3D微纳打印技术,Microlight3D为客户提供了制造更大尺寸复杂部件的灵活性。它的目标是为未来的新兴领域提供更快、更复杂的微型制造系统。Microlight3D的设备现用于微光学、微流体、微机器人、超材料、细胞生物学和微电子学等。 Microlight3D在2016年成立于法国格勒诺布尔,在Grenoble Alpes大学(UGA)进行了超过15年的3D微纳打印技术研发。 上海昊量光电作为Microlight3D在中国大陆地区代理商,为您提供专业的选型以及技术服务。对于Microlight3D有兴趣或者任何问题,都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市! 上海昊量光电设备有限公司致 力于引进国 外先 进性与创 新性的光电技术与可 靠产品!与来自美国、欧洲、日本等众多知 名光电产品制造商建立了紧 密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前 沿,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国 防及前沿的细分市场比如为量 子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。 我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提 供完 整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等优 质服务,助力中国智 造与中国创 造! 为客户提 供适合的产品和提 供完 善的服务是我们始终秉承的理念!
  • 专家约稿|辉光放电发射光谱仪的应用—涂层与超薄膜层的深度剖析
    摘要:本文首先简单回顾了辉光放电光谱仪(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry,GDOES)的发展历程及特性,然后通过实例介绍了GDOES在微米涂层以及纳米超薄膜层深度剖析中的应用,并简介了深度谱定量分析的混合-粗糙度-信息深度(MRI)模型,最后对GDOES深度剖析的发展方向作了展望。1 GDOES发展历程及特性辉光放电发射光谱仪应用于表面分析及深度剖析已经有近100年的历史。辉光放电装置以及相关的光谱仪最早出现在20世纪30年代,但直到六十年代才成为化学分析的研究重点。1967年Grimm引入了“空心阳极-平面阴极”的辉光放电源[1],使得GDOES的商业化成为可能。随后射频(RF)电源的引入,GDOES的应用范围从导电材料拓展到了非导电材料,而毫秒或微秒级的脉冲辉光放电(Pulsed Glow Discharges,PGDs)模式的推出,不仅能有效地减弱轰击样品时的热效应,同时由于PGDs可以使用更高激发功率,使得激发或电离过程增强,大大提高了GDOES测量的灵敏程度,极大推动了GDOES技术的进步以及应用领域的拓展。GDOES被广泛应用于膜层结构的深度剖析,以获取元素成分随深度变化的关系。相较于其它传统的深度剖析技术,如俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和二次离子质谱(SIMS)或二次中性质谱(SNMS),GDOES具有如下的独特性[2]:(1)分析样品材料的种类广,可对导体/非导体/无机/有机…膜层材料进行深度剖析,并可探测所有的元素(包括氢);(2)分析样品的厚度范围宽,既可对微米量级的涂层/镀层,也可对纳米量级薄膜进行深度剖析;(3)溅射速率高,可达到每分钟几微米;(4)基体效应小,由于溅射过程发生在样品表面,而激发过程在腔室的等离子体中,样品基体对被测物质的信号几乎不产生影响;(5)低能级激发,产生的谱线属原子或离子的线状光谱,因此谱线间的干扰较小;(6)低功率溅射,属层层剥离,深度分辨率高,可达亚纳米级;(7)因为采用限制式光源,样品激发时的等离子体小,所以自吸收效应小,校准曲线的线性范围较宽;(8)无高真空需求,保养与维护都非常方便。基于上述优势,GDOES被广泛应用于表征微米量级的材料表面涂层/镀层、有机膜层的涂布层、锂电池电极多层结构和用于其封装的铝塑膜层、以及纳米量级的功能多层膜中元素的成分分布[3-6],下面举几个具体的应用实例。2 GDOES深度剖析应用实例2.1 涂层的深度剖析用于材料表面保护的涂层或镀层、食品与药品包装的柔性有机基材的涂布膜层、锂电池的多层膜电极,以及用于锂电池包装的铝塑膜等等的膜层厚度一般都是微米量级,有的膜层厚度甚至达到百微米。传统的深度剖析技术,如AES,XPS和SIMS显然无法对这些厚膜层进行深度剖析,而GDOES深度剖析技术非常适合这类微米量级厚膜的深度剖析。图1给出了利用Horiba-Profiler 2(一款脉冲—射频辉光放电发射光谱仪—Pulsed-RF GDOES,以下深度谱的实例均是用此设备测量),在Ar气压700Pa和功率55w条件下,测量的表面镀镍的铁箔GODES深度谱,其中的插图给出了从表面到Ni/Fe界面各元素的深度谱,测量时间与深度的转换是通过设备自带的激光干涉仪(DIP)对溅射坑进行原位测量获得。从全谱来看,GDOES测量信号强度稳定,未出现溅射诱导粗糙度或坑道效应(信号强度随溅射深度减小的现象,见下),这主要是因为铁箔具有较大的晶粒尺寸。同时还可以看到GDOES可连续测量到~120μm,溅射速率达到4.2μm/min(70nm/s)。从插图来看, Ni的镀层约为1μm,在表面有~100nm的氧化层,Ni/Fe界面分辨清晰。图1 表面镀镍铁箔的GODES深度谱,其中的插图给出了从表面到Ni/Fe界面的各元素的深度谱图2给出了在氩-氧(4 vol%)混合气气压750Pa、功率20w、脉冲频率3000Hz、占空比0.1875条件下,测量的用于锂电池包装铝塑膜(总厚度约为120μm)的GODES深度谱,其中的插图给出了铝塑膜的层结构示意图[7]。可以看出有机聚酰胺层主要包含碳、氮和氢等元素。在其之下碳、氮和氢元素信号的强度先降后升,表明在聚酰胺膜层下存在与其不同的有机涂层—粘胶剂,所含主要元素仍为碳、氮和氢。同时还可以看出在粘胶剂层下面的无机物(如Al,Cr和P)膜层,其中Cr和P源于为提高Al箔防腐性所做的钝化处理。很明显,图2测量的GDOES深度谱明确展现了锂电池包装铝塑膜的层结构。实验中在氩气中引入4 vol%氧气有助于快速溅射有机物的膜层结构,同时降低碳、氮信号的相对强度,提高了无机物如铬信号的相对强度,非常适合于无机-有机多层复合材料的结构分析,而在脉冲模式下,选用合适的频率和占空比,能够有效地散发溅射产生的热量,从而避免了低熔点有机物的碳化。图2一款锂电池包装铝塑膜的GDOES溅射深度谱,其中的插图给出了铝塑膜的层结构示意图[7]2.2 纳米膜层及表层的深度剖析纳米膜层,特别是纳米多层膜已被广泛应用于光电功能薄膜与半导体元器件等高科技领域。虽然传统的深度剖析技术AES,XPS和SIMS也常常应用于纳米膜层的表征,但对于纳米多层膜,传统的深度剖析技术很难对多层膜整体给予全面的深度剖析表征,而GDOES不仅可以给予纳米多层膜整体全面的深度剖析表征,而且选择合适的射频参数还可以获得如AES和SIMS深度剖析的表层元素深度谱。图3给出了在氩气气压750Pa、功率20w、脉冲频率1000Hz、占空比0.0625条件下,测量的一款柔性透明隔热膜(基材为PET)的GODES深度谱,如图3a所示,其中最具特色的就是清晰地表征了该款隔热膜最核心的三层Ag与AZO(Al+ZnO)共溅射的膜层结构,如图3b Ag膜层的GDOES深度谱所示。根据获得的溅射速率及Ag的深度谱拟合(见后),前两层Ag的厚度分别约为5.5nm与4.8nm[8]。很明显,第二层Ag信号较第一层有较大的展宽,相应的强度值也随之下降,这是源于GDOES对金属膜溅射过程中产生的溅射诱导粗糙度所致。图3(a)一款柔性透明隔热膜GDOES深度谱;(b)其中Ag膜层GDOES深度谱[8]图4给出了在氩气气压650Pa、功率20w、脉冲频率10000Hz、占空比0.5的同一条件下,测量的SiO2(300nm)/Si(111)标准样品和自然生长在Si(111)基片上SiO2样品的GODES深度谱[9]。如果取测量深度谱的半高宽为膜层的厚度,由此得到标准样品SiO2层的溅射速率为6.6nm/s(=300nm/45.5s),也就可以得到自然氧化的SiO2膜层厚度约为1nm(=6.6nm/s*0.15s)。所以,GDOES完全可以实现对一个纳米超薄层的深度剖析测量,这大大拓展了GDOES的应用领域,即从传统的钢铁镀层或块体材料的成分分析拓展到了对纳米薄膜深度剖析的表征。图4 (a)SiO2(300nm)/Si(111)标准样品与(b)自然生长在Si(111)基片上SiO2样品的GDOES深度谱[9]3 深度谱的定量分析3.1 深度分辨率对测量深度谱的优与劣进行评判时,深度分辨率Δz是一个非常重要的指标。传统Δz(16%-84%)的定义为[10]:对一个理想(原子尺度)的A/B界面进行溅射深度剖析时,当所测定的归一化强度从16%上升到84%或从84%下降到16%所对应的深度,如图5所示。Δz代表了测量得到的元素成分分布和原始的成分分布间的偏差程度,Δz越小表示测量结果越接近真实的元素成分分布,测量深度谱的质量就越高。但是随着科技的发展,应用的薄膜越来越薄,探测元素100%(或0%)的平台无法实现,就无法通过Δz(16%-84%)的定义确定深度分辨率,而只能通过对测量深度谱的定量分析获得(见下)。图5深度分辨率Δz的定义[10]3.2 深度谱定量分析—MRI模型溅射深度剖析的目的是获取薄膜样品元素的成分分布,但溅射会改变样品中元素的原始成分分布,产生溅射深度剖析中的失真。溅射深度剖析的定量分析就是要考虑溅射过程中,可能导致样品元素原始成分分布失真的各种因素,提出相应的深度分辨率函数,并通过它对测量的深度谱数据进行定量分析,最终获取被测样品元素在薄膜材料中的真实分布。对于任一溅射深度剖析实验,可能导致样品原始成分分布失真的三个主要因素源于:①粒子轰击产生的原子混合(atomic Mixing);②样品表面和界面的粗糙度(Roughness);③探测器所探测信号的信息深度(Information depth)。据此Hofmann提出了深度剖析定量分析著名的MRI深度分辨率函数[11]: 其中引入的三个MRI参数:原子混合长度w、粗糙度和信息深度λ具有明确的物理意义,其值可以通过实验测量得到,也可以通过理论计算得到。确定了分辨率函数,测量深度谱信号的归一化强度I/Io可表示为如下的卷积[12]: 其中z'是积分参量,X(z’)为原始的元素成分分布,g(z-z’)为深度分辨率函数,包含了深度剖析过程中所有引起原始成分分布失真的因素。MRI模型提出后,已被广泛应用于AES,XPS,SIMS和GDOES深度谱数据的定量分析。如果假设各失真因素对深度分辨率影响是相互独立的,相应的深度分辨率就可表示为[13]:其中r为择优溅射参数,是元素A与B溅射速率之比()。3.3 MRI模型应用实例图6给出了在氩气气压550Pa、功率17w、脉冲频率5000Hz、占空比0.25条件下,测量的60 Mo (3 nm)/B4C (0.3 nm)/Si (3.7 nm) GDOES深度谱[14],结果清晰地显示了Mo (3 nm)/B4C (0.3 nm)/Si (3.7 nm) 膜层结构,特别是分辨了仅0.3nm的B4C膜层, B和C元素的信号其峰谷和峰顶位置完全一致,可以认为B和C元素的溅射速率相同。为了更好地展现拟合测量的实验数据,选择溅射时间在15~35s范围内测量的深度剖析数据进行定量分析[15]。图6 60×Mo (3 nm)/B4C (0.3 nm)/Si (3.7 nm) GDOES深度谱[14]利用SRIM 软件[16]估算出原子混合长度w为0.6 nm,AFM测量了Mo/B4C/Si多层膜溅射至第30周期时溅射坑底部的粗糙度为0.7nm[14],对于GDOES深度剖析,由于被测量信号源于样品最外层表面,信息深度λ取为0.01nm。利用(1)与(2)式,调节各元素的溅射速率,并在各层名义厚度值附近微调膜层的厚度,Mo、Si、B(C)元素同时被拟合的最佳结果分别如图7(a)、(b)和(c)中实线所示,对应Mo、Si、B(C)元素的溅射速率分别为8.53、8.95和4.3nm/s,拟合的误差分别为5.5%、6.7%和12.5%。很明显,Mo与Si元素的溅射速率相差不大,但是B4C溅射速率的两倍,这一明显的择优溅射效应是能分辨0.3nm-B4C膜层的原因。根据拟合得到的MRI参数值,由(3)式计算出深度分辨率为1.75 nm,拟合可以获得Mo/B4C/Si多层薄膜中各个层的准确厚度,与HR-TEM测定的单层厚度基本一致[15]。图7 测量的GDOES深度谱数据(空心圆)与MRI最佳拟合结果(实线):(a) Mo层,(b) Si层,(c) B层;相应的MRI拟合参数列在图中[15]。4 总结与展望从以上深度谱测量实例可以清楚地看到,GDOES深度剖析的应用非常广泛,可测量从小于1nm的超薄薄膜到上百微米的厚膜;从元素H到Lv周期表中的所有元素;从表层到体层;从无机到有机;从导体到非导体等各种材料涂层与薄膜中元素成分随深度的分布,深度分辨率可以达到~1nm。通过对测量深度谱的定量分析,不仅可以获得膜层结构中原始的元素成分分布,而且还可以获得元素的溅射速率、膜层间的界面粗糙度等信息。虽然GDOES深度剖析技术日趋完善,但也存在着一些问题,比如在GDOES深度剖析中常见的溅射坑底部凸凹不平的“溅射坑道效应”(溅射诱导的粗糙度),特别是对多晶金属薄膜的深度剖析尤为明显,这一效应会大大降低GDOES深度谱的深度分辨率。消除溅射坑道效应影响一个有效的方法就是引入溅射过程样品旋转技术,使得各个方向的溅射均等。此外,缩小溅射(分析)面积也是提高溅射深度分辨率的一种方法,但需要考虑提高探测信号的强度,以免降低信号的灵敏度。另外,GDOES深度剖析的应用软件有进一步提升的空间,比如测量深度谱定量分析算法的植入,将信号强度转换为浓度以及溅射时间转换为溅射深度算法的进一步完善。作者简介汕头大学物理系教授 王江涌王江涌,博士,汕头大学物理系教授。现任广东省分析测试协会表面分析专业委员会副主任委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会表面工程分会常务委员;《功能材料》、《材料科学研究与应用》与《表面技术》编委、评委。研究兴趣主要是薄膜材料中的扩散、偏析、相变及深度剖析定量分析。发表英文专著2部,专利十余件,论文150余篇,其中SCI论文110余篇。代表性成果在《Physical Review Letters》,《Nature Communications》,《Advanced Materials》,《Applied Physics Letters》等国际重要期刊上发表。主持国家自然基金、科技部政府间国际合作、广东省科技计划及横向合作项目十余项。获2021年广东省科技进步一等奖、2021年广东省高校科研成果转化路演赛“新材料”小组赛一等奖、2021年粤港澳高价值大湾区专利培育布局大赛优胜奖、2020年广东省高校科研成果转化路演赛“新材料”小组赛一等奖、总决赛一等奖。昆山书豪仪器科技有限公司总经理 徐荣网徐荣网,昆山书豪仪器科技有限公司总经理,昆山市第十六届政协委员;曾就职于美国艾默生电气任职Labview设计工程师、江苏天瑞仪器股份公司任职光谱产品经理。2012年3月,作为公司创始人于创立昆山书豪仪器科技有限公司,2019年购买工业用地,出资建造12300平方米集办公、研发、生产于一体的书豪产业化大楼,现已投入使用。曾获2020年朱良漪分析仪器创新奖青年创新入围奖;2019年昆山市实用产业化人才;2019年江苏省科技技术进步奖获提名;2017年《原子发射光谱仪》“中国苏州”大学生创新创业大赛二等奖;2014年度昆山市科学技术进步奖三等奖;2017年度昆山市科学技术进步奖三等奖;多次获得昆山市级人才津贴及各类奖励项目等。主持研发产品申请的已授权专利47项专利,其中发明专利 4 项,实用新型专利 25项,外观专利7项,计算机软件著作权 11项。论文2篇《空心阴极光谱光电法用于测定高温合金痕量杂质元素》,《Application of Adaptive Iteratively Reweighted Penalized Least Squares Baseline Correction in Oil Spectrometer 》第一编著人;主持编著的企业标准4篇;承担项目包括3项省级项目、1项苏州市级项目、4项昆山市级项目;其中:旋转盘电极油料光谱仪获江苏省工业与信息产业转型升级专项资金--重大攻关项目(现已成功验收,获政府补助660万元)、江苏省首台(套)重大装备认定、江苏省工业与信息产业转型升级专项资金项目、苏州市姑苏天使计划项目等;主持研发并总体设计的《HCD100空心阴极直读光谱仪》、《AES998火花直读光谱仪》、《FS500全谱直读光谱仪》《旋转盘电极油料光谱仪OIL8000、OIL8000H、PO100》均研发成功通过江苏省新产品新技术鉴定,实现了产业化。参考文献:[1] GRIMM, W. 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    增材制造常被称作3D打印,是一种从无到有逐层构建三维结构或组件的制造工艺。其原理是以计算机三维设计模型为蓝本,通过软件分层离散和数控成形系统,将三维实体变为若干个二维平面,利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、塑料等特殊材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成形,制造出实体产品。目前增材制造应用行业日益增多,包括航空航天,汽车制造,消费电子,生物医疗,工业设备等。增材制造工艺包括:粉床熔融成型,立体光刻工艺,熔融沉积成型,喷胶粘粉工艺等。相比于传统的减材制造方式,增材制造工艺具有低成本、高效益等优势,越来越受到各行业的青睐。但要成功地进行增材制造,前提是必须对组件的原材料(如金属粉末和聚合物粉末)进行表征筛选。为什么材料表征很重要?使用增材制造工艺生产的组件在性能上高度依赖于其基本的微结构,而微结构又取决于原材料(金属、聚合物)的性能和所使用的工艺条件。在工艺条件固定的情况下,最大的不确定性就来自于材料;材料性能不一致会导致组件成品的性能不一致。因此,要生产出质量一致的增材制造组件,制造商必须了解并优化材料的特性,例如金属粉末、聚合物粉末或其他材料(如陶瓷和聚合物树脂)。材料的哪些特性很重要?这取决于所采用的增材制造工艺和使用的材料类型。例如,在喷胶粘粉工艺和粉床熔融成型等金属粉床工艺中,材料的粒度和粒形是其关键特性,因为它们会影响粉末的流动和填充度。而在这些工艺中,材料的化学成分同样重要,尤其是金属粉末;粉末材料需满足指定的合金成分,这会直接影响成品的性能。晶体结构是金属粉末的另一个重要特性。因为在某些增材制造过程中,快速加热 - 冷却循环会引起物相变化并产生残余应力,进而影响组件的疲劳寿命等机械性能。另外,对于增材制造使用的聚合物材料,聚合结构(支化度、结晶度)可能会影响材料的液态和固态性能,包括粘度、模量以及热性能等。增材制造原材料表征方案在粉床熔融过程中,金属粉末层分布于制造平台上,被激光或电子束等选择性地熔化或熔融。熔化后平台将被降低,此过程将持续重复,直到制造完成。未熔融粉末将被去除,根据其状态重复使用或回收。因此,粉末层增材制造工艺的效率和成品组件的质量在很大程度上取决于粉末的流动行为和堆积密度。从新合金或聚合物开发到粉末回收,制造商必须在供应链的各个阶段对粉末性能进行表征。其中,激光衍射、自动图像分析、X 射线荧光和 X 射线衍射是用于表征增材制造粉末的四种常用关键分析技术。粒度分布及大小在粉床式增材制造工艺中,粒度分布会影响粉床的填充度和流动性,进而影响生产质量和最终组件的性能。为了测定增材制造使用的金属、陶瓷和聚合体粉末的粒度分布,全球粉末生产商、组件制造商以及机器制造商通常使用激光衍射技术来鉴定和优化粉末性能。使用激光粒度衍射仪Mastersizer 3000 系统或在生产线上使用在线Insitec 粒度测量系统,可在实验室环境中提供完整的高分辨率粒度分布结果。激光粒度仪Mastersizer 3000颗粒形状粒度和粒形直接影响粉床的致密度和粉末流动性。形状平滑规则的颗粒比表面粗糙、形状不规则的颗粒更容易流动和填充。增材制造商为保证所用颗粒具有规则形状,可使用 Morphologi 4 自动成像系统对金属、陶瓷和聚合物粉末的粒度和粒形进行分类和鉴定。该系统可将颗粒的长度、宽度等大小测量结果与圆度、凸曲度(粗糙度)等形状特征评估结果相结合,帮助制造商完成上述工作。Morphologi 4快速自动化粒度和粒形分析仪元素组成元素组成对于合金材料尤其重要,合金元素含量的微小变化都会影响其化学和物理性能,包括强度、硬度、疲劳寿命和耐化学性。为了检测这些变化以及污染物或夹杂物,并确定这些金属合金和陶瓷的元素成分,可使用 X 射线荧光 (XRF) 系统,比如 Zetium 和 Epsilon 等系统。而且,与其他技术相比,XRF 还能显著节省时间和成本。X射线荧光光谱仪Zetium台式能谱仪一体机Epsilon1微结构诸如物相成分、残余应力、晶粒大小和晶粒取向分布(织构)等微结构特性,也会影响成品组件的化学和机械性能。 为了分析这些微结构特性并控制成品组件的性能,制造商通常使用台式 X 射线衍射 (XRD) 系统分析金属的物相,比如 Aeris 系统。 如需获取有关材料在各种条件下的织构、晶粒尺寸和残余应力的更多信息,则可以使用多用途衍射仪,比如 Empyrean 衍射仪。 XRD 还广泛用于研究聚合物和陶瓷的结构和结晶度。 如要确定聚合物粉末的分子量和分子结构,则大多会使用凝胶渗透色谱 (GPC) 系统,比如 Omnisec 系统。台式X射线衍射仪Aeris马尔文帕纳科增材制造表征解决方案可用于: 确保始终如一的粉末供应防止产品质量波动 为采用不同撒布器或耙式设计的机器确定合适粉末 优化雾化条件以实现所需的粉末特性 预测并优化粉末堆积密度和流动特性 确保粉末具有正确的元素组成和相结构 确定制造组件的残余应力、应变和织构作者:马尔文帕纳科
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