飞纳台式场发射扫描电镜

2019 年 4 月 26 日，浙江大学吴浩斌老师课题组采购的飞纳台式场发射扫描电镜 Phenom LE 通过了安装验收，正式投入使用。这一年多的时间，吴浩斌老师课题组取得了丰硕的研究成果。

全新设计的电子光路、场发射灯丝，革命性的震动免疫与磁场隔离、稳定的真空系统，将台式扫描电镜的分辨率突破到 1.8 nm 以内，同时不受安装楼层、震动、磁场的限制。全自动的 15 秒抽真空系统，使得用户可以在 1 分钟内获取材料的形貌和成分信息。

飞纳台式电镜致力于最高分辨的台式扫描电镜，放大倍率也是台式电镜最高的，高达13万倍，分辨率达到10 nm，此外飞纳电镜更关注电镜的稳定性，设计为大于15年的使用寿命，以下即为飞纳台式扫描电镜在5万倍和10万倍的表现。

重庆中科院绿色智能研究所客户的样品主要为纳米纤维，纤维的直径在 50nm – 100nm 之间，样品使用飞纳台式扫描电镜分别拍摄了 110000 x，50000 x，20000 x 和10000x 。客户现场看到飞纳台式扫描电镜拍摄的 110000x 纳米纤维，很满意。

Phenom Pro （飞纳台式扫描电镜 专业版）是Phenom（飞纳）产品中最顶尖的型号，在继承了Phenom（飞纳）第一代（G1）产品操作方便、30秒快速成优质图像、售后无忧等优点的同时，电镜分辨率和图像质量显著提高。 采用了寿命高达1500小时的新一代CeB6灯丝和分辨率更高，功能更全的光学显微镜，提高后的光学显微镜有聚焦功能，放大倍数在20-120倍之间，具备明场和暗场两种模式。

现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤，如图 1 示意图所示。飞纳台式扫描电镜为各个环节的质量检测提供了最直观的形貌信息。

飞纳台式扫描电镜独有的低真空技术，能够最大限度的保持样品的形貌，低加速电压与CeB6灯丝结合，能够提供清晰的微观形貌。

在石油行业中，部分研究员需要分析研究凝胶的结构特征，观察凝胶中的纤维结构，组成形态，以及由哪些成分组成的。凝胶都是含水样品，含水量基本都在 90% 以上，有些类似清液，有些类似果冻状，常规的扫描电镜都是无法观测含水样品，但是如果把这些含水凝胶干燥处理后再观测，里面的结构又都被破坏了。如何实现扫描电镜观察含水样品，飞纳台式扫描电镜有一款特殊的样品杯可以实现这一要求。

化妆品是每个女孩子生活中的必需品，可是你知道化妆品中都是什么在起作用嘛？你知道化妆品的微观形貌是什么样嘛？今天飞纳台式扫描电镜带你去探索化妆品中的微观奥妙。

以下是飞纳台式扫描电镜观察润滑脂的方法。前处理的重点在于如何除掉基础油，用牙签取少量样品（米粒大小即可），置于丙酮中，搅拌溶解，放置 12 小时，然后离心，倒掉上清液，继续加入丙酮，放置 12 小时，倒掉上清液，重复 3 次以上，取沉淀物，放置在导电胶上，镀金后放入电镜里观测，找到清洗的比较彻底的地方，飞纳电镜的光学导航和自动马达样品台能够非常快速的找到位置。

飞纳台式扫描电镜独有的低真空技术，能够最大限度的保持样品的形貌，使得昆虫生物类样品不易变形，无需喷金可直接观察，低加速电压与CeB6灯丝结合，能够提供清晰的微观形貌。

飞纳台式扫描电镜独有的低真空技术，能够最大限度的保持样品的形貌，使得细胞类样品不易变形，低加速电压与CeB6灯丝结合，能够提供清晰的微观形貌。

秉承诸多飞纳电镜客户的殷切期盼，继大仓之后，飞纳电镜持续扩大投入研发，2016年底全新重磅推出Phenom Pro选配二次电子版本。此版本一出，令无数粉丝欢呼雀跃，纷纷要求寄样试测，笔者也是时至今日方才抽身为读者分享其精髓于一二。下面我们就来一探究竟，到底是什么新功能使这台飞纳台式扫描电镜足以号称台式扫描电镜中的“小钢炮儿”？答曰：天赋异禀，生而卓越！

相信有很多朋友经常经受牙病的困扰，牙髓炎、牙周炎、牙龈萎缩，牙齿过敏及牙菌斑等问题层出不穷。让我们利用飞纳台式扫描电镜从微观结构上来探寻牙病的根源吧。

随着近几年扫描电镜台式化，桌面化，电镜的操作维护也越来越简便，材料研发及品质控制方面，扫描电镜的使用率越来越高。锂电材料供应厂家在材料出厂后，材料各项指标如何，可以通过扫描电镜等仪器检测，是否在合理的波动范围内，应当有清晰的报告，并详细地告知电池厂。电池厂可配备扫描电镜、激光粒度分析仪等齐全的检测设备，建立材料分析数据库，形成自己的评价体系，从而有足够能力选择及鉴别适合电池生产的材料。如此，双方都能在锂电材料上把好关，创造出最佳的经济效益。锂离子电池的四大关键材料为正极材料、负极材料、电解液以及隔膜：

SED和BSD已经是所有电镜中常用于成像的两种探头，相辅相成完成了各类形貌表征、衬度区分等。两种探头虽然在功能上有重叠的部分，但也有各自的优势，对于一套完整的扫描电镜而言，两者往往缺一不可。之前我们讨论过BSD相对于SED的优势，主要体现在直观的相区衬度差异和较低的真空要求。那么SED相对于BSD的优势呢？且看以下两组照片（使用飞纳台式扫描电镜拍摄）：

飞纳台式扫描电镜在锂离子电池领域的最新应用——结合手套箱飞纳电镜手套箱版：市面上唯一一台可以放置在手套箱内进行工作的扫描电镜。锂电池材料在检测过程中，为了防止空气与锂电池材料的相互反应，往往需要在惰性气体环境下进行工作。氩（Ar）气手套箱是最常用的隔绝空气设备。飞纳电镜开创了扫描电镜在氩（Ar）手套箱内进行正常工作的先例。扫描电镜如何实现在氩（Ar）手套箱内进行正常工作？飞纳电镜自身的天然优势是基础：1.集成化程度高：占用空间小，主机尺寸仅为 286(w) x 566(d) x 495(h)，可放置在手套箱内；2.结构精简：除主机系统外，只需要配置一个外置隔膜泵，而隔膜泵管道可以通过 feedthrough连接到手套箱外部；3.系统安全性好：飞纳电镜采用 Linux 系统，无需担心系统遭到病毒破坏时，需将电镜取出修理；4.系统的防震性能：飞纳电镜工作时，全部电子光学元件连同样品杯是固定在一起的，外界的震动不会引起图像成像的模糊，完全可以放置在手套箱这种不是特别稳定的工作环境下；5.上提式舱门进样：相比于传统正面推拉式进样，或者侧窗快速进样口推拉式进样，飞纳电镜在进样时舱门是上提式打开的，这样不但节省了大量空间，用户还可以清楚看到装样的过程，飞纳电镜舱门设有保护装置，可以避免误操作；6.灯丝寿命长：用户可以连续使用数年而不需要更换灯丝，也就不需要将电镜从手套箱内取出；除了飞纳电镜自身的天然优势，飞纳电镜研发团队克服了在氩气环境下，高压部件火花放电的问题。扫描电镜在工作过程中，高压发生装置往往会产生数十千伏的高压，而氩气相比空气，更容易被电离，引起高压击穿，轻则影响高压的产生，重则损坏仪器元件。飞纳电镜氩（Ar）气体手套箱版成功地将所有高压发生元件束缚在耐高压树脂保护环境下，成功避免了氩（Ar）气体环境下高压不稳定的问题。

通常，台式扫描电镜（SEM）利用热电子源，在加热扫描电镜灯丝时发射电子。虽然工作原理是相同的，但不同的热电子源会表现出不同的性能。由于CeB6灯丝具有较高的亮度和较长的使用寿命，所以飞纳台式扫描电镜选择CeB6灯丝作为电子源。起到关键作用的参数之一是发射电流的稳定性。CeB6灯丝在稳定性方面的表现如何？如何使飞纳台式扫描电镜最大限度地发挥CeB6灯丝的潜力？这篇博客会帮助了解这些疑问。

飞纳台式扫描电镜独有的低真空技术，能够最大限度的保持样品的形貌，对于不导电的烟草/纸张样品不需要喷金，可直接观测，最大限度的保持样品的本来形貌与成分，低加速电压与CeB6灯丝结合，能够提供清晰的微观形貌。

印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB），是电子元件的母体，将各种元件等予以导通，组合形成系统成品。PCB 工艺已经发展数十年，但近年来，随着终端产品日趋轻薄短小， PCB 层数越来越多，特别是近年来随着环保的要求，对 PCB 提出了无铅工艺，使得 PCB 组装时需要的温度更高，PCB失效的情况更为常见。因此 PCB的可靠性研究与缺陷分析越来越受到高度重视。下面以几种常见分析为例，讲解飞纳台式扫描电镜在 PCB 行业的应用。

光子晶体光纤的生产中对光纤小孔的尺寸控制尤其重要，其严重影响着该光纤的性能。利用飞纳台式扫描电镜和其孔径统计分析测量系统可在生产流程中快速识别光纤中的孔洞，在低倍和高倍下孔洞边缘均可以识别准确清晰，并直接给出孔洞的面积，长轴，短轴，长宽比，平均直径等参数，为得到高质量的光子晶体光纤提供有力保障。

随着近几年扫描电镜台式化、桌面化，电镜的操作维护越来越简便，材料研发及品质控制方面，电镜的使用率也越来越高，而太阳能工厂工艺，组件，品保及研发等部门可配备扫描电子显微镜，建立材料分析数据库，形成自己的评价体系，从而有足够能力选择及鉴别来料的合格率，产品的良率等。

铅酸电池（VRLA），是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸电池的正负极材料均以铅为主，通过扫描电镜能观测正负极材料经过硫酸腐蚀后的形貌变化，控制生产管控以及缺陷研究。以下是使用飞纳台式扫描电镜拍摄的一系列铅酸电池正负极在没经过腐蚀和经过腐蚀的对比图，并研究其中的区别。

传统意义上来说扫描电镜即是新型的电子光学仪器。它具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点。数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中。随着各个学科的深入交叉，不同的需求越来越多，扫描电镜的附加功能也越来越多，例如，在扫描电镜上增加阴极荧光（CL）、冷热台、EBSD、电极插件等等，这些一般都是应用于科研工作中，而除此之外的针对不同样品的特殊要求的拓展却并不多。在台式扫描电镜中却有专门针对客户不同需求所设计的不同专业的软件，对于不同类型样品和要求的客户来说，大大提高了扫描电镜的拓展功能和使用效率，可以解决许多实际问题，因此在各行各业中应用越来越广泛。

飞纳台式扫描电镜的检测分辨率是10nm，对于精度要求为微米级别的厚度测量，完全能达到涂覆厚度、长度的测量要求，符合极片毛刺、电极卷绕/叠片后对齐度的检测。

对于常用的金属合金材料（Al，Ti，Fe和Ni），其材料性质和性能主要取决于金属材料组分，金相组织，关键微结构的分布。相比于传统方法使用的金相显微镜，飞纳台式扫描电镜不仅可以在更高倍数下进行观察，还可以使用3D形貌模式金相成像。

现在各种各样的电子产品，尤其手机、平板电脑等智能产品的普及，以及更新迭代的加速，也带动了PCB行业的产能，作为电子元器件的载体，PCB精度、密度也随着电子产品的发展越来越高，其制造难度也大大增加，这使得PCB制造过程中产生的问题也越来越多，要想在竞争激烈的PCB行业保持有利的地位，就需要借助一些先进的仪器来进行快速、准确、有效的分析，然后做相应的改善，其中扫描电镜在PCB工厂中越来越受欢迎。本文简要谈一下飞纳台式扫描电镜在PCB制造工厂的常规应用：

在刑侦中经常遇到各种各样的发泡塑料，通过利用飞纳台式扫描电镜观察发泡塑料中的微孔形态及能谱仪分析发泡塑料的成分可以有效地甄别不同的发泡塑料，从而为刑侦提供新的证据。发泡塑料是一类由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的高分子材料，如图 1，2 所示，其具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的塑料有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。

在研究开发新药剂时，对于载药微球的性质参数表征至关重要，一般采用扫描电镜（SEM）来表征。EM科特台式扫描电镜拥有高分辨率及简单快速的操作方式，能快速帮助用户找到想要观测的理想区域。

飞纳台式扫描电镜结合颗粒系统使用。利用颗粒分散仪，颗粒系统做出来的颗粒系统非常漂亮，每个颗粒都能读取出来。颗粒统计分析测量系统引起用户兴趣，用户是质控部，想利用颗粒系统找出团聚颗粒杂质。这正是颗粒系统另一优势：在规则的颗粒样品基础上找出不规则的颗粒。