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星球?胶囊?果冻?不,都不对,这些其实是扫描电子显微镜下的雾霾颗粒。昨日,西安交通大学师生将收集的西安雾霾颗粒,放大数十万倍呈现在记者眼前,复杂的形貌和成分令人震惊。http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154816568703.jpg硫酸盐颗粒http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154817343457.jpg富钛合包壳颗粒http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154818129466.jpg烟尘集合体颗粒http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154819219347.jpg铁氧化物颗粒http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154819840103.jpg未知颗粒http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154823437238.jpg附着的超细颗粒http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154824069781.jpg铁氧化物颗粒群http://www.tianjinwe.com/rollnews/201410/W020141023154824848817.jpg含铬、铅颗粒 星球?胶囊?果冻?不,都不对,这些其实是扫描电子显微镜下的雾霾颗粒。昨日,西安交通大学师生将收集的西安雾霾颗粒,放大数十万倍呈现在记者眼前,复杂的形貌和成分令人震惊。 好奇 雾霾到底是什么 师生研究了两个月 “很多人都知道雾霾,但雾霾到底是什么?”今年春季雾霾困扰时,西安交大微纳中心执行主任单智伟教授提出了这个问题,但周围没人能回答他。 “雾霾是什么成分?长什么样?”在单智伟指导下,研究生丁明帅和同学开始了一项特殊研究。他们3月至4月连续两个月,每天用硅片收集空气中沉降的颗粒物,然后通过扫描电子显微镜放大数万至数十万倍。 丁明帅说,他们从中选取了1081个颗粒分析,其中PM2.5颗粒494个。显微镜下的雾霾颗粒令他大开眼界。 分析 扬尘颗粒占比最高 主要是汽车尾气 根据形貌和成分,他们把空气颗粒分为七大类。占比最高的是扬尘颗粒,达到33.4%,主要成分是硅铝酸盐、富钙颗粒,形状极不规则。 其次是含硫颗粒,占14.8%。外形有的像盐粒,有的像绒球。“主要来源是汽车尾气。其中的硫酸物一旦进入空气中和水蒸气结合,易生成弱酸性物质,有腐蚀作用。”单智伟说。 燃煤飞灰和烟尘集合体的比例,分别占9.5%、6.1%。燃煤飞灰的形貌大多是规则的球形。他们认为,这两种成分应与煤炭和天然气燃烧有关。 还有一些成分来源很难确定,如硅氧化物、铁氧化物。 惊叹 外貌好奇特 含锌颗粒像一串葡萄 含微量元素颗粒最为奇特。其中含钛颗粒是半透明的球体,内部装满了钛氧化物微粒;含碲颗粒像长满枝杈的竹子,来源不明;含锌颗粒则像一串葡萄。 最让单智伟担心的是含铅、铬颗粒。“这种颗粒多次观察到。铅本身比重比较大,但与其他物质结合后,就像坐了小飞机,悬浮在空气中到处传播,对健康的危害尤其严重。” 他们还测试了一些颗粒的力学性能,发现部分颗粒硬度达到钢铁的5~10倍。颗粒内部也很奇特,把燃煤飞灰颗粒切开,内部全是泡状。 建议 锁定雾霾来源 采取措施降低危害 “明白了雾霾成分,就便于锁定来源,有针对性采取措施。”单智伟说。 他建议,对于扬尘颗粒,要通过立法规范建设行为;对于汽车尾气,可以加装装置进行有效过滤;对于燃煤飞灰和烟尘集合体,可采取新技术和调整能源结构加以解决。 单智伟还提醒,在关注健康危害的同时,也不要忽视PM2.5对工业的影响。“高硬度的颗粒可能给高精度机械设备带来损害,造成损失。要改进封装工艺、封装环境,降低雾霾对工业的影响。”
最近,有很多的老师和学生向实验室工作人员询问纳米颗粒用扫描电镜的能谱进行化学分析的问题,像这样的问题,我想做论坛上开展讨论,请各位大侠一起来给出你们的回答,谢谢!
最近实验室买了一批 PS 聚苯乙烯小球做实验模板,形状非常规则,直径也非常均匀,标称直径分别为 1.5 μm 和 10 μm 。为了验证其准确性,我们使用复纳科学仪器(上海)有限公司北京实验室的 Phenom 飞纳台式扫描电镜观察并统计。在本试验中,利用 Phenom 飞纳电镜的颗粒统计分析测量系统帮助我们获得了漂亮的统计结果,同时极大简化实验流程,加快了实验进度。下图为北京实验室的 Phenom 飞纳台式扫描电镜,小而精致,左边的显示器用于呈现样品在扫描电镜下的微观形貌,右边的电脑及软件可以做能谱分析,超大视野全景拼图,3D 粗糙度重建,纤维统计分析测量,颗粒统计分析测量,孔径统计分析测量等,每个软件在完成统计后,会输出相应的报告,本文截取颗粒统计分析测量系统的部分报告说明。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508261325_562983_2913526_3.jpg实验室的 Phenom 飞纳台式扫描电镜在使用颗粒统计分析测量系统之前,先借助扫描电镜观察 PS 聚苯乙烯小球的微观形貌。这个过程类似于搜集样本,借助 Phenom 飞纳电镜的光学导航,自动马达样品台,找样的过程非常简单。光学导航相当于有了地图,从而有了找到最佳位置的方向,自动马达样品台可以在瞬间将视野移动到需要观察位置,只需点击该位置一次。借助 Phenom 飞纳电镜颗粒统计分析测量系统可以一次处理大量数据,该软件最多可以一次读取 400 张扫描电镜图片,完成对所有图片的分析统计,给出统计结果的图表报告。如果一次需要几百张扫描图片作为样本的话,不用担心拍照取照时间过长,结合 Phenom 飞纳电镜超大视野全景拼图,可以自动完成拍照取照的功能,原因是飞纳电镜有光学导航,自动聚焦,和自动马达样品台,这些设计通过计算机的指令控制,可以自动连续扫描指定大小区域,每分钟可采集超过 100 张 1024 x 1024 分辨率的图像,这些图像自动存储在电脑的指定文件夹内,同时,这些图像可以自动拼合为一副全景图像。Phenom 飞纳电镜颗粒统计分析测量系统可以快速读取指定文件夹内的图像,即可以读取由 Phenom 飞纳电镜超大视野全景拼图自动采集的图像。因此可以快速处理样本量大的统计工作,节省人力。以下是本次实验中使用的 PS 聚苯乙烯小球在Phenom 飞纳台式扫描电镜下的部分图片,低倍下可以观察到小球的排列情况,高倍可以观察小球表面的细节。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508261328_562984_2913526_3.jpgPS 聚苯乙烯小球放大倍数:1万倍http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508261329_562985_2913526_3.jpgPS 聚苯乙烯小球放大倍数:2万倍样本准备好后,开始用 Phenom 飞纳电镜颗粒统计分析测量系统进行试验,我们最先使用标称直径 1.5 μm 的 PS 聚苯乙烯小球试验。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508261331_562986_2913526_3.png上图为标称直径 1.5 μm 的 PS 聚苯乙烯小球的识别效果,识别得非常完美,5 秒钟快速给出结果,同时给出关于该小球的众多如长轴,短轴,面积,周长等参数,大大方便了我们去识别买来的 PS 聚苯乙烯小球的质量。下图为其众多参数,可以看到该小球的平均直径为 1.4 μm,总的来说质量还不错。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508261331_562987_2913526_3.png[