微观解析

仪器信息网讯 2014年10月20日，由中国工程院、中国合格评定国家认可委员会、中国标准化协会、中国金属学会、国际钢铁工业分析委员会、中国钢研科技集团有限公司主办的&ldquo CCATM&rsquo 2014国际冶金及材料分析测试学术报告会&rdquo 之&ldquo 材料微观解析与失效分析&rdquo 会议在北京国际会议中心举行。 　　失效分析是指产品失效后，通过对产品及其结构、使用和技术文件的系统研究，从而鉴别失效模式、确定失效机理和失效演变的过程。失效分析对于提高产品质量和防止事故重演特别重要。失效分析工作是一个极其复杂的过程，它需要多学科相互交叉。主要分析内容包括断口分析、化学分析、金相显微分析、力学性能检查和无损探测等方面。 　　其中微观解析主要指断口分析中的微观分析和金相显微分析。在断口微观分析中，使用扫描电镜或透射电镜可观察微观断口的形貌，从而判断断裂失效机制。另外配合能谱分析仪还可以对断口的微区成分进行分析，以判断是否存在夹杂物、成分偏析等缺陷。 　　金相显微分析是指利用金相显微镜来观察和研究金属材料显微组织结构及分布的试验方法。是检查金属材料质量的好坏、热处理工艺质量评定的最直观、最准确的方法。 　　在本次会议中，武钢研究院孙宜强介绍了SPHC热轧板表面疤块缺陷分析 钢铁研究总院谢金鹏介绍了转向弯臂断裂失效原因分析 宝山钢铁股份有限公司王军艺介绍了火花塞膨胀槽脆性开裂失效分析 首钢通化钢铁集团韩德青介绍了隔热管断裂原因分析 钢铁研究总院郑凯介绍了某石化设备用 P201泵出口管道裂纹原因分析 马钢技术中心王德宝介绍了35CrMo高强度连接螺栓杯锥状断口失效分析 武汉钢铁集团公司研究院王志奋介绍了冷轧双相钢性能不合格原因分析 国家钢铁材料测试中心李云玲PSB1080 螺纹钢氢脆断裂分析 西安航空动力控制科技有限公司郭秀乔介绍了活门和衬套卡滞原因分析 江苏省宏晟重工集团有限公司乙海峰介绍了1Cr17Ni2钢热油泵泵轴断裂分析。 会议现场

仪器信息网讯 4月20日，由牛津仪器科技（上海）有限公司和中国科学技术大学共同主办的“中科大牛津仪器微观分析论坛”线上成功举办，中科大多位微观分析专家及牛津仪器的应用工程师们依次分享了近扫描电镜、透射电镜、EDS、EBSD、原子力显微镜等近20类主流微观表征技术及在材料、半导体、生命科学等热点领域的应用进展。作为同期重要内容，论坛也进行了明日之星奖学金颁奖仪式，仪器信息网网络讲堂栏目实时转播了本次论坛。牛津仪器中国区总裁 何峻 致辞开幕致辞中，牛津仪器中国区总裁何峻首先对中国科技大学的各位领导、老师、同学，以及在线各位同仁的参加及对牛津仪器的支持表示感谢。接着，分享了牛津仪器的发展历程，从六十余年前的马丁伍德爵士在英国创建，到发展成为一家销售服务网络遍布全球的跨国公司；从二十多年前正式进入中国市场，再到业务的飞速发展等。同时，牛津仪器也在不断履行对中国客户的承诺，不断加大在中国的投入，在过去一年里，通过加强应用、服务团队，成立专业的维修服务团队等措施大幅提升了对中国用户的支持能力。最后向获得本次“明日之星奖学金”的各位同学表示祝贺，希望籍此为各位同学的学业成功略尽绵薄之力，预祝各位同学在未来的学习和工作中可以取得佳绩。据中科大公共实验中心办公室主任周宏敏介绍，牛津仪器和中科大已有近八年的紧密合作，在合作过程中，帮助中科大在科研取得了丰硕的成果。从牛津仪器2014年在中科大设立“牛津仪器明日之星奖学金”至今，已有四十多位同学获得奖学金，获奖者涵盖了理化中心、工程与材料中心和微纳中心，去年也覆盖到了生命中心。本年度“明日之星奖学金”，经过评委的严格评审，最终颁发给8位同学，活动现场，中科大公共实验中心主任侯中怀教授为获奖者进行了颁奖。中科大校公共实验中心主任侯中怀教授为获奖学生颁发牛津仪器明日之星奖学金证书颁奖仪式后，围绕材料/半导体微观分析技术、生命科学微观分析技术两大主题，10位中科大微观分析专家、牛津仪器应用专家分别分享了精彩报告，近20类主流微观表征技术与材料、半导体、生命科学等热点领域应用在云端展开思维碰撞。以下为报告内容摘要，详细精彩内容，点击查看报告回放视频（回放视频即将上传）。材料/半导体微观分析技术系列报告中国科学技术大学理化科学实验中心工程师孙梅概要分享了原位液体透射电镜技术。技术概要方面主要列举了不同液体池构造基及其优缺点，组装方法。电子束的影响方面，主要介绍了化学成分变化及温度变化的影响。基于原位液体电镜刻蚀研究方面，主要介绍了采用非原位手段来证明原位结果有效性的相关案例。牛津仪器应用科学家马岚介绍了牛津仪器材料制备与材料表征技术。材料微纳加工制备方面，针对大尺寸样品，牛津仪器相关技术包括晶圆级别刻蚀、气体沉积等设备；针对小尺寸样品，则包括OmniProbe系列纳米操纵手等技术。材料表征方面，则主要分享了成分分析的EDS技术、结构表征的Raman、EBSD、物理性能的AFM等。中国科学技术大学微纳研究与制造中心工程师王秀霞分享了等离子体刻蚀技术及在微纳米加工中的应用。通过化学或物理方法在目标功能材料的表面进行选择性去除，最终形成所需的特定结构，是微纳加工技术中微纳米图形结构转移的主要方法。报告依次分享了等离子体刻蚀的基本原理、NRFC等离子体刻蚀设备与工艺，最后详细展示了等离子体刻蚀相关加工案例。中国科学技术大学 工程与材料科学实验中心高级工程师田杰详细分享了扫描电镜的结构、原理及应用。电子波长远小于可见光波长，用电子束作为照明源，可极大提高显微镜的分辨率，这成为电镜的理论基础。报告从光学显微镜分辨率极限讲起，通过对比光镜与电镜的比较，讲解了电镜的原理及结构。接着依次介绍了扫描电镜的形貌分析、扫描电镜的能谱应用、扫描电镜的EBSD应用等。生命科学微观分析技术系列报告中国科学技术大学生命科学实验中心晶体学平台主管朱中良分享了基于X-射线单晶衍射仪的薄膜样品自动测试平台的研制进展。薄膜样品自动测试平台的研制目的主要是基于现有X-射线单晶衍射仪实现生物结构组织晶体种类和晶体取向的分析。报告主要分享了该研制平台的空间匹配、精度、适应性控制程序等技术难点与对应解决方案、研制成果，以及研制测试平台的实际应用案例。牛津仪器应用科学家潘茗茗介绍了牛津仪器弱光检测及三维成像解决方案。牛津仪器旗下Andor拥有全球弱光探测、解析及成像系统制造技术，报告首先介绍了Andor弱光成像与光谱技术、Dragonfly高速显微成像系统、BC43台式共聚焦等产品技术的发展历程及在生命科学领域的应用进展。接着介绍了WITec生物拉曼快速成像系统在生物医学领域的优势与应用情况。中国科学技术大学生命科学实验中心显微成像平台主管刘振邦介绍了激光共聚焦显微镜成像技术及应用。激光共聚焦显微镜在生物及医学等领域的应用越来越广泛，已经成为生物医学实验研究的必备工具。报告依次分享了激光共聚焦显微镜的原理、结构，接着分别介绍了单光子激光共聚焦显微镜、双光子共聚焦显微镜的各自优势及应用进展。中国科学技术大学技术工程师唐培萍介绍了前沿透射电子显微成像技术在生命科学中的应用。经典生物电子显微成像技术方面，报告主要分享了负染色体制样技术、常温超薄切片技术的技术进展及对应技术流程。现代前沿电子显微成像技术方面，主要分享了时下应用火热的高分辨冷冻电镜技术和冷冻电镜断层成像与关联显微成像技术，并分享了两种技术优势、成像实验流程，以及系列典型应用案例。中国科学技术大学生命科学实验中心分子互作分析平台主管欧惠超分享了基于SPR技术的传感芯片的研制及其应用。SPR技术几乎可以检测多有的生物分子，而芯片则是SPR分子互相分析的关键载体。报告从rBSA羧基芯片制备与测试、高亲和力NTA芯片研究、高载量CN5芯片研究等方面详细介绍了团队基于SPR技术的传感芯片的研制及应用进展。中国科学技术大学生命科学实验中心质谱平台主管吴高分享了纳升液相色谱质谱联用仪常见故障分析及排除。纳升液相色谱质谱联用仪适用微量甚至痕量样品的分析。而仪器的日程维护保养对仪器的灵敏度、稳定性和使用寿命至关重要。报告分别针对色谱和质谱常见故障分别进行了解读，并逐一给出解决方案。相关经验包括样品前处理、使用的试剂纯度可以减少仪器发生堵塞几率；时刻观察仪器状态，对故障进行预排，可以极大降低故障率等。

自2009年建成，这个位于上海张江的巨大&ldquo 鹦鹉螺&rdquo ，5年间稳定释放&ldquo 创新之光&rdquo ，为1590个研究组，9225位慕名而来的科技人员照亮未知的微观世界，将百余篇科研论文送上包括《科学》《自然》等在内的国际著名学术杂志。奇迹的创造者&mdash &mdash 上海光源，这个我国迄今建成的规模最大的大科学装置和大科学平台，&ldquo 照亮&rdquo 5000多个科研课题，攒足劲儿孕育着参透微观世界之光! 　　开启中国科研新生代 　　&ldquo 它其实就是一台超级显微镜，或说高品质的巨型X光机，能观测到以前我们看不到的物质内部结构和变化过程。上海光源是目前世界上第三代同步辐射光源中性能最好的之一。&rdquo 上海光源国家科学中心(筹)(以下简称&ldquo 中心&rdquo )主任赵振堂对上海光源的介绍中，透出一股豪气。这是一个触探世界科技前沿的&ldquo 俱乐部&rdquo ，如果没有&ldquo 会员资格&rdquo ，就只能借助别国的设施，去参与最前沿的科技竞争，这令中国科学家难以大展身手。一大批以往无法在国内开展的实验，现在有了一个大有可为的研究平台。 　　清华大学的年轻结构生物学家颜宁体会颇深：解析蛋白质结构，离不开同步辐射光源。以前，她和学生要去日本光源收数据，样品运送就是大麻烦，而现在她们只需坐几个小时的高铁来上海就行了。最近，她的课题组解析了人体葡萄糖转运蛋白GLUT1的三维晶体结构，成果震动了世界结构生物界。&ldquo 若没有上海光源，这个成果问世至少拖延几个月。&rdquo 　　中国科学技术大学研究员李良彬重点研究软物质的材料结构、性能，大部分实验需要用到同步辐射光设备。2005年李良彬从荷兰国家原子和分子物理研究所读完博士后打算回国之际，就四处打听中国是否建设类似的设备和平台。当听说上海光源在建时，他欣然归国成为上海光源的第一批也是忠实的用户。&ldquo 经过五年多的发展，这里绝对可以和欧洲的同类平台相媲美!&rdquo 李良彬赞不绝口地说道，&ldquo 我回国的第一篇文章就借助于此，五年来我百分之八九十的文章都是依托于上海光源。&rdquo 　　生物大分子晶体学线站的工作人员汪启胜在一旁说：&ldquo 通过我们的平台对一个蛋白质分子做360度解析需要16分钟。&rdquo 怕记者不明白其中&ldquo 厉害&rdquo ，他又解释道：&ldquo 可能16分钟你们没概念，要知道利用传统X线，这样做下来可要整整两天，而且清晰度和可信度都相差很远呢!&rdquo 　　清华施一公教授在《科学》杂志发表的转录激活样效应蛋白特异性识别DNA的结构机理研究，被选为2012年&ldquo 中国科学十大进展&rdquo 哈尔滨工业大学黄志伟研究组对艾滋病病毒重要组成元件的解析 中科院物理所赵忠贤院士研究组发现了新型铁基硫族化合物超导体在高压下重新出现超导的新现象&hellip &hellip 这些世界重大科学研究成果的出现，离不开&ldquo 上海光源&rdquo 这个幕后英雄的协助。 　　每引出一束同步辐射光，就可照亮一个学科领域。5年多来，上海光源几乎每年都提供5000多小时的高质量同步辐射光，服务于生命、材料、环境、能源等众多学科。上海光源的实验用户，涵盖了国内结构生物学95%以上的相关研究组。目前，中国结构生物学已跨入世界一流水平，利用上海光源先后发表论文620多篇，包括《科学》《自然》《细胞》杂志论文33篇，《自然》和《细胞》子刊论文近60篇。 　　除了科学家在学科前沿取得重大突破，35家企业也在利用上海光源进行高技术研发。从美国回国创业的维亚生物科技有限公司总裁毛晨笑称，与包括诺华、罗氏、葛兰素史克在内的世界100多个制药公司开展外包合同服务，公司每年要做数百个药物靶标的研究，要解析1300个结构，一年产值达到两三亿元。维亚利用上海光源取得的癌症一期临床的大量结构技术数据，帮助了三家与其合作的新药研发企业在美国纳斯达克上市。上海美迪西生物医药有限公司利用上海光源每年不超过100个机时，却可以创造上千万人民币的经济效益，目前公司已有两种化合物进入新药临床试验阶段。 　　&ldquo 好钢用在刀刃上&rdquo 　　&ldquo 好钢用在刀刃上&rdquo ，如何提高设备使用效率成为建设管理者们的难题。造价14亿元人民币的上海光源，目前共有7个线站8个实验站，首批线站已通过专家评审的课题申请5406个。&ldquo 这8个实验站，每天的实验都安排得满满的，还有许多课题组在排队等候实验。今年下半年的机时安排表早在上半年就全部安排了。&rdquo 中心副主任何建华说。 　　瞄准世界同类装置前列，建立整套严格而灵活的运行机制和规章制度，让大型仪器设备使用公平、公正、高效。在每年的三月和九月有两次申请时间，使用者可以集中统一网上申请，上海光源为此成立了由约七十位一线专家组成的各线站用户专家工作组、三十位科学家组成的用户专家委员会，负责对申请者课题的评审和运行状态监督，进行课题分级，实现了&ldquo 课题申请&mdash 专家评审&mdash 机时分配&mdash 成果反馈&rdquo 的良性循环，保证重点课题有保障 普通课题不落下 管理有序可循，有章可依。 　　上海光源的机时管理在注重程序和秩序的同时，也有一定的灵活性，对于紧急突发事件，设有&ldquo 紧急课题机时&rdquo ，保证实验正常开展。中科院高福院士就是利用了&ldquo 紧急课题机时&rdquo ，对去年春天突发于江浙沪的禽流感毒株进行了结构分析，确立了这一鸟类流感其感染人的机制，为防控禽流感提供了理论基础。对于获得重大科技成果的研究人员，奖励约40个小时机时。这可是一件人人垂涎的&ldquo 奖励&rdquo 。何建华举例说，&ldquo 专注于蛋白质结构与功能研究的施一公教授，课题组曾经一年要去日本24次，现在一年只去3、4次，比以前方便太多了!&rdquo 　　最近，我国第三代同步辐射装置上海光源正在扩容：建成了专供蛋白质研究使用的5条光束线，并配套了6个实验站。与此同时，紧邻上海光源，又一个国家级科研中心&mdash &mdash 国家蛋白质科学中心· 上海也即将竣工。国家光子科学中心也同时在筹建中。另一大科学装置&ldquo X射线自由电子激光&rdquo 正在按计划实施推进，如果说上海光源能为人们拍摄分子照片，那么自由电子激光则能为人们拍摄分子电影&mdash &mdash 帮助科学家更原位、实时地看清微观世界的变化。 　　赵振堂说，上海光源一期建成时，仅有7条光束线站，到2020年，上海光源将有近40条光束线站向用户开放，届时每年可汇聚上万名科学家，基于光源开展科研工作，实验大厅、专业实验室、食堂、咖啡吧，随处都可能碰撞出学科交融的火花。&ldquo 我们的总体目标是：瞄准能源、环境、材料、凝聚态物理、地球科学、化学和生命科学等领域，解决前瞻性、关键科学技术问题，建设一批高性能光束线站，争取每年接待用户超过5千人，用户实验超过1万人次。&rdquo 相信，未来的上海光源会成为我国科技界热追的实验站。一个学科碰撞交融的科研新生态圈，将在&ldquo 鹦鹉螺&rdquo 的孕育下，逐步成形。

一、前期回顾 上期我们发现纸币防伪条之所以呈现不同色彩和形貌是因为特殊的微观结构所导致（详细情形见第三期文章），材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变。由于大部分读者在上期投票中选择【B选项：1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。】 那么今天笔者带领大家来一起探索优质大米（吃起来劲道的新米）和劣质大米（口感较差的陈米）在显微结构上有什么不一样。二、序 言金属的强度、韧性、脆性与它的微观组织结构有很大的联系：韧性强的金属材料会发生韧性断裂，在断口的断面会观察到有典型“韧窝”特征的韧性断裂区；脆性大的金属会发生脆性断裂，在断口的断面会观察到有典型“台阶”特征的解理断裂区。这些不同的断口形貌是由微小的热处理工艺或材料成分的微小差别所引起的，不同的微观组织形貌代表了不同的金属材料生产工艺。那么我们猜想：是否可以通过显微形貌分析来判断生长周期不一样、或者营养成分/化学物质不一样的农作物呢？三、大米断面显微形貌分析，大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌本期选择同种大米的两个不同时期（新米10元/斤、存放半年的陈米6元/斤）的样本进行微观形貌的拍摄，来研究放置时间长的大米除了靠气味和口感上的差异来区分外，是否可以通过材料显微分析的手段来进行辨别。 1. 大米断口分析 大米断口显微形貌图 如上图A所示，我们把大米粒掰断后可以看到大米粒断口是有形貌特征的。放大到100倍下如图B我们可以看到有类似金属沿晶断口及窝韧形貌特征的存在。图C是窝韧特征的细节放大图，可以发现是由10μm左右的一粒粒大米淀粉微粒组成的、断口高低起伏且小一点的淀粉微粒棱角分明。图D是大米内部淀粉复粒组成的，大米复粒表面比较光滑，复粒淀粉之间的交界面都很平滑，且复粒内不光有淀粉微粒，微粒之间还会有蛋白质存在（表面黑色条纹部位）。 从上图我们可以看出大米颗粒是由一粒粒淀粉微粒所组成的复粒淀粉粒所组成，当断裂部位是沿复粒淀粉截面扩展时，断口呈现平滑的沿晶裂纹特征；当断裂部位穿过复粒淀粉而扩展时，断口呈现穿晶断裂。 不同大米由于生长周期及成分都有差别，导致了淀粉微粒、淀粉复粒的形貌及它们之间的结合力各不相同，因此不同大米的断口形貌也完全不一样。 2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析 复粒淀粉穿晶断裂（左）和沿晶断裂（右）形貌差异对比 上图左是复粒淀粉断裂时的断口形貌，可以发现中间的淀粉微粒周围暗色的部分是大米内部的蛋白质，一个个淀粉微粒是由蛋白质连接起来的，其中画红圈的部分是大米内部的脂质颗粒，该颗粒在新大米断口处几乎没有，而在陈旧大米内部有很多，推测该脂质的析出导致了连接淀粉微粒的蛋白质发生了变化，导致大米复粒内部黏合力发生改变。上图右是大米淀粉复粒表明断口图，可以看出断口处非常平滑，正常情况下淀粉复粒间的结合能是远低于淀粉粒间内部结合能的，所以断裂一般都发生在淀粉复粒平滑处。 3. 新米与陈米断口微观形貌结构对比陈米（左）与新米（右）断口显微形貌差别 在显微镜下我们可以看到陈米断口（上图左）相较于新米断口（上图右）呈现更多的“窝韧”形貌特征，断裂面穿过了大米复粒淀粉。而新米大部分断口为“沿晶”解理，断裂面沿淀粉复粒扩展。拍摄结果表明正常新米内部的结合是复粒淀粉内部大于复粒淀粉边界的。随着大米放置时间的增长，米粒内部的化学物质发生了变化，导致复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变差，断裂裂纹面主要由从复粒淀粉边界扩展变为从复粒淀粉穿过后断裂。 四、后 记 “天空没有翅膀的痕迹，但是鸟儿却飞过”。不同于鸟儿在天空飞过没留下痕迹，任何材料的生产和合成所经过的工艺都会在材料内部留下显微痕迹，通过显微技术来辨别材料的显微形貌/结构的特征，可以轻易的判断出材料的生产工艺及历程。例如现阶段人们已经开始利用显微镜来鉴别区分不同植物、动物的品种，从而为原材料把控、溯源、生产过程质控提供了重要指导依据。 下期主题（动物）三选一： A、蝴蝶翅膀在阳光下产生绚丽颜色的原因。B、年轻人及老年人头发表面及断面的形貌差异。C、过期变质食物中的细菌。

引子 各位看官，小编今天出一道竞猜题，请问上图欧波同LOGO是用什么材料做成的？小编声明在先，猜对没奖。前期回顾 书归正传，前两期内容我们通过显微分析技术，探索了2009版的美元防伪蓝条和我们的粮食——大米的微观结构，本期我们的题目是【‘蝶’影重重】。序言 还记得我们第三期节目中美元防伪蓝条么？那一期我们通过显微分析美元MOTION安全线解开了微透镜阵列成像技术之谜。小编觉得呢，人不能只为money活着，还要有诗和远方，春天到了，没事多出去走走，看看这美丽多彩的世间万物，比如说——蝴蝶。蝶儿为什么这样‘炫’？ 先来看看小编的这只蝴蝶标本吧 剪取翅膀黄色和绿色部分，置于偏光显微镜和扫描电镜内观察，结果如下：偏光显微镜下，我们的蝴蝶翅膀上可以看到绿色翅膀部分有好多鳞片紧密排列，而鳞片上还有微细的结构，是不是还有更小的结构呢？这些细小结构对发光有没有影响呢？我们随后用ZEISS场发射扫描电镜进行超低电压观察（原因是蝴蝶翅膀不导电、怕辐照、观察原始形貌又不能喷金）。扫描电镜下图像 绿色部分 图A中可以发现蝴蝶翅膀上鳞片鳞次栉比，且有分层，上层鳞片局部放大（图B、图C）清楚可见鳞片上有很多脊脉和微小凹坑。 黄色部分 黄色部分微细结构明显与绿色的结构不同，排列紧密呈条纹状的脊脉（图B、图C）。这些结构难道就是蝶儿这么“炫”的原因？原理解析 其实呢，自然界生物的色彩原理有科学家研究过，有兴趣的朋友可以自行度娘或Google。对于蝴蝶来说，它身上斑斓的色彩来源于鳞片内含有的色素和鳞片的这些细微结构，称之为鳞片的化学色和结构色，色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收，而结构性色彩，其原理是利用周期性结构，即光子晶体，对光的反射、透射等进行调控。 所谓化学色，也叫色素色是指鳞片由于含有不同的色素而显现出不同的颜色。蝴蝶翅膀的色素一般有黑色素(melanins)，黄酮类物质(flavonoids)，蝶呤(pterins)和眼色素(ommochromes)等四种。比如，蝶呤可以增强光线在单个鳞片里的反射，因而蝶呤含量高的鳞片会表现艳丽的色彩；而黑色素是高分子聚合物，会同时吸收UV和可见光，一般表现为蝴蝶翅膀斑斓花纹底下默默付出的黑色和深棕色的背景。每片鳞片都是由一个表皮细胞产生的，有自己独特的颜色，各色的鳞片们像瓦片一样彼此重叠，拼凑出眼点，条纹和渐变色等等图案（见下图）。 结构色是鳞片表面的微观物理结构产生的。这些微观结构，比如鳞片内的多层片状薄膜（也叫肋状结构，肋片），使光波发生干涉、衍射和散射而产生了比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩可以因不同视距、视角等因素而变化，泛着金属般的光泽，又称为彩虹色。几乎没有蝴蝶不具有结构色，尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。比如这只来自印尼的爱神凤蝶（见下图）。 这种现象原理是什么呢？我们都知道，光从一种介质进入到另一种介质，会同时发生光的反射和折射。如果一束自然光（白光）进入一个厚度为d的薄膜，会在薄膜的上表面发生一次反射，同时折射进入薄膜。由于白光是由各色光组成的，各色光的折射角不一样，第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面，又会发生一次反射和折射，若存在多个薄膜则依次类推。这样，各色光线的第二次反射光线，和它们的第一次反射光线，频率相同，传播方向相同，具有了干涉的基本条件。而当同样波长的光发生相长干涉时，所产生的光亮度则是色素发光没法儿比的。【上图：白光遇到薄膜时发生的折射和反射。下图：当两列相干光波相遇时，如果位相差异为波长的整数倍，那么它们的波峰会和波峰相遇，波谷会和波谷相遇，光波的振幅变大，亮度提高，这种现象叫做相长干涉（constructive interference）。图片来自HowStuffWorks】 后记总之，鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹，而结构色，则赋予静止花纹以生命，让它随着光线发生动态的变化。正是这两种色彩的水乳交融，让自然界造就出那么多色彩斑斓的蝴蝶。刚开始的无奖问答大家想必有答案了吧？对！是蝴蝶翅膀！下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

引子各位看官，小编今天出一道竞猜题，请问上图欧波同LOGO是用什么材料做成的？小编声明在先，猜对没奖。前期回顾书归正传，前两期内容我们通过显微分析技术，探索了2009版的美元防伪蓝条和我们的粮食——大米的微观结构，本期我们的题目是【‘蝶’影重重】。序言 还记得我们第三期节目中美元防伪蓝条么？那一期我们通过显微分析美元MOTION安全线解开了微透镜阵列成像技术之谜。小编觉得呢，人不能只为money活着，还要有诗和远方，春天到了，没事多出去走走，看看这美丽多彩的世间万物，比如说——蝴蝶。蝶儿为什么这样‘炫’？ 先来看看小编的这只蝴蝶标本吧 剪取翅膀黄色和绿色部分，置于偏光显微镜和扫描电镜内观察，结果如下：偏光显微镜下图像偏光显微镜下，我们的蝴蝶翅膀上可以看到绿色翅膀部分有好多鳞片紧密排列，而鳞片上还有微细的结构，是不是还有更小的结构呢？这些细小结构对发光有没有影响呢？我们随后用ZEISS场发射扫描电镜进行超低电压观察（原因是蝴蝶翅膀不导电、怕辐照、观察原始形貌又不能喷金）扫描电镜下图像绿色部分图A中可以发现蝴蝶翅膀上鳞片鳞次栉比，且有分层，上层鳞片局部放大（图B、图C）清楚可见鳞片上有很多脊脉和微小凹坑。黄色部分 黄色部分微细结构明显与绿色的结构不同，排列紧密呈条纹状的脊脉（图B、图C）。这些结构难道就是蝶儿这么“炫”的原因？原理解析 其实呢，自然界生物的色彩原理有科学家研究过，有兴趣的朋友可以自行度娘或Google。对于蝴蝶来说，它身上斑斓的色彩来源于鳞片内含有的色素和鳞片的这些细微结构，称之为鳞片的化学色和结构色，色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收，而结构性色彩，其原理是利用周期性结构，即光子晶体，对光的反射、透射等进行调控。所谓化学色，也叫色素色是指鳞片由于含有不同的色素而显现出不同的颜色。蝴蝶翅膀的色素一般有黑色素(melanins)，黄酮类物质(flavonoids)，蝶呤(pterins)和眼色素(ommochromes)等四种。比如，蝶呤可以增强光线在单个鳞片里的反射，因而蝶呤含量高的鳞片会表现艳丽的色彩；而黑色素是高分子聚合物，会同时吸收UV和可见光，一般表现为蝴蝶翅膀斑斓花纹底下默默付出的黑色和深棕色的背景。每片鳞片都是由一个表皮细胞产生的，有自己独特的颜色，各色的鳞片们像瓦片一样彼此重叠，拼凑出眼点，条纹和渐变色等等图案（见下图）。 结构色是鳞片表面的微观物理结构产生的。这些微观结构，比如鳞片内的多层片状薄膜（也叫肋状结构，肋片），使光波发生干涉、衍射和散射而产生了比化学色更加绚丽的颜色。这些色彩可以因不同视距、视角等因素而变化，泛着金属般的光泽，又称为彩虹色。几乎没有蝴蝶不具有结构色，尤其是闪蝶科和凤蝶科的蝴蝶。比如这只来自印尼的爱神凤蝶（见下图）。 这种现象原理是什么呢？我们都知道，光从一种介质进入到另一种介质，会同时发生光的反射和折射。如果一束自然光（白光）进入一个厚度为d的薄膜，会在薄膜的上表面发生一次反射，同时折射进入薄膜。由于白光是由各色光组成的，各色光的折射角不一样，第一次折射就将赤橙黄绿青蓝紫不同波长的光分离出来了。这些不同波长的光再遇到薄膜的下表面，又会发生一次反射和折射，若存在多个薄膜则依次类推。这样，各色光线的第二次反射光线，和它们的第一次反射光线，频率相同，传播方向相同，具有了干涉的基本条件。而当同样波长的光发生相长干涉时，所产生的光亮度则是色素发光没法儿比的。【上图：白光遇到薄膜时发生的折射和反射。下图：当两列相干光波相遇时，如果位相差异为波长的整数倍，那么它们的波峰会和波峰相遇，波谷会和波谷相遇，光波的振幅变大，亮度提高，这种现象叫做相长干涉（constructive interference）。图片来自HowStuffWorks】 后记总之，鳞片的化学色构成蝴蝶静态的美丽花纹，而结构色，则赋予静止花纹以生命，让它随着光线发生动态的变化。正是这两种色彩的水乳交融，让自然界造就出那么多色彩斑斓的蝴蝶。刚开始的无奖问答大家想必有答案了吧？对！是蝴蝶翅膀！下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

这里是北京雁栖湖畔的怀柔科学城。群山环绕中，一个圆环状的大科学装置静静矗立其间。它是被公众亲切地称为“放大镜”的高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，简称HEPS）。提起光源，你的脑海中会浮现出灯泡的画面吧，于是把HEPS想象成一个“大型灯泡”。其实不然。这里的“高能”可不是“前方高能”里的那个“高能”，而是指物理学中探索微观世界物质探针所具有的高能量。据HEPS工程总指挥潘卫民研究员介绍，从高空俯瞰，HEPS整体建筑形似一个放大镜，设计寓意为“探索微观世界的利器”。“通俗地讲，你可以把HEPS视为一个具有超精密、超快、超穿透能力的巨型X光机。”潘卫民说。作为国家“十三五”重大科技基础设施，HEPS由加速器、光束线站及配套设施等组成，总建筑面积约12.5万平方米。周长约1.5千米的主体环形建筑，如同放大镜的镜框，里面安装有储存环加速器、光学元件、衍射仪等科学仪器。其中的储存环里，分布着2400多块磁铁及各类高精尖设备。“同步辐射是指接近光速的带电粒子在做曲线运动时沿切线方向发出的电磁辐射，也叫作同步光。为了研究材料内部结构与变化的过程，科研人员需要借助强力的科研装置进行探测解析。”中科院高能物理研究所副所长、HEPS工程常务副总指挥董宇辉研究员说，作为研究物质内部结构的平台，HEPS能对物质内部进行多维度扫描，“HEPS运行的首要目标，就是提供高能、高亮度的硬X射线。”产生X射线的常见方式有两种：一是用加速后的电子轰击金属靶，产生X射线；二是在同步辐射装置中，当电子以接近光速的速度“飞行”时，会在磁场作用下发生曲线运动，沿着弯转轨道切线方向发射连续的电磁辐射。“这就像下雨时，我们快速转动雨伞，沿着雨伞边缘的切线方向会飞出一簇簇水珠。”董宇辉说，与常规X射线相比，同步辐射光源产生的同步辐射光频谱更宽、亮度更高、相干性和准直性更好。同步辐射光源根据加速器中电子的能量，可以分为低、中、高三种，各有侧重。董宇辉介绍，HEPS侧重于对微观结构及演变的多维度、实时、原位表征，可用于航空发动机单晶叶片等工程材料结构的多维度表征和1微米量级蛋白质分子结构演变表征等。“作为探测物质结构的探针，X射线的光源亮度是最为关键的指标——更高的亮度能将物质内部的微观结构‘看’得更清楚。因此，获得更高亮度的X射线源一直是科学家孜孜以求的目标。”多年来，我国持续发展同步辐射光源，有力支撑了国内基础科学的发展。但我国目前所拥有的同步辐射装置均处于中、低能区，能区地域分布、光谱亮度等还满足不了经济发展和国家战略需求。建设更高亮度的第四代高能同步辐射光源，成为潘卫民、董宇辉等我国当代“追光人”的一大愿望。2008年，HEPS科研团队就开始对我国建设HEPS的必要性和可行性进行论证。此后经过近十年攻关，科研人员成功完成关键技术攻关和样机研制任务，具备了建设先进高能同步辐射光源的能力。2019年6月，HEPS开工启动，建设周期6.5年，预计将于2025年12月底竣工。建成后，它将在材料科学、化学工程、能源环境、生物医学、航空航天等众多领域大显身手。2021年6月28日，HEPS首套科研设备——电子枪（直线加速器端头，即加速电子产生的源头）安装完成，标志着HEPS工程正式进入设备安装阶段。目前，HEPS各建筑单体已陆续交付设备安装。可以预见，3年后，全球“最亮”的光源将照亮微观世界物质的结构奥秘。（光明日报记者 张亚雄）HEPS效果图（人视图）HEPS效果图（白天）HEPS存储环周期单元mockup模型（HEPS-TF项目支持）

一、前期回顾 上期我们发现纸币防伪条之所以呈现不同色彩和形貌是因为特殊的微观结构所导致（详细情形见第三期文章），材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变。由于大部分读者在上期投票中选择【B选项：1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。】 那么今天笔者带领大家来一起探索优质大米（吃起来劲道的新米）和劣质大米（口感较差的陈米）在显微结构上有什么不一样。二、序 言金属的强度、韧性、脆性与它的微观组织结构有很大的联系：韧性强的金属材料会发生韧性断裂，在断口的断面会观察到有典型“韧窝”特征的韧性断裂区；脆性大的金属会发生脆性断裂，在断口的断面会观察到有典型“台阶”特征的解理断裂区。这些不同的断口形貌是由微小的热处理工艺或材料成分的微小差别所引起的，不同的微观组织形貌代表了不同的金属材料生产工艺。那么我们猜想：是否可以通过显微形貌分析来判断生长周期不一样、或者营养成分/化学物质不一样的农作物呢？三、大米断面显微形貌分析，大米淀粉形貌及淀粉复粒形貌本期选择同种大米的两个不同时期（新米10元/斤、存放半年的陈米6元/斤）的样本进行微观形貌的拍摄，来研究放置时间长的大米除了靠气味和口感上的差异来区分外，是否可以通过材料显微分析的手段来进行辨别。 1. 大米断口分析大米断口显微形貌图 如上图A所示，我们把大米粒掰断后可以看到大米粒断口是有形貌特征的。放大到100倍下如图B我们可以看到有类似金属沿晶断口及窝韧形貌特征的存在。图C是窝韧特征的细节放大图，可以发现是由10μm左右的一粒粒大米淀粉微粒组成的、断口高低起伏且小一点的淀粉微粒棱角分明。图D是大米内部淀粉复粒组成的，大米复粒表面比较光滑，复粒淀粉之间的交界面都很平滑，且复粒内不光有淀粉微粒，微粒之间还会有蛋白质存在（表面黑色条纹部位）。 从上图我们可以看出大米颗粒是由一粒粒淀粉微粒所组成的复粒淀粉粒所组成，当断裂部位是沿复粒淀粉截面扩展时，断口呈现平滑的沿晶裂纹特征；当断裂部位穿过复粒淀粉而扩展时，断口呈现穿晶断裂。 不同大米由于生长周期及成分都有差别，导致了淀粉微粒、淀粉复粒的形貌及它们之间的结合力各不相同，因此不同大米的断口形貌也完全不一样。 2. 复粒淀粉沿晶/穿晶断口形貌分析复粒淀粉穿晶断裂（左）和沿晶断裂（右）形貌差异对比 上图左是复粒淀粉断裂时的断口形貌，可以发现中间的淀粉微粒周围暗色的部分是大米内部的蛋白质，一个个淀粉微粒是由蛋白质连接起来的，其中画红圈的部分是大米内部的脂质颗粒，该颗粒在新大米断口处几乎没有，而在陈旧大米内部有很多，推测该脂质的析出导致了连接淀粉微粒的蛋白质发生了变化，导致大米复粒内部黏合力发生改变。上图右是大米淀粉复粒表明断口图，可以看出断口处非常平滑，正常情况下淀粉复粒间的结合能是远低于淀粉粒间内部结合能的，所以断裂一般都发生在淀粉复粒平滑处。 3. 新米与陈米断口微观形貌结构对比陈米（左）与新米（右）断口显微形貌差别 在显微镜下我们可以看到陈米断口（上图左）相较于新米断口（上图右）呈现更多的“窝韧”形貌特征，断裂面穿过了大米复粒淀粉。而新米大部分断口为“沿晶”解理，断裂面沿淀粉复粒扩展。拍摄结果表明正常新米内部的结合是复粒淀粉内部大于复粒淀粉边界的。随着大米放置时间的增长，米粒内部的化学物质发生了变化，导致复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变差，断裂裂纹面主要由从复粒淀粉边界扩展变为从复粒淀粉穿过后断裂。 四、后 记 “天空没有翅膀的痕迹，但是鸟儿却飞过”。不同于鸟儿在天空飞过没留下痕迹，任何材料的生产和合成所经过的工艺都会在材料内部留下显微痕迹，通过显微技术来辨别材料的显微形貌/结构的特征，可以轻易的判断出材料的生产工艺及历程。例如现阶段人们已经开始利用显微镜来鉴别区分不同植物、动物的品种，从而为原材料把控、溯源、生产过程质控提供了重要指导依据。 下期主题（动物）三选一： A、蝴蝶翅膀在阳光下产生绚丽颜色的原因。B、年轻人及老年人头发表面及断面的形貌差异。C、过期变质食物中的细菌。

探索固液界面微观结构 材料的物理化学性质不仅由其内部的组分、结构决定，而且与其周围的介质环境及表界面性质息息相关。而水作为最常见的介质环境，不仅与材料产生多种不同的作用力，如亲水作用力、疏水作用力，甚至会与材料发生各种物理和化学过程，从而对材料的性能产生重要影响。因此，在分子层面解析水与材料表面的相互作用与化学过程，对深入研究材料的表界面性质、形成机理具有重要的推动作用，同时有助于指导人们开发更好的材料与器件。 岛津 SPM-8100FM 图1 岛津SPM-8100FM 当前市场上扫描探针显微镜（SPM）有多个品牌，大多数都是使用调幅模式（AM），但是在原理上调频模式（FM）可以获得更高的图像分辨率。岛津SPM-8000FM就是采用调频检测方法，成为世界上首个商品化调频模式的扫描探针显微镜（注：原子力显微镜只是扫描探针显微镜的一种），并荣获2014年第57届“十大新产品奖”。而SPM-8100FM为SPM-8000FM的升级款，与之相比不仅分辨率有了进一步的提升，稳定性也得到了大幅提升。它不仅在大气及液体环境中达到了超高分辨率的观察，还实现了对固液界面的水化层作用或溶剂化作用层的观察，恰好适用于水-材料表界面性质的研究。下面小编就向大家介绍岛津SPM-8100FM（图1）在研究水与不同材料表界面作用中的应用。 采用SPM-8100FM 测试样品 图2 固定在液体池中三个样品的光学图片 小编通过三种不同的样品向大家展示：亲水的云母片、疏水的高定向热解石墨（HOPG）以及可以与水发生反应的方解石（图2）。采用SPM-8100FM的调频模式即可对样品的固液界面进行Z-X方向测试，也就是测试垂直于样品表面的水分子排布，测试示意图如图3所示。 图3 液体样品池测试示意图 测试结果 图4 测试所得三种体系的SPM图及水分子分层信息 所得结果（图4）中的下方黑色区域为固相（即方解石、云母和HOPG），紧靠其上表面的规整区域就是排布在固相表面的水分子层，图中红色虚线框标记的就是一个水分子哦。仔细对比，我们可以发现方解石和云母表面的水分子排布十分相似，但与HOPG表面的水分子排布相差很大。 对三者进行定量分析可知，第一层水分子距方解石、云母及HOPG的表面距离分别为0.15nm 、0.21nm 和0.38nm ，而第二层水分子的距离分别为0.34nm 、0.35nm 和0.92nm。有力地证实了水分子易在亲水材料表面铺展，而在疏水表面具有较大的水分子层间距，这也是水在普通纸张和荷叶表面具有不同铺展性的原因。 撰稿人：刘仁威

质谱成像（MSI）作为一种新兴的分子成像工具，凭借其高灵敏度、特异性及无需标记等优势，已经在生物医学研究领域展现了巨大潜力。其可以直接获取分子轮廓，并直观地显示每种离子化化合物在样品（尤其是生物组织）中的空间分布。作为探索空间多组学最有前途和最有发展前景的技术之一，MSI 不仅能定位药物和代谢物的分布，还能深入了解疾病进展和药物干预背后的表型变化。本文将结合多种质谱成像技术，包括常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像、基质辅助激光解吸电离质谱成像、解吸电喷雾离子化质谱成像、飞秒激光电离成像质谱、离子迁移率分离、飞行时间二次离子质谱、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱、成像质谱显微镜等技术，深入探讨了其在肿瘤研究、药物代谢分析和单细胞研究中的突破性成果。◆ 常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术 由中国科学技术大学国家同步辐射实验室潘洋等的研究团队，共同发展的常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术（t-AP-LDI/PI-MSI）新方法，能够在无需复杂样品前处理的情况下，实现对生物组织中多种内源性化合物的原位可视化分析。该技术结合了透射式激光解吸电离和紧凑型后紫外光电离装置，显著提高了空间分辨率和灵敏度。在复杂临床样本分析中，t-AP-LDI/PI-MSI被用来分析肿瘤组织的代谢物分布，揭示了黑素瘤微环境的代谢异质性，这为深入了解肿瘤发生的复杂分子机制具有很大的参考价值。点击了解最新进展~◆ 基质辅助激光解吸电离质谱成像技术 （→点击查看相关仪器）基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）是一种经典的技术，通过在样品表面添加基质，使得样品在激光照射下能够能够高效地解吸和电离组织样品中小分子代谢物、脂质和蛋白质。MALDI-MSI在肿瘤标志物发现、药物分布研究等方面应用广泛，为生物内源性化合物的直接鉴定和定位提供了强有力的支持。已有研究使用不同的纳米材料作为衬底，从而显著提高分析物的解吸电离效率和检测灵敏度。此外，MALDI-MSI还被成功应用于单细胞分析，通过优化样品制备和基质选择，能够在单细胞水平上检测代谢物和脂质，这对于细胞异质性研究具有重要意义。例如，杭纬等相继研发出的质谱仪器能够实现单细胞内药物分子的3D成像分析，揭示了抗癌药物诱导癌细胞凋亡的动态过程。蔡宗苇等研发出冰冻3D细胞微球方法用于MSI分析，并结合代谢组学揭示了环境污染物对细胞球增殖的影响。点击了解最新进展~◆ 解吸电喷雾离子化质谱成像技术 解吸电喷雾离子化质谱成像（DESI-MSI）是一种无需样品前处理的即时质谱成像技术，可在大气压下进行快速、直接的化学成分分析。近年来，DESI-MSI在临床诊断中的应用逐渐增多，能够在手术过程中实时识别癌组织边界，为外科医生提供重要的指导信息。此外，DESI-MSI在环境科学中也展现出潜力，尤其是在分析复杂环境基质中的污染物时，DESI-MSI能够快速、准确地检测和定位多种化学物质。贺玖明团队还开发出基于AFADESI-MSI技术的空间分辨代谢组学新方法，揭示肿瘤转移机制，建立了以空间分辨代谢组学技术为特色的代谢研究平台。点击了解最新进展~◆ 飞秒激光电离成像质谱技术 飞秒激光电离成像质谱（fs-Laser Ionization Imaging Mass Spectrometry）技术凭借其超快激光脉冲和精确的电离能力，在质谱成像领域独树一帜。该项技术可高效分析热敏性和易碎性样品，超越了传统光学显微镜的分辨率限制。通过微米级分辨率进行激光烧蚀和质谱仪的软电离源，其能够鉴别和分析生物分子和其他微观物质，在分子水平上揭示样品的化学组成和空间分布，推进了多个研究领域的进展。其已经能够在亚细胞水平上进行高分辨率质谱成像，为细胞生物学、神经科学等领域的研究提供了前所未有的视角。◆ 离子迁移率分离技术 （→点击查看相关仪器）离子迁移率分离技术（IMS）的引入，为质谱成像带来了革命性的变化。IMS通过分离气相中的离子，根据它们在电场中的迁移速度不同来实现分离，这取决于离子的碰撞截面积和电荷状态。离子迁移率质谱成像（IM-MSI）利用IMS的优势，提高了分子特异性和空间分辨率，尤其是在分析小分子异构体方面表现出色。这项技术在药物开发、疾病诊断和生物标志物的发现等领域展现出巨大的潜力，为生物医学研究提供了新的视角。李灵军团队利用离子迁移率分离和双极性电离质谱成像（MSI）技术实现了单细胞脂质组高通量、原位和双极性成像，揭示了小鼠小脑皮质细胞层特异性脂质分布。点击了解最新进展~◆ 飞行时间二次离子质谱技术 （→点击查看相关仪器）飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术是一种仍然处于高速发展中的高分辨率表面分析技术，具有高空间分辨率、高化学专一性、高灵敏度的独特优势，广泛应用于生物组织和单细胞成像等生命科学研究领域。TOF-SIMS是迄今为止，能在亚细胞水平上对生物分子进行无标记2D和3D成像的、为数不多的分析技术之一，为研究细胞膜组成、药物分布和疾病标志物提供了宝贵的信息。汪福意课题组长期致力于TOF-SIMS方法与应用研究，发展了基于TOF-SIMS和荧光共聚焦显微镜联用的成像分析方法，并在单细胞水平上开展了金属抗肿瘤化合物、细胞内生物大分子蛋白质与DNA之间的相互作用等研究。点击了解最新进展~◆ 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术 （→点击查看相关仪器）激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术通过激光剥蚀样品并结合ICP-MS的高灵敏度检测，实现了对生物组织中金属元素和有机化合物的空间分布分析。该技术在金属组学和元素生物化学研究中，特别是对揭示元素在生物体内的分布和功能方面，提供了强有力的手段。LA-ICP-MS技术能够以高空间分辨率对生物样本进行元素成像，对于研究微量元素与疾病的关系以及药物代谢等领域具有重要价值。中科院高能物理研究所丰伟悦研究团队对LA-ICP-MS在单细胞分析和生物成像方面的研究，为理解生物样本中的元素分布和相互作用提出了新的见解，也为生物医学研究和纳米材料的安全性评估提供了重要的技术支持。◆ 成像质谱显微镜 （→点击查看相关仪器）成像质谱显微镜结合了光学显微镜和质谱成像技术的优势，能够在单细胞甚至亚细胞水平上提供高分辨率的化学信息，并对生物分子进行定量分析。该技术为研究细胞内的分子动态和相互作用提供了可能，对于理解疾病的发生和发展机制具有重要意义。成像质谱显微镜为揭示细胞内复杂的分子网络和相互作用提供了新的研究工具。点击了解最新进展~质谱成像技术的不断创新与发展，极大提升了生物样本化学信息的解析能力，并在细胞、组织及器官层面揭示了样品的复杂化学组成及空间分布。随着技术的发展，质谱成像将在未来生物医学研究中继续发挥重要作用，为疾病诊断、治疗方案优化以及生命科学研究带来新的突破与希望。更多精彩内容↓↓↓上述内容综合了当前质谱成像技术在生物医学研究中的最新研究进展和应用实例。有关更多信息和研究讨论，欢迎大家报名参加2024年9月19日由仪器信息网召开的“第四届质谱成像技术与进展”主题网络研讨会，届时将有来自国内外的顶尖专家分享他们在质谱成像领域的最新研究成果和见解，赶紧点击下方的图片报名吧。

随着全民健康消费理念的日益普及，健康类家电需求升温，其中净化类型的家电，如家用净水器等。近年来呈现爆发式增长。虽然净水器进入我国只有短短二十余年的历史,但是其发展速度却非常惊人。净水器最主要的作用就是改善自来水,能够生饮、替代桶装水、更廉价、更卫生。净水器的关键部件就是滤芯。不论是什么品牌的净水器，其功效皆由滤芯的种类和品质决定。另外很多小区周围水站的桶装水，也是由自来水经过滤芯过滤得到的。客户订A品牌的水，水站就用A品牌的的滤芯过滤水，订B品牌的水，就用B品牌的滤芯过滤。所以滤芯是净水的关键。那么市场上不同类型的净水器太多了，要怎样区分怎样选择呢？这里小编带大家梳理一下，关于净水器滤芯的小知识！其实呢，净水器的主要滤芯主要有这几种类型：PP棉，活性炭，微滤MF/超滤UF/纳NF滤膜，反渗透膜（RO）。其中PP棉滤芯主要拦截大颗粒污染物，活性炭可以吸附异味，而更关键的技术则在于滤膜类的滤芯。不同分离膜滤芯的孔径大小和可透过的物质，如下图所示：小编特地采购了PP棉滤芯、中空纤维滤芯以及反渗透滤芯，将他们剖开，用电镜来解析他们的微观形貌。PP棉空隙尺寸较大，所以只能拦截较大的颗粒物，如泥沙、隐孢子虫、毛发、红虫和一些悬浮物。 接下来流经活性炭，吸附水中异色异味，祛除余氯。之后流经下一级滤芯---微滤或超滤膜滤芯。根据膜组件的结构，这类膜有中空纤维状式、管式和平板式等，小编买到了是中空纤维膜，一般净水器中多用这种结构。

材料微观结构分析样品制备邀请函 尊敬的客户，您好！为更好的服务于客户，我们特别为金相技术员或者要学习先进制备工艺的金相学者设计了SumMet™ 材料微观结构分析样品制备课程。该课程通过理论学习和实践操作，涵盖了切割、镶嵌、研磨和抛光的知识，这些知识也是标乐在过去80多年历史中的经验累积。此外，学生还可学习有关硬度测试和微观结构解读方面的知识。 基本信息 培训时间：2019年7月8-10日（三天）培训主题：材料微观结构分析样品制备培训地点：标乐中国上海实验室（依工测试测量仪器（上海）有限公司）具体地址：上海市闵行区漕河泾开发区新骏环路88号13A二楼 主要内容 三天的课程涉及多种材料的微观结构分析样品制备和硬度测试的知识。课程内容涉及到样品切割，镶嵌，研磨和抛光的技术知识，对于各种材料的样品制备提供大量实习课程。课程内容包括： 取样和切割（理论和实践） 样品镶嵌（理论和实践） 样品研磨和抛光（理论和实践） 硬度测试原理（理论）注：学员实践操作中可自行携带需要得到解决方案的样品。 特邀讲师 Dr. Mike Keeble 毕业于威尔士大学（The University of Wales），主修材料科学与工程。获得了钢的蠕变性能（creep properties of steels）博士学位及部分熔融铝合金的力学试验和有限元模拟（mechanical testing and FE modelling of partially molten aluminium alloys）硕士学位。Dr. Keeble 之前在英国国防评估和研究机构（现QinetiQ）担任先进金属材料研究员，研究新材料和制造工艺的疲劳、损伤容限和---失效分析。Dr. Keeble 目前在美国标乐担任美国实验室和技术经理的职务，他有超过12年的在金相分析方面提供技术支持和培训的工作经验。Dr. Keeble 曾在伯明翰大学（Birmingham University）担任荣誉讲师，并在华威大学（Warwick University）担任访问学者。Dr. Keeble 是 ASM 和 IMS 的成员，也是金相和硬度测试标准组织（Standards Organizations in metallography and hardness testing）的成员。【助教】 Leo-柳文鹏，标乐应用工程师毕业于西北工业大学材料学院，获得硕士学位。曾多年就职于英业达集团，负责电子材料的可靠性及失效分析；之后就职于德国双立人公司，担任主管金相工程师，主要负责金属材料金相分析及硬度测试；加入标乐公司后，每年前往美国总部接受金相制备高级课程培训，现担任标乐应用工程师，在汽车、航空航天及电子等行业积累了丰富的经验。 Kevin-程凯，标乐应用工程师毕业于河海大学材料科学与工程学院，曾就职于无锡鹰普集团，担任理化工程师、热处理工程师；此后分别就职于通标标准服务（上海）有限公司（SGS），担任金相工程师；莱茵技术（上海）有限公司（TUV Rheinland），担任高级金相工程师。主要负责金相及硬度实验室的所有测试及管理。在金属材料检测以及失效分析方面都有较丰富的经验。现任标乐公司应用工程师，为亚太用户提供全面的技术支持，解决金相制备方面的难题，在原材料、汽车、电子等行业样品的制备积累了丰富的经验。注：课程全英文教学，全程有中文翻译。 费用说明 费用：5000RMB/人说明：费用包含：SumMet教材、培训期间中餐，以及9日晚宴，其他住宿交通等费用自理。汇款账号：名称：依工测试测量仪器（上海）有限公司开户行：农业银行上海浦江支行 行号：103290003237账号：03408800040017687 报名方式 烦请可以填写下方报名回执后发送 info.cn@buehler.com，本次培训小班教学，名额有限，先到先得！ 住宿交通 （住宿仅供参考，请学员自行预定）培训地点：依工测试测量仪器（上海）有限公司培训地址：上海市闵行区漕河泾开发区新骏环路88号13A二楼附近交通： 浦东机场：打车：距离35.3KM，打车约138元，约30min；公交：磁悬浮地铁16号线796路(鹤坡塘桥站下), 约134min 虹桥机场：打车：距离30.9KM，打车约108元，约47min；公交：地铁10号线地铁8号线796路(鹤坡塘桥站下), 约90min 虹桥火车站：打车：距离31.8KM，打车约111元，约45min；公交：地铁10号线地铁8号线796路(鹤坡塘桥站下), 约90min 上海火车站（上海站）：打车：距离22.3KM，打车约77元，约34min；公交：地铁1号线地铁8号线796路(鹤坡塘桥站下), 约75min周边住宿（仅供参考，请学员自行预定） 名称：新奇士国际酒店（浦江店） 地址：浦江镇三鲁路3585号（近江月路） 名称：上海浦江智选假日酒店 地址： 浦江镇联航路1188号10号楼3楼H座诚挚地期待您的参加！ 标乐市场部2019年5月20日 附件一 报名回执报名人员*单位*姓名*部门*职务*电话*邮件兴趣及关注项目 (如材料、零部件等):工作范畴 (如研究、品质控制、失效分析等):*单位业务范围 □ 金属 □ 航空/航天 □ 热处理 □ 电子 □ 政府研发/教育 □ 测试实验室（第三方实验室） □ 国防 □ 生物医药 □ 汽车/其他运输工具 □ 能源 □ 其他__________________________________说明：务必准确填写，其中 * 为必填项。填写完毕请发送至：info.cn@buehler.com 。

【生活中的仪器分析】开始于2011年，这个活动的宗旨是让实验室人员利用分析仪器，检测人们生活中最常见、最易接触到的物质，让仪器分析走进生活。不仅可以让坛友们相互交流分析仪器的使用技术，还可以提高对仪器分析的兴趣。 　　2013年10月一起论坛举办了一期【生活中的仪器分析】之【显微镜观察微观世界】活动，网友对此次活动产生了浓厚的兴趣，在短短的半个月时间里就有多篇作品发表到了论坛上，大家用各类型的显微镜观察了多种物质。 　　坛友们利用显微镜分别观察了蚊子、蜈蚣、蚂蚁。 　　上图只是&ldquo 冰山一角&rdquo 高清大图请点：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131022/5021741/ 　　除了直接用显微镜观察物质，还有坛友分享了基于显微镜的&ldquo 刻画&rdquo 技术: 　　这几张图片看似简单，其实是应用扫描探针显微镜的纳米蚀刻技术做出来的! 　　本期【微观看世界】截至到2013年11月18日，目前活动还在火热进行中，如果您也对此有兴趣，请赶快来参与吧!并且可同时参加【第六届原创大赛】，双重大奖等您来拿! 　　参与活动：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131014/5009273/ 　　十一月好戏不断!以下活动全部进行中!如有意向，素来参与!全部有奖! 　　1.【生活中的仪器分析】&mdash &mdash 办公用品中的有害物质检测之【纸张】篇 　　活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131104/5044097/ 　　2.【生活中的仪器分析】食品安全&mdash &mdash 饮品卫生大检测 　　活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131102/5041701/ 　　3. 【生活中的仪器分析】食品安全&mdash &mdash &ldquo 菜&rdquo 米油盐酱醋茶大检测 　　活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131102/5041900/ 　　4. 【生活中的仪器分析】奶嘴中的化学物质检测 　　活动地址http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131012/5006229/ 　　仪器论坛介绍： 　　仪器论坛(bbs.instrument.com.cn)是仪器信息网最早的一个栏目，也是仪器行业内从业人员最多的在线交流平台，每天都会接纳近30000用户访问。目前有40个版区，170多个版面，有近800的兼职队伍。在这里，无论您是提问还是学习，都可以得到满意的答案。目前论坛还有大量版面空缺版主，诚邀您的加盟(http://bbs.instrument.com.cn/resume/)

人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，我们是怎么一步步地看见细菌、病毒，乃至蛋白质结构的呢？这背后离不开这群“强迫症”。采访专家：张德添（军事医学科学院国家生物医学分析中心教授）“我非常惊奇地看到水中有许多极小的活体微生物，它们如此漂亮而动人，有的如长矛穿水而过，有的像陀螺原地打转，还有的灵巧地徘徊前进，成群结队。你简直可以将它们想象成一群飞行的蚊虫。”1675年，一名荷兰代尔夫特市政厅的小公务员给英国皇家学会写了这样一封信，向学会的会员们描述自己用自制的显微镜观察到的奇妙景象。作为给当时欧洲最富盛名的学术组织寄去的一封学术讨论信件，这名公务员并没有进行大篇幅严谨却枯燥的科学论证，而是用朴实的语言，在字里行间留下了自己发现新事物时那种孩童般的惊奇与喜悦。这位当时默默无闻的小公务员，正是大名鼎鼎的微生物学和显微镜学先驱者—安东尼范列文虎克。在50年的时间里，列文虎克用制作的显微镜观察到了细菌、肌纤维和精细胞等微观生物，并先后给英国皇家学会寄去了300多封信件来讨论他的新发现。正是在列文虎克的不懈坚持下，人类观察世界的眼睛终于来到了微生物层面。初代显微镜：拨开微生物世界的迷雾列文虎克能发现色彩斑斓的微生物世界，主要得益于他在透镜制作方面的天赋。他一生中制作了多达400多台显微镜，与今日我们熟知的显微镜存在很大不同，列文虎克的显微镜绝大多数属于单透镜显微镜，仅由一个小黄铜板构成，使用时需要仰身将这个铜板面向阳光进行观察。列文虎克凭借他的一系列惊人发现迅速成为当时科学界的“网红级”人物。然而真正奠定显微镜学理论基础的，则是同时期的英国科学家罗伯特胡克。在列文虎克还在钻研透镜制作技艺时的1665年，在英国皇家学会负责科学试验的胡克，就制作了一台显微镜，与列文虎克使用的单透镜显微镜不同，这是一台复式显微镜，其工作原理和外形已经很接近现代的光学显微镜了。胡克用这台显微镜观察一片软木薄片，发现了密密麻麻的格子状结构，酷似当时僧侣居住的单人房间，因此胡克就用英语中单人间一词“cell”来命名这种结构，而这个单词在当代被翻译为“细胞”。不久，胡克写就了《显微图谱》一书，将这一重要观察成果写入书中。胡克的研究成果很快引起了列文虎克的注意，他曾研究过胡克的显微镜，但最后还是使用了自制的单透镜显微镜来进行观察。原因就在于胡克显微镜存在严重的色差问题。所谓色差，就是在光线经过透镜时，不同颜色的光因折射率不同，会聚焦于不同的点上，使得样品的成像被一层色彩光斑所包围，严重影响清晰度。列文虎克提出的解决方案也很简单，就是在透镜研磨的精细程度上下功夫，将单透镜制成小玻璃珠，并将之嵌入黄铜板的细孔内，这样在放大倍数不低于胡克显微镜的基础上，最大程度避免色差对成像的干扰。但代价是，由于观察时是需要对着阳光，对观测者的眼睛伤害很大。除了色差，早期显微镜还存在着球面像差问题，即光线在经过透镜折射时，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一点上，使得成像模糊不清。自显微镜诞生之日起，色差和球面像差就成为“与生俱来的顽疾”，一直制约着人们向微观世界进军的步伐。直到19世纪，光学显微技术才在工业革命的助力下完成了一次实质性蜕变，从而在根本上解决了这两个难题。挑战色差与球面像差：逐渐清晰的微观视角首先是1830年，一个名为李斯特的英国业余显微镜学爱好者首先向球面像差发起挑战，他创造性地用几个特定间距的透镜组，成功减小了球面像差影响。此后，改进显微镜的主阵地很快转移到了德国，其中1846年成立的蔡司光学工厂，更是在此后一个世纪里成为领头羊。1857年蔡司工厂研制出第一台现代复式显微镜，并成功打入市场。不过在研制和生产过程中，蔡司也深受色差之苦：当时通行的增加透镜数量的做法，虽能提升显微镜的放大倍数，却仍无法消除色差对成像清晰度的干扰。1872年，德国耶拿大学的恩斯特阿贝教授提出了完善的显微镜学理论，详细说明了光学显微镜的成像原理、数值孔径等科学问题。蔡司也迅速邀请阿贝教授加盟，并研制出一批划时代的光学部件，其中就包括复消色差透镜，一举消除了色差的影响。在阿贝教授的技术加持下，蔡司工厂的显微镜成为同类产品中的佼佼者，很快成为欧美各大实验室的抢手货，并奠定了现代光学显微镜的基本形态。不久，蔡司又拉来了著名化学家奥托肖特入伙，将其研制的具有全新光学特性的锂玻璃应用在自家产品上。1884年，蔡司更是联合阿贝与肖特，成立了“耶拿玻璃厂”，专为显微镜生产专业透镜。显微镜技术的突飞猛进也让各种现代生物学理论不断完善，透过高分辨率的透镜，微观世界中各种复杂的结构逐步以具象的形式呈现在人类眼前。由于微观层面的生物结构大多是无色透明的，为了让他们在镜头下变得清晰可见，当时的科学家普遍将生物样品染色，以此提高对比度方便观察。这一方法最大的局限在于，染料本身的毒性往往会破坏微生物的组织结构，这一时期染剂落后的材质，也无法实现对某些特定组织的染色。直到1935年荷兰学者泽尼克发现了相衬原理，并将之成功应有于显微镜上。这种相衬显微技术，利用光线穿过透明物体产生的极细微的相位差来成像，使得显微镜能够清晰地观察到无色透明的生物样品。泽尼克本人则凭借此次发现斩获了1953年的诺贝尔物理学奖。军事医学科学院国家生物医学分析中心教授，长期致力于电子显微镜领域研究的张德添向记者介绍道：“人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，而光学显微镜的分辨本领可以达到0.2微米（1毫米=1000微米）的水平，能够看到细菌和细胞。但由于光具有波动性，衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高。”二战结束后，随着各种新理论新技术的不断应用，光学显微镜得到了长足进步，但也是在这一时期，光学显微镜的潜力已经被发掘到了极限。为蔡司工厂乃至整个显微镜学立下汗马功劳的阿贝教授就提出了“分辨率极限理论”，认为普通光学显微镜的分辨率极限是0.2微米，再小的物体就无能为力了—这一理论又被称为“阿贝极限”，这就好像一层屏障将人类的探索目光阻隔在更深度的微观世界大门之前，迫使科学家们另寻他途。电子显微镜：另辟蹊径，重新发现既然可见光存在这样的短板，那么能否利用其他波长较短的光束来实现分辨率的突破呢？张德添进一步介绍道：“1924年后，人们从物质领域内找到了波长更短的媒质—电子，从而发明了电子显微镜，其分辨本领达到了0.1纳米的水平。”1931年，德国科学家克诺尔和他的学生鲁斯卡在一台高压示波器上加装了一个放电电子源和三个电子透镜，制成了世界首台电子显微镜，就此为人类探索微观世界开拓了一条全新的思路。电子显微镜完全不受阿贝极限的桎梏，在分辨率上要远远超越当时的光学显微镜。鲁斯卡在次年对电子显微镜进行了改进，分辨率一举达到纳米级别（1微米=1000纳米）。在这个观测深度，人类终于亲眼看到了比细菌还要小的微生物—病毒。1938年，鲁斯卡用电子显微镜看到了烟草花叶病毒的真身，而此时距离病毒被证实存在已经过去了40年时间。对于电子显微镜技术的发明，张德添这样评价道：“电子显微镜是人们认识超微观世界的钥匙和工具，它解决了光学显微镜受自然光波长限制的问题，将人们对世界的认识从细胞水平提高到了分子水平。” 从肉眼只能观察到的毫米尺度，到光学显微镜能够达到的微米尺度，再到电子显微镜能进一步下探到纳米尺度，显微成像技术正在迅速突破人类对微观世界的认知极限。不过电子显微镜本身的缺憾也愈加明显。由于电子加速只能在真空条件下实现，在真空环境之下，生物样品往往要经过脱水与干燥，这意味着电子显微镜根本无法观测到活体状态下的生物样品，此外电子束本身又容易破坏样品表面的生物分子结构，这就导致样品本身会丢失很多关键信息。这一顽疾在此后又困扰了科学家多年。直到1981年，IBM苏黎世实验室的两位研究员宾尼希与罗雷尔，用一种当时看起来颇有些“离经叛道”的方法，首先解决了电子束损害样品结构的问题。他们利用量子物理学中的“隧道效应”，制作了一台扫描隧道显微镜。与传统的光学和电子显微镜不同，这种显微镜连镜头都没有。在工作时，用一根探针接近样品，并在两者之间施加电压，当探针距离样品只有纳米级时就会产生隧道效应—电子从这细微的缝隙中穿过，形成微弱的电流，这股电流会随着探针与样品距离的变化而变化，通过测量电流的变化人们就能间接得到样品的大致形状。由于全程没有电子束参与，扫描隧道显微镜从根本上避免了加速电子对生物样品表面的破坏。扫描隧道显微镜在今天也被称为“原子力显微镜”，“在微米甚至纳米水平，动态观察生物样品表面形貌结构的变化规律，原子力显微镜是有其独特优势的”，张德添向记者解释说，“如果条件允许，还可以检测生物大分子间相互作用力的大小，为结构与功能关系研究提供便利。”1986年，宾尼希和罗雷尔凭借扫描隧道显微镜，获得当年的诺贝尔物理学奖，有趣的是，与他们一起分享荣誉的，还有当初发明电子显微镜的鲁斯卡，当时的他已是耄耋老人，而他的恩师克诺尔也早已作古。新老两代电子显微镜技术的里程碑人物同台领奖，成为当时物理学界的一段佳话。老树新芽：突破“阿贝极限”的光学显微镜电子显微镜在问世之后的几十年间，极大拓展了人类对生物、化学、材料和物理等领域认知疆界。而无论是鲁斯卡，还是宾尼希和罗雷尔，他们所作的贡献不仅让自己享誉世界，还助力其他领域的学者登上荣誉之巅。比如英国化学家艾伦克鲁格凭借对核酸与蛋白复杂体系的研究获得1982年度诺贝尔化学奖，而他的科研成果正式依靠高分辨电子显微镜技术和X光衍射分析技术而取得的。在克鲁格获奖的当年，以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼更是使用一台电子显微镜，发现了准晶体的存在，并独享了2011年的诺贝尔化学奖。目前，电子显微镜已经成为金属、半导体和超导体领域研究的主力军。但在生物和医学领域，电子显微镜本身对生物样品的损害，依旧是难以逾越的技术难题。于是不少科学家开始从两条路径上寻求解决之道：一条是研发冷冻电镜技术，这种技术并不改变电子显微镜整体的工作模式，而是从生物样品本身入手，对其进行超低温冷冻处理。这样状态下，即使处在真空环境中，样品也能保持原有的形态特征与生物活性。“由于观测温度低，生物样品也处于含水状态，分子也处于天然状态，样品对辐射的耐受能力得以提高。我们可以将样品冻结在不同状态，观测分子结构的变化。”张德添向记者解释道。瑞士物理学家雅克杜波切特、美国生物学家乔基姆弗兰克和英国生物学家理查德亨德森凭借这项技术分享了2017年度诺贝尔化学奖。新冠疫情暴发后，冷冻电镜技术又为人类研究和抗击疫情做出了突出贡献。2020年，西湖大学周强实验室就利用这种技术，首次成功解析了此次新冠病毒的受体—ACE2的全长结构，让人类对新冠病毒的认识向前迈出了关键性一步。另一条路径是从传统的光学显微镜入手。在电子显微镜的黄金时代，不少科学家就开始着手研制超高分辨率光学显微镜，甚至开始尝试突破一直以来困扰光学显微镜的“阿贝极限”，而“荧光技术”就成为实现这一切的关键。早在19世纪中叶，科学家们就发现：某些物质在吸收波长较短而能量较高的光线（比如紫外光）时，能将光源转化为波长较长的可见光。这种现象后来被定义为“荧光现象”。荧光现象在自然界是普遍存在的，这一现象背后的原理也在20世纪迅速被应用在光学显微镜上。1911年，德国科学家首次研制出荧光显微镜装置，用荧光色素对样品进行荧光染色处理，并以紫外光激发样品的荧光物质发光，但成像效果不佳，而且把荧光物质当作染色剂，和早期的染色剂一样，本身的毒性会伤害活体样品。直到1974年，日本科学家下村修发现了绿色荧光蛋白，其毒性远弱于以往的荧光物质，是对活体标本进行荧光标记的理想材料——这一发现成为日后科学家突破“阿贝极限”的有力武器。时间来到1989年，供职于美国IBM研究中心的科学家莫尔纳首次进行了单分子荧光检测，使得光学显微镜的检测尺度精确到纳米量级成为可能。随后在莫尔纳的基础上，美国科学家贝齐格开发出一套新的显微成像方法：控制样品内的荧光分子，让少量分子发光，借此确定分子中心和每个分子的位置，通过多次观察呈现出纳米尺度的图像。通过这种方法，贝齐格轻而易举地突破了光学显微镜的阿贝极限。几乎在同时，德国科学家斯特凡赫尔在一次光学研究中突发奇想：根据荧光现象原理，如果用镭射光激发样品内的荧光物质发光，同时用另一束镭射光消除样品体内较大物体的荧光，这样就只剩下纳米尺度的分子发射荧光并被探测到，不就能在理论上得到分辨率大于0.2微米的微观成像了吗？他随即开始了试验，并制成了一台全新显微镜，将光学显微镜分辨率下探到了0.1微米的水平。困扰光学显微技术百年的阿贝极限难题，就这样历经几代科学家的呕心沥血，终于在本世纪初被成功攻克。莫尔纳、贝齐格和赫尔三位科学家更是凭借“超分辨率荧光显微技术”分享了2014年度的诺贝尔化学奖。时至今日，在探索微观世界的征途上，光学显微镜和电子显微镜互有长短、相得益彰。当然在实际应用中，科学家越来越依赖于将多种显微成像技术结合使用。比如今年5月，英国弗朗西斯克里克研究所就依托钙化成像技术、体积电子显微技术等多种显微成像技术，成功获得了人类大脑神经网络亚细胞图谱。在未来，多种显微成像技术相结合，各施所长，将进一步完善我们在生物、医学、化学和材料等领域的知识结构，把这个包罗万象的奇妙世界更完整地呈现在我们眼前。

p style=" text-indent: 2em " 近年来，古陶瓷微观鉴定成为陶瓷鉴定新思路，其科学、实用、便捷、廉价的优势，在广大收藏爱好者中得到了普遍运用，并且在陶瓷鉴定上，已经发挥出不可代替的作用。但由于古陶瓷微观鉴定方法刚刚起步，理论研究和样本系统尚未跟上，致使不少应用者不得其法，走入误区 文物界和目鉴行家也往往对之持怀疑态度。 /p p style=" text-indent: 2em " 因此，严肃、认真、系统地对古陶瓷微观鉴定进行理论研究、经验总结和样本数据库的创建就十分迫切了。5月30日，中国收藏家协会“华源上手”培训部、景德镇陶瓷考古研究所与3R北京深入合作出版发行的古陶瓷微观鉴定学术专著——《景德镇元明瓷微观特征初探》一书出版上市，为陶瓷微观鉴定提供有效资料参考。 /p p style=" text-indent: 2em " 该书介绍了古陶瓷微观鉴定的发展现状和基本方法，报告了景德镇元明瓷的微观现象和特征 集纳了景德镇考古研究所出土的约200件元明瓷标本的宏、微观图录，书中对权威标本微观特征的客观展示最具价值，是未来微观数据库的一块基石。 /p p style=" text-indent: 2em " 有了古陶瓷微观鉴定权威书籍参考，最重要的环节就是要有古陶瓷微观采集专用仪器。《景德镇元明瓷微观特征初探》一书所采用的微观拍摄仪器为国内数码显微镜的领军品牌3R Anyty(艾尼提)，运用无线200倍便携式显微镜深入到古陶瓷的釉、胎微观层面，按朝代、种类系统排列，并做了深入的比对、统计、研究，成为陶瓷微观鉴定标准仪器。 /p p style=" text-indent: 2em " Anyty(艾尼提)便携式无线显微镜是自带WiFi热点，可随时随地的与手机、平板等移动设备进行连接，突破传统显微镜的使用环境的局限性 另外Anyty(艾尼提)无线显微镜画面清晰、无色差，可使陶瓷微观数据更加精准 无线传输速度快，画面无延迟，以优质体验收到陶瓷研究领域用户的充分认可和好评，是陶瓷微观鉴定标准仪器。 /p p style=" text-indent: 2em " Anyty(艾尼提)便携式无线显微镜是陶瓷微观鉴定标准仪器，由3R国际集团北京爱迪泰克科技有限公司隆重出品，欢迎广大文博单位、拍卖公司、考古所以及个人收藏家咨询合作，为古陶瓷等微观鉴定、备案提供强有力支持。 /p

微结构用于描述金属材料的主要特征，它在很大程度上决定了产品的性质和性能。 微观方法分析是材料科学的基本技术，以研究其状态和对材料特性的影响。 为了通过金相技术对微观结构进行最佳的描述，合适的样品制备起到了核心作用。微观结构的重要性及其分析无论是悬索桥的钢缆、涡轮机的叶片还是人体的人工髋关节，所有产品都有一个共同点：它们的特性不仅仅来自材料及其化学成分，而是来自内部结构的特殊排列[1]。这是指材料的微观结构，微观结构可以由不同的成分组成，如晶粒、晶界、沉淀或杂质。许多材料性能取决于这种微观结构，例如钢缆的强度或涡轮叶片在极端操作条件下的长期稳定性[2]。金相学是研究微观结构的最重要方法之一，它允许通过定性和定量分析方法对整个微观结构以及单个成分进行微观可视化。金相学的一个重要组成部分和中心作用是样品制备，这取决于材料的类型、条件以及检验方法。如果准备不足或执行不当，后续检查可能会导致错误的结果和对材料性能的错误评估。因此，了解具有特定材料要求的合适试样制备标准并正确实施尤为重要。以下将解释金相制备的基本程序，并以钛为例阐明具体材料要求的明确细节。适当的样品制备及其挑战图1显示了样品制备过程，包括以下步骤：样品切片和切割、样品安装、研磨和抛光，最后对样品进行蚀刻。每个单独的步骤都是相关的，并且会影响制备的金相截面的后续质量。图1 金相制备方法的示意图第一步是确定从整个零件上移除一个截面，有计划的调查研究将在该截面上进行，因为在许多情况下，关注的不是整个零件及其微观结构，而是特定区域。对于通过机械切割方法进行的拆卸，建议使用湿磨料切割机，包括工件的主动冷却。这减少了输入工件的热量，防止了不必要的微观结构变化，并冲洗掉了磨损的颗粒。切割钛时，通常使用碳化硅和合成树脂粘结制成的切割轮。第一步是确定从整个部分的整个部分的去除，在其上，这些部分将在许多情况下进行，而不是整个部分，并且其微观结构是感兴趣的，而是只有一个特定的区域。为了通过机械切割方法去除，推荐使用包括工件的主动冷却的湿磨削切割机。这将输入的热量减少到工件中，防止不希望的微观结构改变并冲洗擦除磨损的颗粒。对于切割钛，通常使用碳化硅与合成树脂键合的截止轮。在样品切片和切割后，将零件以正配合嵌入合成树脂基体中。这种嵌入简化了进一步的试样处理，便于制备机械上特别敏感的试样，允许将多个试样组合在一个金相截面中，并能够使用自动研磨和抛光设备。根据工艺温度，区分冷安装和热安装。温热嵌入期间产生的温度非常低，对试样的任何影响和可能的微观结构变化通常可以忽略不计。如果还要通过扫描电子显微镜检查试样，则必须注意嵌入介质中是否含有导电成分（例如石墨）。在下一步中，可以开始通过研磨和抛光进行准备。由于嵌入试样的表面质量通常较差，研磨过程首先以粗粒度开始，以提高质量并使试样平整。随后，以越来越细的粒度重复研磨过程，以去除粗研磨过程中产生的加工痕迹和划痕。重要的是确保足够的水供应，以消除金属磨损，并防止试样过热。对于钛，当使用碳化硅砂纸时，从P120的砂砾开始，继续使用P240、P320、P600、P800、P1200和P2400。在随后的抛光过程之前，试样应没有深划痕和大的机加工痕迹。如果计划对试样进行机械抛光（例如，电解或振动抛光工艺），则在第一步中使用细绒布和抛光剂。抛光可以手动或自动完成。自动设备的优点是节省时间和使用规定的接触力，因为过大的力会快速导致变形或划痕，尤其是在敏感材料上。在同步条件下，钛用金刚石悬浮液（3µm）在15-25 N的接触力下抛光约10分钟。如果金相断面质量足够且无划痕，则可继续进行最终抛光。为了控制目的，可通过使用暗场过滤器的光学显微镜进行目视检查。在这种情况下，质量良好的表面呈深色，而划痕和凹痕呈浅色。对于钛的精细抛光，使用由粒径为0.06µm（2 x 10 min）的胶体二氧化硅组成的悬浮液，并逐滴添加水。由于钛的高氧亲和力，建议使用30%的过氧化氢溶液作为润滑剂，以避免在制备的部分表面上形成氧化层。根据计划的检查，可能必须重复进行最终抛光。对于光学和大多数扫描电子显微镜检查，一个过程通常就足够了。例如，如果计划通过电子背散射衍射（EBSD）进行分析，则最终抛光应重复数次（最多六次）。图2 用克罗尔（Kroll）试剂蚀刻Ti-6al-4V的EBSD分析，显示相位分布（左）和彩色代码（b）[3]在每次研磨和抛光步骤后，应对制备部分进行彻底清洁，以防止可能遗留的磨损颗粒和污染物。在研磨和抛光步骤之间，至少应用水冲洗。在从研磨过程过渡到抛光过程之前以及最终抛光之后，应在超声波浴中额外清洁准备好的部分几分钟，然后在自来水下冲洗，最后用酒精冲洗。金相切片的干燥是在热气流中进行的，结果应该是镜像和无污染的表面。通过显微方法进行微观结构分析的最终准备步骤是通过蚀刻对比微观结构。这应在最终抛光后立即进行，因为表面上很快就会形成一层氧化物，尤其是钛，这会对蚀刻过程产生负面影响。例如，制备部分的蚀刻可通过化学或物理方式进行。如果钛基材料通过浸渍进行湿化学对比，则可使用克罗尔（Kroll）试剂进行蚀刻。蚀刻时间的持续时间因钛合金而异。纯钛的腐蚀时间为30-45秒，而Ti-6Al-4V合金的腐蚀时间可达60秒。另一种蚀刻剂是由氢氧化钾（KOH）制成的碱溶液。这导致微观结构的不同对比度，从中可以获得更多信息。对于Ti-6Al-4V，此处的蚀刻时间为15-30s。微观结构的显微镜调查制备完成后，可使用各种成像和分析技术对微观结构进行显微镜检查。图2显示了使用EBSD的扫描电子显微镜的分析结果，该分析是在Ti-6Al-4V样品上进行的，该样品如前所述制备并用克罗尔试剂蚀刻。图3显示了使用替代KOH蚀刻试剂成功制备两个Ti-6Al-4V样品，其中可以看到具有篮织结构（左）和马氏体结构（右）的微观结构。当在光学显微镜下观察时，该蚀刻试剂允许微观结构的彩色可视化，并且特别适合于具有马氏体微观结构成分的钛合金，因为如图3（右图）所示，这些成分被清楚地突出显示[3]。图3 用KOH试剂蚀刻Ti-6Al-4V的光学显微镜照片，显示篮织结构（左）和马氏体微观结构组分（右）参考文献[1] Hornbogen, E. et al.: Metalle: Struktur und Eigenschaften der Metalle und Legierungen. 7th ed., Berlin, Springer Vieweg, (2019) ISBN 978-3-662-57763-9.[2] Gottstein, G.: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Physikalische Grundlagen. 4th ed., Berlin, Springer Vieweg, (2014) ISBN 978-3-642-36602-4.[3] Pede, D. et al.: Additive manufacturing: metallographic analysis of microstructure. In Advances in metallography: proceedings of the 53rd Metallography Conference September 18-20, 2019 in Dresden, (2019), ISBN 978-3-88355-417-4.作者简介Dennis Pede（丹尼斯佩德）：Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, Germany丹尼斯佩德在汉诺威莱布尼茨大学获得医学工程硕士学位。他目前是福特旺根大学材料科学与工程图特林根研究所（IWAT）的研究助理和博士生，由Mozaffari Jovein教授指导。他的研究活动集中于添加剂制造工艺、金属材料以及材料测试和分析。Lidija Virovac：Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, GermanyLidija Virovac在富特旺根大学攻读学士学位时学习了医学工程，在硕士学位时学习了应用材料科学，并在学习期间获得了实用金相学的第一次经验。随后，她在Mozaffari Jovein教授的指导下，在Tuttlingen材料科学与工程研究所（IWAT）担任研究助理，加深了自己的知识。进一步的研究领域是添加剂制造和功能涂层的制备。Tobias Poleske：Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, GermanyTobias Poleske在富特旺根大学攻读材料工程学士学位。自2017年以来，他一直是Tuttlingen材料科学与工程研究所（IWAT）的研究助理，在Mozaffari Jovein教授的指导下从事各种材料科学课题。他的工作重点是使用光学和扫描电子显微镜进行实用材料成像，以及对常规和附加制造部件进行材料分析。Hadi Mozaffari-Jovein：Institute of Materials Science and Engineering Tuttlingen, Furtwangen University, GermanyHadi Mozaffari Jovein在斯图加特大学攻读冶金学，并从斯图加特大学（马克斯普朗克金属研究所）获得博士学位。自2009年以来，他一直担任富特旺根大学材料科学教授和图特林根材料科学与工程研究所所长。他的研究涵盖各种材料科学主题，包括损伤分析、材料测试和分析、传统和添加剂制造工艺，以及材料开发和优化。原文；Microstructural analysis of metallic materialsMicroscopyLight Microscopy，15 November 2021（符斌 供稿）

人类一直在追求捕捉物体运动更快的画面，比如骏马疾驰，一直是令人赞叹的画面。然而，由于骏马奔跑时的速度实在太快，人类用肉眼很难捕捉到清晰的画面；再比如，一只小小的蜂鸟每秒可以拍打翅膀80次，然而对于人类来说只能感觉到嗡嗡的声音和模糊的翅膀动作…人类一直在探索自然界的瞬态过程，陆续达到毫秒量级、微秒量级、纳秒量级、皮秒和飞秒的时间分辨。纳秒量级约等于10的负9次方秒，皮秒约等于10的负12次方秒，飞秒等于10的负15次方秒。其中，观测分子的转动和振动过程、电子从激发态回到基态的弛豫过程，就需要皮秒到飞秒量级的时间分辨。更进一步，要观察电子甚至原子核内的运动过程，就需要时间分辨率进一步达到阿秒（10的负18次方级秒），甚至仄秒（相当于10的负21次方级秒）。回顾历史，诺贝尔奖的赋予更是加持了科学家对其的热爱。1999年，诺贝尔化学奖颁发给了致力于时间分辨率上的超快光谱探测技术的科学家；2023年，诺贝尔物理学奖授予皮埃尔阿戈斯蒂尼、费伦茨克劳斯和安妮吕利耶三位科学家，以表彰他们在阿秒光脉冲方面作出的贡献。在阿秒研究中，我国科学家也取得了重大进展。据悉，2013年，中国科学院物理研究所魏志义课题组实现了160 as孤立阿秒脉冲测量实验结果，这是我国在阿秒科学领域的重大突破。随后，华中科技大学、国防科技大学和中国科学院西安光学精密机械研究所的研究团队也先后实现了阿秒激光脉冲的产生和测量……据了解，阿秒脉冲光技术是人类目前所掌握最快的时间尺度。它就像一把尺子，尺子刻度越细，可测量的精度就越精细。更重要的是，这为超快光谱探测技术提供了新的时间分辨率——依靠更快的速度，人类可以观测定格到更加清晰细小的微观世界。而所谓超快光谱探测技术，就是指利用脉冲激光器对样品进行激光刺激，并用激光对刺激后的样品进行探测，以研究样品在极短时间内的光物理、光化学和光生物反应的一种方法。超快光谱探测技术将人类自然科学的研究带入了一个更快的世界，已经成为研究物质激发态能级结构及弛豫过程的强有力工具，是研究反应动力学的科研利器，该测试技术近年在Nature、Science等国际顶刊上频频出现，已成为热点话题。那么，超快光谱目前的发展情况如何？可以解决哪些关键问题？有哪些最新的研究成果？2024年7月16-19日，由仪器信息网主办，中国仪器仪表学会近红外光谱分会、中国科学院物理研究所、中国遥感应用协会高光谱专业委员会、南通长三角智能感知研究院等协办的“第十三届光谱网络会议, 简称iCS2024”将拉开帷幕。会议期间，多位超快光谱相关专家将在云端开讲，超快光谱相关仪器技术及前沿应用不容错过。立即报名》》》中国科学院物理所 魏志义 研究员《超快激光及应用》（2024年7月16日开讲 点击报名）魏志义，中国科学院物理研究所研究员。1991年4月于中科院西安光机所获得博士毕业，1991年至1997年中山大学博士后并出站后留校工作。1997年5月调入中国科学院物理研究所，1999年晋升研究员。长期致力于超快激光技术及应用研究，曾先后在英国、香港、荷兰、日本等国家和地区合作研究，多项成果打破世界纪录，率先在国内开展了光学频率梳研究，首次在国内产生阿秒脉冲。迄今发表SCI论文400余篇，授权发明专利30余项，国际会议邀请报告100多次，作为第一完成人获国家技术发明二等奖（2018）及中国科学院科技进步二等奖（2000）、科技促进二等奖（2014）等奖项。是中国科学院青年科学家奖（2001）、国家杰出青年基金（2002）、胡刚复物理奖（2011）获得者。因在超高强度飞秒激光、超快光子学等研究方面的重要贡献，先后当选美国光学学会fellow及中国光学学会、中国光学工程学会会士。华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室 陈缙泉 教授《利用时间分辨手性光谱表征伴随激发态电子和能量传递过程中的手性产生和放大过程》（2024年7月17日上午开讲 点击报名）陈缙泉教授，本科毕业于南京大学，博士毕业于Ohio State University，毕业后分别在Montana State University 和Emory University开展博士后工作，2015年加入华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室。主要研究方向是发展高灵敏的多维时间分辨瞬态光谱技术，利用该技术研究生物大分子与功能染料分子中激发态动力学过程，重点关注分子体系中电荷/能量转移、系间穿越、电子自旋轨道耦合等过程的关联和相关过程的调控，并开发和设计新型的光动力学疗法药物，近年来工作已在 Science, Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition, Chem等国际一流期刊发表，目前共发表论文130余篇。近5年主持了多项国家基金委面上项目和国家自然科学基金重大研发计划重点项目，入选2016年国家高层次人才计划，2019年上海市青年科技启明星计划。【摘要】手性的产生、传递和放大可视为手性物质与外界的一种能量交换方式，该方式一方面直接受其构型或构象影响，另一方面又与电子自旋翻转、电-磁场相互作用、电子/能量转移等物理过程息息相关。对于手性产生、传递、放大和调控的物理机制和规律的研究正由传统的宏观稳态层面深入到新兴的微观瞬态层面，理论研究还有待深入，实验研究还有待突破。为了解析分子和超分子体系中手性的产生和传递机理，该课题组研发了飞秒时间分辨圆二色吸收光谱（fs-TRCD）和飞秒-纳秒圆偏振发射光谱（TR-CPL）技术，实现了分子体系激发态手性产生和传递过程的精密测量。基于实验结果，发现和总结了分辨分子体系基态和激发态手性的光谱学方法，并阐明了不同分子体系中CPL产生和传递的物理机制，为后续多层次手性分子材料的精准构筑奠定了理论基础。中国科学院物理研究所 陈海龙 研究员《飞秒宽带瞬态荧光光谱仪及其应用》（2024年7月17日上午开讲 点击报名）陈海龙，中国科学院物理研究所研究员，博士生导师。2006年本科毕业于北京大学物理学院，2011年于中科院物理研究所获得光学博士学位，随后进入美国莱斯大学化学系从事博士后研究。2016年加入中科院物理研究所软物质物理实验室任副研究员，2022年起任中科院物理研究所研究员。主要研究方向为发展和建立多种先进超快光谱技术，并用以探索各类低维光电材料、纳米半导体光催化材料以及光合膜蛋白等体系内各种超快光转换动力学过程。在国际/国内核心期刊上发表论文100余篇。【摘要】基于非共线光参量放大原理的飞秒时间分辨瞬态荧光光谱仪具备高时间分辨、高增益、宽测量带宽以及低探测极限等诸多优点，是研究各类光化学及光物理等超快动力学过程的一个重要测量手段。参量超荧光环（即真空量子噪声参量放大信号）的强度涨落是非共线光参量放大飞秒瞬态荧光光谱仪的主要噪声来源，并因此极大限制其对微弱瞬态荧光信号的检测能力。他们将传统的荧光点状非共线光参量放大的光学构型升级为环状的锥形参量放大构型，即利用整个参量荧光环进行荧光放大。基于量子噪声涨落空间独立性的特点，新的光学构型可以将量子噪声进行全环空间平均以极大提高瞬态荧光光谱测量的信噪比。利用此技术，他们实现了对叶绿素分子激发态以及多种光合蛋白体系瞬态荧光光谱的实验观测，并以此揭示了其中的能量转移、电荷分离、振动冷却等多种超快动力学过程。振电（苏州）医疗科技有限公司 首席执行官/CEO 王璞 《超高灵敏瞬态吸收在分子互作上的应用》（2024年7月17日上午开讲 点击报名）王璞，博士，现任北京航空航天大学生物与医学工程学院特聘教授、生物医学高精尖中心研究员，博士生导师，入选第十四批国家海外青年人才项目。王璞本科毕业于复旦大学物理系，2009-2014年博士就读于普渡大学生物医学工程学院，师从于非线性成像专家程继新教授。博士期间主要工作是生物光子学医疗器械的开发以及非线性显微镜的开发与应用。已发表SCI论文20余篇，专利5项。王璞以第一或通讯作者在Nature Photonics，Science Advances，Light：Science & Applications, Nano letters等领域内一流期刊均有发表。王璞曾主持开展多项美国小企业创新奖励基金（SBIR/STTR award），并代领团队完成多项科研转化工作。其中包括相干拉曼显微镜的产业化，光声成像在乳腺以及心血管的器械转化等等。目前王璞教授主要研究工作为非线性拉曼显微镜的开发以及在先进材料、单细胞代谢的表征方案，以及光致超声器件在生物医学中的应用。同时担任振电（苏州）医疗科技有限公司CEO，致力于开发推广最先进的分子光谱成像技术。【摘要】蛋白分子互作检测是研究蛋白质与其它分子之间相互作用的一系列技术和方法。这些方法能够揭示适体分子如何结合并影响蛋白质。微尺度热泳（MST）是一种基于热泳现象的溶液中分子亲和性定量检测方法，通常所需样本量小，检测通量大，速度快，且样品处理步骤简单，但依赖于荧光标记或蛋白自发荧光来检测温度梯度下的浓度变化。中国人民大学化学与生命资源学院讲师王豪毅 博士《时间分辨光谱助力光合作用三重态光保护研究》（2024年7月17日上午开讲 点击报名）王豪毅，2013年于华东理工大学获得理学学士学位，2018年于中国人民大学获得理学博士学位。2018-2020年于中国科学院物理研究所从事博士后研究工作，2021-2023年于中国人民大学从事博士后研究工作，2023年任职中国人民大学化学与生命资源学院。主要从事自然光合作用体系超快激发态动力学行为，人工光合体系光电转换机理研究，关注超快激光光谱技术和方法。【摘要】光合作用是地球生命体中最为重要的生物化学反应，从微观层面揭示高效光合作用的物化反应机制，是光转换领域的重要课题。高等植物和藻类光合作用体系中捕光复合物II（LHCII）三聚体在猝灭过剩能量过程中扮演重要角色，其中的核心色素分子为叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素单重态（1Chl*）经系间窜越转换到叶绿素三重态（3Chl*）的量子效率高于60%，而3Chl*敏化产生单线态氧1O2的效率接近于100%。所以，通过3Chl*向类胡萝卜素分子（Car）传能成为高等植物和藻类重要的光保护策略。本报告将讲解时间分辨光谱助力光合体系3Chl*特征的观测结果，此部分3Chl*会被O2猝灭形成活性氧物种（ROS），而此类ROS可作为生物适应性进化的信号分子而发挥正向作用。进一步揭示高等植物菠菜与海洋绿藻假根羽藻中，蛋白结构、色素组成与相应类胡萝卜素三重态3Car*猝灭性质的内在关联，并深入探究了相应3Car*猝灭受O2可及性的影响。为进一步认识3Car*光保护机制并深入理解光合生物光保护生理功能提供新认识。作为应用最广泛的仪器类别之一，光谱仪器及技术的发展一直备受业界的关注。特别值得一提的是，随着科技的发展，相关光谱新技术、新应用层出不穷，特别是拉曼、近红外、LIBS、太赫兹、高光谱，以及超快光谱、微型光谱等一直备受关注。不仅如此，现场快检、过程监控、实验室高通量分析在实践中的作用也越来越凸显。与此同时，随着大数据时代的到来，光谱技术与人工智能的结合也已经成为推动各行各业发展的强大引擎，开启一个全新的智能光谱时代！可以说，兼具实用和前沿，全球百亿光谱市场酝酿着无限的生机和活力。由仪器信息网主办，中国仪器仪表学会近红外光谱分会、中国科学院物理研究所、中国遥感应用协会高光谱专业委员会、南通长三角智能感知研究院等协办的“第十三届光谱网络会议, 简称iCS2024)”将于2024年7月16-19日召开。点击立即报名，免费参会》》》报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ics2024/

在我们肉眼看不到的纳米世界可能隐藏着意想不到的精彩一群天大学子用严谨的科学态度和鲜活的艺术创造力透过显微镜发现世界之美通过少许着色呈现自然之美在纳米的天地这些微小的结构有如美轮美奂的画作不禁让人感叹科学的奇妙腊 梅作者：胡瑾图片是用学院的Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜拍摄的。采用水热法制备了泡沫镍上负载的Ni-Zn-S用于电催化水分解。棕色的泡沫镍像是梅花的树干，上面生长的一颗颗几微米的合金，像一朵朵鲜红的梅花。在寒冷的冬天，树叶还未见长出来几片，一朵朵鲜红的梅花却不畏寒冬，争先绽放，为败落稀零单调的寒冬，增添了闪亮的色彩。晴空樱花作者：胡瑾图片是用学院的Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜拍摄的。该样品是采用水热法制备的泡沫镍上负载的Ni-Zn-S，用于电催化水分解。春暖花开，站在樱花树下，抬头仰望天空，樱花像一只粉色的蝴蝶在蔚蓝的天空下飞翔。泡沫镍像一棵树干，反应釜里的溶液像大地的养分，一直保持的溶液温度像太阳的光照，经历了十几个小时的保温，泡沫镍上不断的长出绽放的花朵。秋菊作者：胡瑾图片是用学院的Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜拍摄的。采用水热法制备了泡沫镍上负载的Zn-Co-S用于电催化水分解。世间万物，息息相关。如果不看下面的标尺，以为这就是一朵完美绽放的菊花。不禁感叹，在微观的世界，也存在着这么精致的花朵。它们在自己的小天地下静静地绽放。七彩作者：王禹轩拍摄仪器：冷场发射扫描电镜 s4800样品材料：本样品是通过1300度高温快速灼烧1分钟的纯钼，作为制备氧化物弥散强化合金（ODS）的第二相弥散体。ODS由于其优异的抗蠕变性能、良好的高温组织稳定性和良好的抗辐照性能，其常被应用于高温涡轮发动机叶片以及换热器管道等应用中。艺术处理：通过本方法处理纯钼展现出规整的微观结构，以此为基础通过后期处理试图描绘一幅彩虹色宝石原石的照片。通过不同颜色配色及灰色底色的映衬展现出整体的色彩丰富度。三维多孔碳材料作者：杨浩然样品材料为三维多孔碳材料，使用蔡司热场扫描电镜Sigma 300拍摄。样品以氯化钠为结构模板，葡萄糖为碳源，经过冻干和热处理后获得碳包覆氯化钠颗粒结构，水洗去除氯化钠模板后，获得完美的三维多孔结构。新颖性在于以氯化钠为模板，后续可以水洗去除，可以应用于能源转换与存储领域如锂电池钠电池及电催化方向。胭脂海棠闹春浓作者：眭思密应用背景：钠离子电池电极材料仪器信息：TEM JEM-2100f样品制备：样品为溶剂热法制备的MoS2/CNTs复合薄膜。纳米花状的MoS2附着于CNTs外壁，单壁CNTs管束交织形成网络，层层网络重叠形成薄膜。拍照难点：溶剂热反应中，MoS2随机分散于CNT外壁，该照片准确捕捉了二者之间的空间相对关系，并且单壁CNTs管束、MoS2片层边缘都清晰可见。图片描述：“海棠不惜胭脂色，独立蒙蒙细雨中”，图片好似一朵盛开在两个枝杈间的海棠花，像胭脂带妆的少女，是青春、活力、娇美的象征。作为报春的使者，她让大地回春、春意渐浓，从图片中可以看出其蓬勃的生命力。碳纳米管森林作者：张睿&李乐应用背景：单壁碳纳米管垂直阵列具有巨大的比表面积、优异的导电性、良好的化学稳定性以及有序的结构，被认为是电极材料的理想候选材料。仪器名称及型号：蔡司热场扫描电镜（sigma 300）样品制备过程的难度、新颖性：本实验开发了新型纳米颗粒催化剂，可以在二维、三维基底上负载催化剂，并能够利用CVD法在基底上合成碳纳米管阵列材料，具有普适性，便于进行材料的宏量制备。层峦叠翠作者：李乐仪器:原子力显微镜AFM5500作品介绍:氧化铝碳纳米管阵列。锂金属负极的体积变化是实现金属锂电池实际应用需克服的障碍。氧化铝-碳纳米管阵列可以有效降低局部电流密度、缓解锂在充放电过程的体积膨胀。利用原子层沉积法，实现氧化铝在阵列内的均匀沉积。难度点：材料顶部仍应满足均匀的高度差，证实沉积后样品结构的稳定性。艺术处理:样品三维图显示出均匀的高度差，展现出重峦叠翠的景象。五彩斑斓的石头作者：李乐仪器:透射电镜JEM-2100F作品介绍:氧化铝包覆四氧化三铁纳米颗粒，三维基体上生长高有序度碳纳米管阵列可以作为优良电极材料应用于锂、钠、钾离子电池。然而传统电子束蒸发镀膜法沉积用于生长碳纳米管阵列的催化剂，难以实现其在三维基体上的均匀负载。本实验制备的均匀分散的氧化铝包覆四氧化三铁催化剂能够实现在三维基体上的均匀负载，并在基体上生长高有序度碳纳米管阵列。难度点：氧化铝包覆四氧化三铁纳米颗粒应满足粒径均匀、高面密度，以实现高有序度碳纳米管阵列的生长。白珊瑚的深海家园作者：白翔仁作品说明：材料为原位合成氧化镁纳米颗粒团簇的SEM图片，使用S4800扫描电镜拍摄。纳米氧化镁颗粒单个粒径约为5-10 nm，成团簇状分布，单个团簇粒径为300 nm左右，附着在基底上。纳米颗粒导电性差，且粒径细小，通过调整拍摄参数，得到衬度良好、分辨率高的团聚形貌图。图片说明：经过上色处理的作品名为《白珊瑚的深海家园》，将图片灰度调整为绿度，将纳米氧化镁图案侧构建为海底礁石上分布的白珊瑚球的意象。幽暗的海底，一块礁石上，一个个白色的珊瑚球附着在上面，融入静谧的海底世界中。五彩池作者：白翔仁作品说明：材料为纳米颗粒增强铝基复合材料晶粒的STEM图片，使用F200透射电镜拍摄。材料呈现纳米晶组织，晶粒约为200 nm左右。样品通过打磨、Gatan离子减薄仪减薄，得到块体透射样品，通过拍摄参数，得出取向衬度良好、分辨率高的微观组织图片。图片描述：经过处理的作品名为《五彩池》，通过色谱上色及水波微处理，将不同程度的晶粒构建为水底卵石的意象。阳光照射下，水波微微荡漾，掩映着水底的卵石时隐时现，像传说中的五彩池一般。为进一步激发学生们的科研兴趣和创新意识，提升实验技能水平，由天津大学材料学院主办，材料科学与工程国家级实验教学示范中心承办的天津大学首届“走进材料微观世界”—微观摄影大赛于近日成功举办。此次大赛受到了天津大学资产处、天津大学分析测试中心和化工学院大型仪器测试平台的大力支持和积极参与。经历一个月的征稿，共收到来自材料学院、化工学院、理学院、建工学院等全校118名学生的161幅作品。天津大学资产与实验室管理处副处长张为对本次大赛给予了高度肯定，他认为大赛顺应了国家加强高等学校实践教学、实践育人的要求，加强了不同专业、不同领域学科的交流和进步，展现了参赛学生们的科学素养和创新精神。材料学院院长胡文彬向本次大赛中的工作人员和评委老师以及各支持单位表示衷心的感谢，寄语同学们能永葆初心，在科研路上砥砺前行，真正认识到科学和材料的魅力所在！微观纳米世界藏匿着许多美丽与惊喜，等待着与有心人的相遇

美国标乐于2011年5月10日在苏州左岸明珠酒店举办的微观分析固态样品制备培训已经圆满结束，来自苏州、常熟、上海等地共计80余名工程师参加了本次培训。 本次培训为期一天，除了标乐技术专家，更邀请了上海交通大学的陈秋龙教授和上海材料所的李炯辉教授为学员讲解。他们与学员们共同探讨了现代金相制样技术的的发展，黑色金属金相制样技术，有色金属金相制样技术，微电子行业和热处理行业的金相试样制备技术等问题。 培训过程中，学员和专家教授们互动活跃，面对面解决了很多实际工作中遇到的问题，并且对标乐先进金相制样技术有了进一步了解。 美国标乐还将于2011年5月12日在无锡凯宾斯基酒店举办为期一天的微观分析固态样品制备培训，欢迎大家报名参加。

导读随着“2020年第七届中国汽车轻量化国际峰会”的日益临近及《国家第六阶段机动车污染物排放标准》的发布与实施，在环境保护和节能降耗法规要求日趋严格的当下，轻量化已成为中国汽车产业发展的重要方向和必然趋势。 其中对车身的轻量化更是提高汽车动力性、降低油耗、保护环境的关键。车身轻量化与使用材料密切相关，如镁合金、铝合金等金属结构材料、工程塑料及其复合材料在轻量化中起到重要作用。采用工程塑料及其复合材料可减轻汽车零部件约40%的质量，可降低成本40%，因此开发工程塑料和复合新材料是车身轻量化发展的趋势，其中PP（聚丙烯）和PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）应用最为广泛。 塑料及其复合材料的应用场景 为什么在汽车材料轻量化中大量应用PP、PMMA?今天，我们要对PP、PMMA做两个有趣的试验： 1. 宏观视界下的拉伸 PP、PMMA在常规的静态测试外，可能会受到动态变形的影响，例如，在涉及运输设备的碰撞和产品掉落时。因此，为了保证可靠性，还必须进行冲击试验。特别是，由于聚合物塑料具有粘弹性，（既有粘性又有弹性），其力学特性表现出对环境温度、时间和变形速率的依赖性。 采用岛津AGX-V电子万能试验机和HITS-TX高速拉伸试验机可以研究PMMA/PP与试验速度关系。 应力-行程曲线 试验结果 高速拉伸试验中PMMA和PP的拉伸强度均高于静态拉伸试验，证实了这两种塑料材料拉伸强度的试验速度依赖性。 2. 微观视界下的断口 当发生损坏、故障事故或劣化时，我们通常迫切需要调查原因和提出对策。塑料的失效形式多种多样，包括静态断裂、冲击断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、环境引起的断裂等。根据分析不同类型的断裂原因，可以观察到具有不同特征的断裂面，这表明可以通过断口观察来确定损伤的原因，并研究解决损伤的方法。拉伸试验后，我们选择对PP试样的断口进行镀金，并用光学显微镜和EPMA进行观察。 电子探针EMPA8050G 在PP断裂表面镀金，并用光学显微镜和EPMA进行观察。静态拉伸试验和高速拉伸试验后的聚丙烯断裂表面分别如下图所示。（a）为光学显微镜图像，（b）-（d）为电子探针二次电子像。 对比PP静态拉伸微观图（a）与PP动态拉伸微观图（a）可见，与高速拉伸试验的断口面积相比，静态拉伸试验的断口面积明显较小，这应该是由于静态拉伸断裂时，塑性变形伴随着颈缩而导致的。 静态拉伸微观图 在PP静态拉伸微观图（b）中的断裂面中部，可见纤维断裂面以韧性方式伸长。对 PP静态拉伸微观图（b）的中心区域及其左侧区域进一步放大，结果见PP静态拉伸微观图（c）及（d）。由PP静态拉伸微观图（c）可见树脂纤维伸长的情况。PP静态拉伸微观图（d）显示断面上有许多孔，这是由树脂（如低分子量物质）或杂质等微观缺陷等形核长大而导致的。 高速拉伸微观图 在高速拉伸试验中，断裂处没有出现颈缩现象，整个断口呈扁平、粗糙的片状。对断面中心及边部进一步放大，结果见PP动态拉伸微观图（c）及PP动态拉伸微观图（d），可见，中部和边部的断口形貌无明显差异。据此可推断，随着试验速度的提高会导致无塑性变形的脆性断裂。 结 论 岛津具有丰富的产品线，在宏观方面：拥有各种静态试验机与动态试验机，可以提供力学测试，并进行定制化夹具设计；从微观方面：拥有电子探针EMPA等各种微观测试仪器，可以提供表面分析数据，为客户提供一整套服务与方案。岛津为汽车改性塑料的快速发展提供帮助，在汽车安全性的基础之上实现汽车轻量化，为营造和谐绿色的环境做出贡献，创造崭新的明天。

十八年前，英国普利茅斯大学研究人员发表在《Science》上一篇的文章，让“海洋微塑料”进入人们的视野。海洋微塑料是典型的人类污染物，任何一个海洋国家都存在着海洋微塑料的污染，南北极也不例外。这与地区的经济发展程度和人类活动密度直接相关，我国沿海地区多为人口密度大、经济较发达的地区，也不可避免地存在海洋微塑料污染。如今，微塑料已经成为我国乃至全球环境领域的研究热点，而且随着研究的深入，微塑料的介质、粒径以及研究方向均有了进一步的发展。近日，仪器信息网采访了南开大学汪磊教授，就环境微塑料研究现状、痛点和瓶颈及其对生态和人类健康造成的危害等话题进行了深入交流。汪磊教授 南开大学微塑料研究进一步发展：介质、粒径、研究方向微塑料的研究语境不再仅限于海洋，其介质已从海洋环境拓展到淡水环境、陆地环境及大气环境。如大量使用农膜，造成土壤环境出现微塑料；日常洗衣服时，涤纶和尼龙等材质的衣服释放出来的纤维也属于微塑料，进入淡水水环境，造成淡水环境的污染；空气环境中，微小的塑料颗粒通过扬尘进入大气环境，一些更小的颗粒可能会长期悬浮于大气当中，甚至会进一步向大气层上层迁移，并随着气团进行长距离的迁移。这些都是已经有科学证据的环境行为。因此，整个地球面临广泛的微塑料污染。随着微塑料研究的持续开展，研究方向和粒径方面也都有了更进一步的发展。研究方向从最开始的环境调查逐渐深入到毒理学效应和机制的研究；研究对象的粒径也越来越小，从最早微塑料定义的粒径5mm以下，到后来欧洲科学家提出的2mm以下，如今，动物实验发现亚微米级和纳米级的颗粒物更有可能在环境暴露后被吸收并进入到内循环，从而带来更大的健康风险，这引起科学家更为广泛的关注。微塑料研究难点：样品检测和源解析目前，微塑料研究的难点和瓶颈主要在于样品检测。实验室里对纯的化学品、塑料聚合物开展研究相对容易，因为这些物质在检测时加入的成分和剂量都是可控的，甚至还可以用一些染色或同位素标记的方法进行示踪。但环境里的微塑料本身表面粒径很小，比表面积很大，发生同质和异质聚集的能力较强，且有时易在环境中发生老化而与初始状态不同，给检测带来困扰。环境微塑料源解析也是一大瓶颈问题。微塑料的源头和归趋永远是大家关注的问题，由于塑料聚合物本身结构往往是由简单的碳氢结构组成的，很难建立特征性的指纹图谱去分析不同地域环境微塑料到底有哪些差别，所以常规通过化学成分指纹图谱进行污染物溯源的方法不一定适用于微塑料的污染研究。因此，找到合适的、能够对环境微塑料进行科学源解析的方法，也是目前研究当中的瓶颈问题。此外，亚微米级和纳米级别的颗粒已经成为研究人员关注的重点，同时，更小的粒径也使它们的检测难度也非常大，需要科学家和仪器公司技术人员共同努力来实现突破。首创化学解聚质谱检测技术 获学术界认可由于自身具有痕量污染物的环境行为和环境检测研究背景，汪磊自2015年开始关注环境微塑料，当时国内已经有许多团队在开展相关研究工作，但这其中环境分析化学领域的团队还不多。起初，环境生物学专家研究塑料污染时采用的检测技术仍以显微镜下对颗粒观察计数为主，汪磊认为镜检方法虽然可以满足部分实验要求，但由于偶然因素干扰较多，且受前处理过程和操作人员的限制，该方法不适用于痕量微塑料和亚微米尺寸的塑料颗粒检测，也难以实现方法的标准化，且其检测结果也难以用于环境微塑料的释放和迁移通量计算。结合自身研究专长，汪磊团队以将塑料聚合物通过化学解聚的手段解聚成具有特异性的单体化合物，以质谱对单体化合物进行分析检测，进而回溯到聚合物本身的质量思路，开发出聚酯、聚碳酸酯、聚乳酸、尼龙等微塑料的质谱检测技术，搭配镜检技术一起使用，具有更好的准确性和灵敏度。采用该方法，汪磊团队进行了包括污染调查和微塑料环境行为方面的研究，相关检测方法分别发表在美国化学会刊物Environmental Science & Technology Letters（EST Lett）、和Analytical Chemistry上，并被EST Lett杂志评为2017年年度最佳论文。采用质谱检测-镜检结合方法，汪磊团队对一些典型塑料污染场景进行了研究，如提出以质谱检测配合光学显微方法能更准确地评估洗衣废水对污水处理厂进水中微塑料污染的贡献；评估了大气沉降与剩余污泥再利用对陆地环境中微塑料污染的输入通量；发现了垃圾填埋场矿化垃圾土中微塑料和它的前体物以及塑化剂在成分分布上的变化与填埋时间存在相关性；并结合环境微生物学技术，揭示了室内灰尘中较高浓度的微塑料特别是生物可降解塑料微粒会影响室内环境中微生物的群落结构，这些研究成果于在EST、科学通报等刊物上连续发表。此外，汪磊还对微塑料的长距离迁移、“双碳”战略背景下生物质塑料和可降解塑料等新课题进行了一些初步的探索。由于从事环境微塑料技术的研究，2021年，汪磊团队获得安捷伦公司的全球开放型课题的支持，汪磊表示：“我很感谢安捷伦，我们很多研究工作都是用安捷伦的仪器完成的，如Agilent 8700 LDIR激光红外成像系统，以及LC/MS/MS产品。安捷伦特别关注微塑料方面的技术开发，也愿意与科研单位合作，因此我们双方一拍即合。”汪磊团队合影质谱技术在反映聚合度和粒径方面存在局限性当前，环境微塑料研究主要用到光学和质谱学两种技术手段，光学手段包括普通光学显微镜和结合聚合物特征光谱开展的显微光学技术，后者如显微红外、显微拉曼等，实验室研究还可用到电镜、原子力显微镜等。大部分微塑料研究工作只会采用两种手段中的一种。在微塑料检测中，光学手段使用更为广泛，该技术简单直接，对研究条件要求较低，方便使用。光谱学手段可以识别塑料聚合物，因此红外光谱在微塑料检测中迅速成为主流技术。质谱学方法在采用不同解聚或裂解处理后，以液质或气质联用仪对相对完整的聚合物功能单体化合物或聚合物的分子碎片进行检测，再回溯聚合物质量。微塑料的质谱检测技术还存在一定局限性，如热裂解技术在产生碎片时一些环境基质会产生同类碎片，对样品分析造成干扰。而相对温和的化学解聚手段也并不能有效解聚所有塑料聚合物，且如果产生的功能单体不具有特异性，该方法将同样面临基质干扰的问题，这些问题限制了质谱技术的应用发展。质谱分析样品解聚手段的另一大局限性是无法有效区分不同聚合度的聚合物，低聚物也会产生相同的碎片和功能单体，因而会对微塑料的定量产生干扰。“在研究过程当中，我们也不断地被要回答编辑和审稿人提出的这类问题，尽管这些低聚物相对于高聚物来说体量常常微小到可以忽略不仅，但它总归是一个客观存在的误差。”汪磊讲到，“但低聚物本身是否也有环境风险和研究的意义呢？”光学技术需更微观 质谱技术期待原位可视化当前，两种主要的微塑料检测技术都存在一定的局限性，汪磊详细讲述了局限问题并提出了对微塑料分析技术的发展期许。光学技术最大的局限性体现在更小粒径的微塑料检测灵敏度不足。目前市场上常见显微红外技术产品灵敏度多在10~20微米左右，这个尺度以下的环境微塑料很难被识别；显微拉曼技术灵敏度相对较高，但对5微米以下的样品也很难检测。因此，光学技术，需要在灵敏度方面进一步发展，使分析更加微观化。质谱方面，希望能发展对高分子聚合物直接进行检测的质谱技术，虽然据悉已有相关技术，但尚未能应用到塑料聚合物的检测上；另外，现有质谱方法分析塑料聚合物时，只能间接证明它的存在，不能实现微塑料的直接原位检测，说服力不足，期待适用于微纳塑料的质谱成像检测技术出现，从而更直观地揭示这些人造高分子聚合物的生物富集行为和毒理学作用机制。政策监管尚空白 制定相关标准应考虑多技术结合目前，在政策方面，针对塑料本身的地方性和行业性的约束，如各类“限塑令”时有颁行，但目前尚未出台针对微塑料的监管或污染治理标准。据悉，国家海洋监测中心编制了《海洋微塑料监测评价技术规程(试行)》。全球公认的环境微塑料污染监测标准技术尚未形成，各国和各团队使用的方法不同程度上存在差别。“因为环境微塑料的检测本身有很大的困难，同时又要考虑到自身的污染现状、科研能力和软硬件条件，因此构建科学、实用的监测和检测标准方法十分具有挑战性。”汪磊解释。汪磊认为，在制定环境微塑料相关监测法规或标准时，应考虑多种技术结合，例如光学检测的计数结果不利于数据之间的比较，质谱学技术无法直接反映颗粒形态和聚合度，两种技术的结合可以提高检测结果的准确性和科学性。大众应正确面对微塑料危害 减少环境中的微塑料排放微塑料对于生态环境和人类健康都存在一定的风险。较大粒径的微塑料易被动物摄食，导致海洋生物食道阻塞、厌食甚至死亡；附着到珊瑚礁表面的微塑料会引起珊瑚病变，而由于珊瑚礁对于海洋环境调节十分重要，珊瑚礁的死亡会引起一系列不良海洋环境生态效应的出现；也有研究表明，土壤环境中，微塑料会影响营养物质的传质，导致植物对营养物质的吸收障碍；浮萍类水生植物容易与悬浮的微塑料结合在一起，影响生物表面膜的通透性；微塑料表面普遍具有疏水性，其负载的内生和外源污染物对生物也可能存在毒性，这些都反映了微塑料对生态环境的潜在风险。同时，微塑料的人体暴露广泛存在，由于微塑料中存在未聚合的单体化合物、及其含有的添加剂和吸附的其他污染物，人体摄入微塑料后，这些物质可在人体内释放，造成人类对这些化学品的额外摄入；微塑料表面微生物的特异性定植可能形成独特的微生物 “塑料域”，在致病菌和抗性基因传播方面可能导致新的风险。此外，塑料纳米颗粒本身也可能对人类健康产生危害，这方面的研究仍“在路上”。但由于人体摄入微塑料的机会和剂量都不大，微塑料对人体健康的已知影响并不显著。塑料是人造高分子聚合物，而自然界中动物、植物、微生物也都在制造高分子聚合物。人们每天都可能摄入木质素颗粒，这些植物聚合物颗粒无法被消化吸收而会自行排出体外，所以对人造聚合物也没必要过分紧张。汪磊认为，对于大众来说，还应正确面对其对健康产生的潜在影响。最后，汪磊建议，减少微塑料的污染，应该从减少塑料的污染。“塑料作为20世纪最伟大的发明之一，给人类带来了巨大的便利，减少塑料污染并不等于放弃使用塑料，而是增加其循环使用和回收再生，从而减少环境中的塑料排放，这对我们每一个人或者说对每一个消费者来说是最容易做到的事情。”人物简介：汪磊，南开大学教授、博士生导师，环境科学系系主任，“环境污染过程与基准”教育部重点实验室副主任。主要研究领域为新型污染物的环境行为与环境暴露。曾获得国家海洋科技进步二等奖、天津市科技进步一等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学二等奖；首届全国环境化学青年奖。获得国家基金委优青基金项目、天津市杰青项目，入选天津市中青年创新领军人才、131创新人才第一层次，并担任Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology亚洲副主编、Ecotoxicology and Environmental Safety编委、环境科学学会环境地学分会、环境化学分会委员。

概 述硒化锡是一种非常稳定和简单的化合物，并且地球表面有丰富的Sn和Se元素。硒化锡作为一个大家比较熟悉的半导体，主要研究方向是在太阳能电池以及箱变记忆合金材料方面。现今作为热电能源材料硒化锡应用方面有重大突破性研究成果。然而硒化锡可形成多种化学计量的硒锡化合物，如SnSe，SnSe2和SnSe3，其中SnSe和SnSe2有广泛的应用前景。此时就要借助SEM确定产物形貌成分，借此更好的完成制备过程的优化，指导大规模生产。现在就让我们用蔡司热场发射电镜sigma500来看一看硒化锡的结构。一、样品准备和SEM图像获取 首先让我们看一看样品。此样品邮寄之前已经分散在铝箔表面，而铝箔则固定在一角硬币之上。所以我们制备样品只需用碳导电胶把样品固定好即可。并且因为蔡司场发射电镜优秀的低电压成像性能能有效的抑制放电，所以样品无需喷金。下面就轮到我们的主角登场了。看看它超大的样品仓，样品多大都不成问题。现在我们只要把样品放入即可。最后我们应用蔡司电镜低电压成像技术，即使在1kv的条件下，也可得到清晰的SEM图片。以下4张图为前2张为样品1的SEM图片，后2张为样品2的SEM图片。二、SEM分析首先看样品1，在低倍放大像种，可以看出产物的主要形貌为花瓣状薄片结构。在较高倍率放大像中可以看出花瓣状纳米片边缘较规整，叶片厚度不到30nm。此时对其做能谱分析可知Se和Sn所占原子分数之比大致为2：1，说明花瓣状纳米片成分可能是SnSe2。再看样品2，在SEM图像上可以看出产物为多层片状结构，其产生原因可能为较长的反应时间使花瓣状结构生长。后 记胡克曾在《显微图谱》中说过，关于感官，接下来需要关注的是通过工具弥补感官的不足。我们现在所做的就是通过电子扫描显微镜了解物质的微观结构，因为微观结构决定了物质的性质。对于硒化锡来说，由于具有低热传导、储量丰富、环境友好等特质，是一种颇具潜力的热电能源材料，但其硬伤在于导电性能较弱。经试验发现其层状晶体结构在其层面内具有不错的导电性能。所以为了更佳的导电性能，在制备的过程中我们需要更长的时间以形成更多的片状结构。只有这样我们才能使其有更好的导电性能，使其作为热电能源材料有更好的应用前景。下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！

对极限微观的不断探索源于人们原始的求知欲。国际度量衡制度的确立为我们指引了探索的方向。从米到毫米，从毫米到微米，从微米到纳米。当物质被我们不断地“劈碎”。越来越多新性质，新现象，新功能被发现。人们对自然的认识越来越深刻，对物质的操纵也越来越得心应手。 从二十世纪末开始，人类对微观的探索延伸到了纳米领域。在这个从仅比原子高一个层级的尺度范围内，物质展现了一种和宏观截然不同的状态和性质。表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应带来的是超高强度、超高导电性、超流动性、超高催化活性等等无与伦比的属性。 碳纳米管作为第一种人工合成的纳米材料，甫一问世，其超高强度就惊艳世人。它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍。 单壁碳纳米管高度（直径）测量在碳纳米管被研制出来以后，双壁碳纳米管、掺杂碳纳米管、复合碳纳米管等多种材料被源源不断制作出来。极小的尺度和样品多样性，迫切需要一种合适的检测工具。 在纳米尺度下，光学显微镜的分辨率早已鞭长莫及，电子显微镜则因为严格复杂的制样过程使测试门槛令人高不可攀，激光粒度仪对长径比过大的样品测试误差极大也不适合。这时，较合适的观测工具就是原子力显微镜。 原子力显微镜作为专门的纳米材料表征工具，天然具有高分辨率、高环境兼容性、多属性分析种种优势。 原子力显微镜观察的不同碳纳米管形态在生产中，因工艺不同，会产生长短粗细不同的碳纤维。如何有效对这些样品进行归类分析是个大问题。 不同工艺下碳纳米管分散状态借助岛津原子力显微镜配备的颗粒分析软件，则可以自动分析筛选，并对纤维的各种尺度进行统计分析。 极长和极短碳纳米管的自动分类统计同样，对于常见到的纳米材料——纳米颗粒而言，也可以依靠该软件进行统计分析。 纳米颗粒的粒径统计而且，利用原子力显微镜，还可以有效观察同样粒径下颗粒的不同形貌。例如以下两个颗粒，粒径均在100nm左右，如果用激光粒度仪测试，会被归为一类。但是用原子力显微观察，则可以发现很大的不同。 粒径近似的纳米颗粒聚集形态左侧的颗粒是单个粒子，二右侧的则是多个颗粒聚集形成的，在原子力显微镜的小范围观察图像中可以清晰分辨二者的不同。 但是，通常的原子力显微镜很难兼顾大视野和高分辨。要想同时观察统计大量颗粒，就需要用大范围观察，这样一来每个颗粒的细节分辨就难以看清。如果聚焦到一个颗粒上细致观察，则无法从整体上评估样品。 解决的办法就是提高原子力显微镜图像的分辨率。岛津推出了8192*8192点阵的高扫描能力。可以在大范围观察的同时又看清每一个小细节。 兼顾大视野和小细节的超大点阵扫描图像原子力显微镜作为人类眼睛的延伸，像一个精细的触手，细致地捕获纳米材料的形貌、机械性能、电磁学性能等等属性，使这个微乎其微的领域直观地展现在我们眼前，为我们更深更广地认识纳米材料提供了有力帮助。 文中相关仪器介绍详见以下链接：https://www.shimadzu.com.cn/an/surface/spm/index.html 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

随着春天的脚步临近，标乐正式启动&ldquo WORKSHOP&rdquo 微观分析固态样品制备培训课程。&ldquo WORKSHOP&rdquo 培训课程是标乐明星培训课程之一，它的特点是时间紧凑，内容灵活，学员可在短时间内学习到诸多实用知识。培训不设门槛，任何对材料工艺技术和性能有了解的人均可参加。培训课程进入中国多年，获得参加者的一致好评。 2012&ldquo WORKSHOP&rdquo 培训课程将在全国十几个城市陆续进行。第一站，我们选择世界科技城市联盟城市之一的合肥市。 本次培训课程将在2012年3月14日在合肥工业大学分析测试中心举办，为期1天。课程不仅包括切割、镶嵌、表面制备、研磨、拋光、人工样品制备、显微/宏观硬度测试分析等基础知识，还安排实践操作环节，学员可以现场亲手操作标乐最新设备。授课老师方面，除了标乐资深技术专家，还邀请到浙江大学和合肥工业大学的教授做主题讲座。本次培训课程不收取任何费用。 如果您对本次课程感兴趣，可以直接与标乐市场部联络并索取报名表： 电话：400-000-3418 邮箱：lesley.chen@buehler.com 联系人：陈小姐

2011年11月8日，由标乐举办的&ldquo 微观分析固态样品制备培训课程&rdquo 在上海交通大学徐汇校区如期召开。来自上海、苏州、杭州等地来自各行业的120余名客户早早来到会场，将能容纳100人的会场坐得满满的。主办方标乐不得不临时更换会场，同时打开2台投影仪，为的是让每一名同学都能获得做好的学习效果。 课上，来自浙江大学的郦剑教授做了题为《现代金相制样技术的发展》的演讲，然后是题为《金属金相制样技术及结构分析》的演讲，授课的是交通大学的陈秋龙教授。上午的课程结束之后，同学们一起共进午餐。利用午餐时间，同学们充分交流了自己在工作中的心得。下午，依然是郦剑教授和陈秋龙教授，进行了题为《硬度测试发展及其应用分析》和《应力对金相制样分析的影响及解决办法》的讲授。 培训课程在掌声中结束。会后，同学们围住郦剑教授和陈秋龙教授，利用这个难得的机会，就工作中遇到的问题进行咨询。大家表示，通过这次培训课程，对固态样品制备知识有了更深入的了解，认识了诸多同行，收获颇丰，为今后的工作开展打下了坚实的基础，并结下了深深的友谊。

序 言自然界中的所有动物和植物都具有类似的网格状等级结构，比如叶子的叶脉、植物的根茎系统、人体的血管系统等等，这些结构的存在不仅仅是为了保证自身结构的稳定，同时还确保了生命体在进行新陈代谢与物质能量传递过程中所受的阻力最小、运输的效率最高。一、默里定律在自然界的应用我们都知道根据流量与流速的关系，当液体从一个比较粗的管道流进一个比较细的管道时，液体的流速会增加，同时细管的所受的液体压力相对于粗管所承受的压力来说也更大。但是通过对我们生物界的血液系统进行观察可以发现生物体内不管是粗的血管还是细的血管，所受的压力都不会太大。科学家默里通过观察发现在人体中很多小血管从一个大血管分叉出去，所有小血管的横截面积的总和大于大血管的横截面，通过精确计算可以知道在一个最佳血液循环网络中，大血管半径的立方，大约等于小血管半径的立方的总和。图1. 人体血管与叶片脉络的电镜显微图如上图所示，在自然界中不管是动物还是植物，涉及到物质运输时，其运输管道都会遵循默里定律（血管、气管、根系、叶脉等），以使物质传输效率达到最优化，同时也使构造力学结构最优化。二、通过向自然界学习默里定律的应用示例2.1 锂离子电池图2. 根据默里定律设计的多等级孔道电极材料示意图 依据默里定律发现的自然界中动植物物质运输的最优化法则，科学家们设计了上图2所示的多等级孔隙电极材料，电极材料中的大孔、小孔、微孔的孔隙比率遵循了默里定律的最优比。有这种结构的电极材料由于锂离子在其内脱锂嵌锂的效率非常高，其充放电的倍率性能及比容量都比常规的氧化锌电极材料高出很多，下图是其充放电的性能示意图：充放电倍率性能、循环稳定性能、比容量性能示意图2.2 天然气、水、石油运输图3. 管道运输示意图西气东输、南水北调这些石油、天然气、水的大量运输过程中管道的粗细与运输速度和所承受的压力要经过严格的计算才能保证安全高效的运输工作，这里也体现了默里定律的重要性。后 记“实践是检验真理的唯一标准”，先人们通过模仿大自然的运行规律，总结出来了很多可以被我们后人来学习和使用的规则与定律，通过对这些规则与定律的应用，我们的生活水平与科技水平得到了飞速的提高。但是碍于之前我们的观察能力，仅仅能对肉眼或者光学显微镜能够看到的世界来进行学习与模仿。而现如今电子显微镜的存在极大的提高了我们观察身边的微观世界，更有效的学习自然法则，研究微观形貌结构与宏观材料性能的关系，制造出更先进更优异的材料及工具来改善我们现今的生活。

——显微技术在钞票防伪中的应用 前期回顾前两期内容我们通过显微分析技术，探索了防雾霾口罩的微观结构和显微镜下雾霾颗粒的形貌，并且通过SEM扫描电子显微镜与能谱EDS联用分析了被口罩所拦下的颗粒的化学组成。本期我们将继续通过显微分析来探索：【为何2009版的美元被称为最难仿制的货币】。序 言如下图所示，【2009版】100美元中新加了一条垂直的蓝色3D防伪条，上面印有深蓝色“100”字样和费城“自由钟”图案，变换钞票角度时，钟形图案会变成数字“100”。将钞票前后倾斜，钟形图案和数字“100”会左右移动。如果左右倾斜，它们将上下移动。 新/旧版100美元差别示意图 这种MOTION安全线采用了目前最新的微透镜阵列成像技术，几乎没有办法进行伪造。本期我们将通过显微镜来对100元美刀的MOTION进行观察，揭开这种微透镜成像技术之谜。 一、神奇的变色蓝条——MOTION安全线本期专题笔者带着好奇心，把100美刀的钞票放进了我们的ZEISS电镜下面，来观察100美刀上神奇的蓝条结构是否有什么不同。 1. 2009版100元美刀的制样及观察范围2009版100元美刀的简单制样及观察部位废了不少力气笔者终于收集到了一张2009版的100元美刀，如上图所示，经过简单的折叠将它固定在Zeiss电镜的19孔样品台座上（可以同时放置19个小的样品台），之后将它放进电镜中对右下角图片中画红框的部位进行观察，看这条蓝色的变色条带在微观形貌上有什么特别的地方。 2. 微观形貌结构对比蓝条部位（左）与旁边部位（右）显微结构差别在显微镜下我们可以看到蓝条部位（上图左半边）由很多个直径20μm的小球致密有序的排列而组成的，上面还印刷了菱形的有序栅格。而右边部分在显微镜下可以看到是由印刷的特别致密平整的纸浆纤维组成的，肉眼下可见的有序的条纹在电镜观察是由很多几十个μm的小片组成的。 3. 高倍形貌-元素分析有蓝条部分（左）和无蓝条部分（右）形貌及元素差异的对比 从图中形貌分析中可以看出蓝条部位与周围形貌最大的差别就是有了一个个规则排列的圆形小球，这些小球尺寸均一，排列整齐，同时通过元素分析我们可以发现这些小球都是有碳氧有机物组成的高分子小球，因此可以想象要制作这样的材料对工艺的要求非常的高，同时除了这些小球外，上层还印刷了一层含有“氟、镁、铝、铁、络”的金属印刷条纹，这一条小小的蓝色条带集成了目前很多的高精端技术。右边的印刷条纹放大了之后可以看到是由一片片片状的物质组成的，这些片状物质的元素也是含“氟、镁、铝、铁、络”的金属物质，但是与蓝条上的金属物质形貌差别很大，可以明显看出这两种材料是由不同种牌号的原料和工艺制作而成的。 二、微阵列透镜成像技术美国2009版100美元采用了6毫米宽的双通道MOTION技术，动感强烈，既简单又明了的大众防伪技术，下图为我们直观的介绍了微透镜成像技术的原理结构图：微透镜成像技术示意图该技术在透明薄膜的两面分别制作微透镜阵列和与之匹配的微图文阵列，通过微透镜阵列对微图文阵列的莫尔放大作用成像，形成强烈的动感、体视、变换等多种效果，包括上浮、下沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、正交运动（动感效果与移动方向垂直）、双通道等。通常透明薄膜要求很薄，一般要求小于50μm, 这就必须要求微透镜阵列与微图文阵列的加工精度非常高，常规的制版和生产工艺无法满足要求，只有依靠现代的精密微纳加工、UV压印等特殊的工艺，而且，两者之间还需要严格的结构匹配关系、工艺要求非常高，极难伪造，只有通过显微结构分析，对工艺及条件摸索的很成熟才可以做出来。 三、后记蛋白石呈现多种颜色与微观结构的关系材料的微观结构对宏观的光学性能巨大的改变，一直以来在自然界中就有存在，从蝴蝶翅膀到阳光下五彩缤纷的蛋白石（上图左），这都是由于这些材料本身的特殊结构所引起的。我们人类通过对周围微观世界的观察和思考，模仿自然界的原理，一步步的发展出了很多先进的光学技术，如光纤传导、数码成像、光子晶体等等。。。极大的改变了人类生活的品质。通过运用显微技术对微观世界进行观察，我们的生活发生了翻天覆地的变化，而随着显微技术的不断成熟和先进，我们在微观世界可以观察到的信息越来越多，可以预见我们的人类今后的生活会更加的便捷和美好。 下期主题（食品）三选一： A、不同种类淀粉在显微镜下的形貌特征。B、1元/斤的大米和10元/斤的大米在显微镜下有何区别。C、转基因大豆与非转基因大豆的微观形貌观察。

认识雾霾之盾——口罩的微观视界序言冬季以来，环境问题—“雾霾”成为人们关注的焦点。网上关于“雾霾”以及“防雾霾”口罩的报道层出不穷。OPTON作为实验室系统解决方案供应商，以自己的显微视角对“雾霾”问题进行了分析和研究，同时，OPTON希望能通过显微分析技术来拓展大家对生活中微观世界的认识。 本期主题是走进“雾霾之盾—口罩”的微观视界。通过电子显微镜对“平时生活中市场上用的最多最有效的几款防PM2.5口罩进行观察分析，带大家一起去领略电镜下的防雾霾口罩。 一、口罩宏观拆解左：EPC 活性炭口罩 KN95；右上：霍尼韦尔H950V；右下：绿盾M95 以上三种口罩皆为颗粒物过滤效率高于95%的口罩，EPC与其它两款口罩不同的地方在于口罩内部加了活性炭层。左：霍尼韦尔H950V；中：绿盾M95；右：EPC 活性炭口罩 KN95； 将口罩截面剪开可以发现，除了霍尼韦尔、绿盾【无纺布-静电滤棉-无纺布】这种经典的口罩结构外，EPC还额外多出了【活性炭层】及【加厚静电滤棉】层。一、口罩微观视界1. 无纺布三种品牌最外层无纺布扫描电镜形貌（左边为低倍、右边为高倍） 防PM2.5口罩的无纺布均采用热轧加固的方式进行成型的，因此从左边三幅图可以发现凡是无纺布上都会有类似压扁的致密“扁坑”。其中由于无纺布制造工艺不同：在形貌上霍尼韦尔的无纺布最致密、“扁坑”最深，绿盾的无纺布最疏松、“扁坑”最大而平；EPC介于两者之间。2. 静电滤棉 静电滤棉也为无纺布中的一种，在无纺布生产后经过静电处理会带有静电。这种静电力会对从其内通过的气体中的微粒物进行吸附，是防PM2.5口罩中，吸附PM2.5颗粒物的主要战斗力。从图中右侧高倍图片可以看出：EPC的静电滤棉最致密，但是形貌不均一，有带状显微及球状纤维颗粒存在；绿盾的静电滤棉纤维形貌最均一，且滤棉也比较致密；霍尼韦尔介于两者之间。3. 活性炭层+加厚静电滤棉EPC活性炭口罩比其它两款多出的两层（右上：活性碳层；右下：加厚静电滤棉层） 三种品牌的口罩在各层性能相差不大的情况下，EPC多出的两层过滤层会有更多的功能：活性炭层不但可以吸附颗粒物，同时对空气中的气体也会起到一定的收集作用，从图中右上部分可以看出在活性碳层上，纤维上有大量的活性炭存在。加厚的静电滤棉层与之前的静电滤棉层形貌有很大的差别，对漏过的少量颗粒物进行再一次吸附，起到进一步的颗粒物过滤功能。 一、后记通过显微分析可以观察到我们平时肉眼不可见的形貌细节，对实际生产与生活中的工艺控制及性能形貌学分析有很重要的意义，是反向工程中重要的技术手段之一。除了EPC这款N95口罩外，市面上也有很多其它品牌的带有活性炭层的PM2.5口罩，基本都是五层结构，最明显的区别就是含有活性炭层的口罩外观都为浅灰色，价格会比同过滤级别的口罩稍高一些。目前口罩品牌及型号很多，笔者仅选择网上用户采购最多的几款来进行实验，向大家介绍显微分析的魅力之处，具体如何评判各种款式口罩的优劣目前还没有比较行之有效的方法，希望后期能与大家进行进一步交流。

前 言钢铁材料断口分析的发展概括起来主要经历了三个阶段：肉眼、放大镜和光学显微镜直接观察阶段；用透射电子显微镜观察断口复型的间接观察阶段；用扫描电子显微镜直接观察阶段。因为断口是一个凹凸不平的粗糙表面，观察断口所用的显微镜要具有最大限度的景深、尽可能宽的放大倍数范围和高的分辨率，而扫描电子显微镜可满足上述综合要求，故现在对断口分析均采用扫描电子显微镜。扫描电镜作为现代材料科学应用最广泛的分析检测仪器在多个领域有着重要应用，其中在钢铁材料分析研究中的应用主要包括：材料的微观形貌、组织、成分分析；材料断口分析；材料失效分析；材料实时微区成分分析，元素定量、定性成分分析，快速多元素面扫描和线扫描分析；材料的晶体、晶粒的相鉴定，晶粒尺寸、形状分析，晶体、晶粒取向测量等等。钢铁冶炼铸造过程中会产生一些冶金缺陷，造成产品后续加工或使用过程中产生开裂或断裂，采用扫描电镜对产品断口进行微观观察分析，寻找原因，提出改进和预防措施，其作用和意义重大。下面列举几个钢坯和钢材典型断口的微观形貌及形成原因进行扼要介绍。一、 连铸坯沿晶开裂断口在连铸坯断口中，时常会观察到裂纹沿粗大的柱状晶晶界开裂的情况，且晶界上呈现出自由凝固高温开裂光滑特征（见图1）。其产生原因主要是因连铸浇注温度偏高、拉速不稳或拉速偏快所致。图1 连铸坯沿粗大柱状晶晶界开裂，晶界上呈现自由凝固光滑高温开裂微观特征二、 连铸坯粗大柱状晶、气孔、疏松及缩孔缺陷断口当钢中气体含量较高时，在连铸坯横截面中部粗大柱状晶沿晶断口上可见较多的小气孔缺陷（见图2上图）；当连铸工艺控制不佳时由于补缩不足，在横截面的心部部位断口上可观察到较多的疏松缺陷、较大尺寸的缩孔缺陷（见图2下图）。气孔、严重疏松、缩孔等缺陷对成品质量均会产生不利影响。图2 连铸坯中柱状晶晶界上的小气孔缺陷、心部疏松及缩孔缺陷微观特征三、 连铸坯晶界上存在两种形态的硫化物断口钢中非金属夹杂物是不可能完全消除的，在尽可能降低其含量的同时，科学有效地控制夹杂物的类型、尺寸、分布和形态，可降低其对钢材的危害。硫化物夹杂种类较少，最主要的是MnS。MnS在钢液中不能生成，在钢凝固时由于硫的偏析，硫化物夹杂才析出于树枝晶间。冷却速度越快，析出的硫化物颗粒越小，但数目增多。随着钢中氧含量的不同，连铸坯中硫化物夹杂有3类形态， I类硫化物为无规则分布的尺寸较大的球状，在含氧量高的沸腾钢和半镇静钢中可见到，它是在凝固初期与铁晶体同时析出的。Ⅱ类硫化物为网状或枝晶状沿晶分布，是凝固后期生成的。Ⅲ类硫化物是边、角、面都较清晰显现的无规律分布的小颗粒或小块状，出现于过量铝脱氧的钢中，是由于凝固过程中硫化物自发形成的结果。硫化物夹杂塑性较好，在轧钢时沿轧制方向延伸成细条状。Ⅱ类硫化物在轧钢后可形成条带，所以无论在铸态或在轧态钢中，Ⅱ类硫化物对钢的性能影响及危害最大。图3显示了连铸坯晶界上存在的两种不同形态的MnS夹杂物断口形貌特征。图3 连铸坯断口晶界上存在的枝晶状MnS（上）与颗粒状MnS（下）夹杂微观特征四、 钢的解理与准解理断口解理是钢铁材料受力后沿晶体内部一定的结晶学平面（低指数面）发生开裂的现象，宏观上呈结晶状，微观形貌包括解理河流、解理羽毛、解理扇、人字纹花样、舌状花样等，是材料脆性较大的体现。准解理是介于脆性断裂和韧性断裂之间的一种过渡断裂模式，准解理断裂是低合金高强度钢中（如组织为回火马氏体、贝氏体等）较为常见的一种断裂形式，常发生在脆性转折温度附近。准解理断裂的断口是由平坦的“类解理”小平面、微孔及撕裂棱组成的混合断裂,主要断口形貌特征是河流由小平面的中心向四周发散，形状短而弯曲，支流少，形成撕裂岭。图4为合金钢断口解理与准解理的微观形貌特征。图4 合金钢断口脆性解理（上）与准解理（下）的微观特征解理与准解理断口的主要区别如下表特征准解理解理生核的位置六、 沿晶断口

——不同头发在SEM下的微观分析 前期回顾上期我们探索了优质大米（吃起来劲道的新米）和劣质大米（口感较差的陈米）在显微结构上的差别。随着大米放置时间的增长，米粒内部的化学物质发生了变化，复粒淀粉内部的微粒间键合减弱结合力变弱。本期我们借助扫描电子显微镜以及能谱研究烫发、染发对发质的影响。 序 言爱美之心、人皆有之。随着社会的进步和社交的不断扩展，人们越来越注重自身的外表，女性则更甚之。改革开放以来，做头发作为一种潮流从年轻人群逐渐扩散到各个年龄阶段的人群。很多人频繁出入理发店，做各类各式的头发。在理发过程中，理发师会极力给客户推荐烫发、染发等各种服务。人们通过做头发，改善了自身的外在形象，提高了自我的精神面貌。那么，做头发是否会对发质有不好的影响？这个影响程度有多大？带着这几个问题，小编通过扫描电子显微镜下自然的头发、烫发、染发的显微观察，揭开烫发、染发对发质的影响。本期所选取的头发来自三位健康成人。其中一人的头发自然，未有后天的人为加工；其中一人的头发经过离子烫处理；第三人的头发经过染发的处理。 健康成人的自然头发的显微分析——形貌分析以及成分分析从图1可以看出，健康成人的自然头发结构排列紧密。在较大的放大倍数下，可以看出头发表面主要由片层状的结构组成。这些片层状的结构如鱼鳞一般分布，且“鱼鳞”之间间隔约为11um-15um。图1 健康成人的自然头发形貌图从图2可以看出，健康成人的自然头发的成分。头发的成分主要含有Ca、O、Na、S、K等元素。健康成人的自然头发富有弹性，这与氨基酸链间连接的双硫键和数量更多的氢键密切相关。头发的角蛋白由一种颇长的氨基酸链组成，其中大多数是胱氨酸。每条链皆为螺旋形，然后再成束卷或绳索样。每个胱氨酸单位有两个半胱氨酸，邻近的两条链中的半胱氨酸通过二硫键形成强的化学结构。众多的双硫键的连接使角蛋白象一只长梯。双硫键的结合很牢固，远大于氢键的结合力，只有用化学的方法才能使其断开。图2 健康成人的自然头发成分图 烫发、染发对头发的微观形貌的影响——形貌分析 从图3可以看出，经过离子烫以及染过的头发与自然的头发在形貌上有一定的区别。自然的头发表面平整，密布着大量的鱼鳞状结构。经过离子烫的头发的表面不平整，有一定的鱼鳞状结构的分布，且有一定量的较大的颗粒状物质分布。这些物质是由于头发经历离子烫的过程中产生的。经过染发处理的头发表面较平整，几乎没有鱼鳞状结构的分布，且有少量的较小的颗粒状物质分布。图3 健康成人的自然头发（a）、烫发（b）、染发（c）的低倍形貌图 从图4可以看出，烫发和染发对头发有一定的损伤。自然的头发表面的鱼鳞状结构有序排列。经过离子烫的头发表面的鱼鳞状结构受到了一定程度的损伤，这些损伤后形成的物质构成了前文中颗粒物的一部分。经过染发的头发表面几乎没有鱼鳞状的结构，只能在头发的局部发现少量未损伤完全的鱼鳞状结构。图4 健康成人的自然头发（a）、烫发（b）、染发（c）的高倍形貌图? 烫发、染发对头发的成分的影响——成分分析 从图5可以看出，烫发和染发对头发有一定的影响。经过烫发和染发处理的头发的S元素的含量较少、Na元素的含量较多。烫发和染发时，卷发器将头发的角蛋白中的多肽链拉长，这时还原剂很容易使二硫键切断，而氧化剂则在拉长后的位置上形成新的二硫键，理论上头发因而形成和维持新的形态。但实际上仍有相当部分二硫键断开，因而降低发质。图5 健康成人的烫发（a）、染发（b）的成分图? 后记 通过扫描电镜显微观察以及能谱的成分分析，可以看出染发和烫发对发质有一定的损害。人们在追求外在美的同时，更因该追求内在美。热爱祖国、团结邻舍、爱岗敬业，锻炼自己的体魄和提高自身的修养。古人说修心养性。只要有健康的人生态度和体魄，即使不做头发也可以很美。