微纳金属探针的主要作用3D打印技术应用:AFM探针

一、试写出下列实验技术缩写词嘚中文名称

NMR核磁共振,AFM原子力显微镜HRTEM高分辨率的透射电镜,EDX能量弥散X射线谱STM扫描隧道显微镜,TGA热重分析CV循环伏安法,FTIR傅里叶转换嘚红外光谱LC-MS液相色谱-质谱分析,LSV线性扫描伏安法DSC差示扫描量热法,XRD X射线粉末衍射RAMAN拉曼光谱,CVD 化学气相沉积SEM扫描电子显微镜,SAED选区電子衍射

二、试从成份分析、结构测定以及形貌观察三个方面简述微纳

结构功能材料表征的的基本方法

成分分析:紫外光谱,红外光谱核磁共振谱、质谱(包括色质联谱),MS(HPLC-MS)、x射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)

结构测定:XRD、紫外可见(UV-Vis)、红外(IR)、拉曼光谱(Raman)

形貌观察:原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、光学显微镜

三、比较透射电镜与扫描电子显微镜的异同点?

扫描电子显微鏡和透射电子显微镜均是以高压下加速的电子束做光源轰击样品发射的电子束与样品相互作用,对产生的各物理信号分析并转换成电信號放大显示,根据电信号可以反映样品的一定结构和形貌信息

透射电镜与扫描电镜成像原理完全不同,透射电镜利用成像电磁透射成潒并一次成像;而扫描电镜的成像则不需要成像透射,其图像是按一定时间空间顺序逐点扫描并在镜体外显像管上显示。

和透射电镜楿比扫描电镜具有以下特点:

1.能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm*80mm*50mm

2.样品制作过程简单不用切成薄片。

3.样品可以在样品室Φ作三度空间的平移和旋转因此,可以从各种角度对样品进行观察

4.景深大,图像富有立体感扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍

5.图像的放大范围广,分辨率也比较高可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm.

6.电子束对样品的损伤与污染程度较小

7.在观察形貌的同时,还可以利用從样品发出的其它信号作微区成分分析

四、某同学预进行石墨烯的合成及其在硫锂电池中的应用研

究,在开始研究前需要进行大量的文獻查阅请你提供一个理想的文献查询方案,并列举八种以上在硫锂电池研究

谢邀原子力相关问题,并不是特别通俗易懂我也不敢说自己的认识都是对的,欢迎大家多批评指正关于原子力的原理问题,有兴趣的朋友可以去这里看下我就不洅重复了。

问题是如何看待探针尺寸与形状对测量结果的影响?先说结论探针确实会影响测量结果。

上图模拟的是曲率半径为10nm和100nm的探针,对于粗糙样品形貌的扫描情况很明显,下图曲率半径较大的探针在样品表面扫描的轨迹与样品形貌相差较多。

从G.Binning和H.Rohrer两位老先生茬1985年发明原子力显微镜开始(此处感谢帮忙指正)经过多年的发展至今,科学家们已经将原子力显微镜发展为了一个平台而并非简单嘚显微镜。下图列举一些我知道的原子力显微镜的探针的形状原子力显微镜的功能至多,探针形状之复杂是很难将全部形状都探讨到嘚。



我在此列举一个BRUKER公司商品号为MPP的的探针 可以看出,探针的尖端(Tip)并非严格意义上的“针尖”针尖的曲率半径(Tip Radius)为8nm,这在一定程度上决定了普通原子力显微镜在XY方向的分辨率约为1nm(来自于BRUKER公司的宣传海报)需要注意的是,原子力显微镜在Z方向的分辨率一般要高於XY方向约为0.1nm。

另一方面探针针尖在不同方向上的倾斜角度不同,这会造成扫描角度(探针针尖运动方向与样品X方向水平夹角)不同时候扫描的结果可能略有不同。

上图是几个比较常见的由于探针自身问题导致扫描图像出现假像。左上由于探针曲率半径增加,扫描圖像展宽这种情况一般需要考虑换个较为细的探针,或者同型号新探针右上,由于探针尺寸较大无法跟踪较为狭小的缝隙,另外还需要考虑缝隙内空气压力的问题因此用contact模式可能有较好结果。左下同理。右下就是探针扫描角度的问题了,这个角度和刚才谈到的角度略有不同指的是探针针尖与Z轴之间的夹角,一般为14到18度也可能有其他的度数,不过较为少见一般是由于夹针尖的台子(hold)在探針下针过程中,压电陶瓷向下压迫探针运动导致在BRUKER公司ICON机器中,可以填写这个下压倾角的数值也许起到一定的校正作用。 至于扫描角度是否会影响成像结果,一个简便的方法是把扫描角度增加90度,如果得到的图像基本一致则可以认为结果没有收到倾角影响。 上图昰一个例子看出左图中样品颗粒明显变大了,遇到这种情况最简便的方法就是换一根新探针至于由于扫描参数导致的图像错误,或者探针的保养问题限于篇幅先不展开说明了。 题主如果对于已有的探针觉得新探针的曲率半径和侧角仍不满意,可以购买专门用来测高嘚探针

如果不买新探针有没有办法呢,还是有的AFM扫描样品的过程中,呈现出的图像形貌是探针和样品相互综合总用的结果,而并非簡单的样品形貌我们利用这一点,可以用标准样品测定探针的参数从而校正针尖的形状与尺寸造成的影响。


上六幅图为同样一个样品嘚同样一个区域上图第两行图像,从左到右依次为随扫描次数增加样品的形貌。

第一行使用较为合适的扫描参数,使得探针没有严偅磨损不同扫描次数的扫描结果基本一致。第二行扫描参数有一些问题,我们增大了探针与样品之间的作用力探针磨损较为严重,洇此扫描次数增加时,扫描的图像较为模糊

利用这种方法,可以计算出探针针尖的尺寸

样品为已知样品(一般为粗糙的金属探针的主要作用钛),带有尖锐的棱角棱角的平均尺寸与形状默认已知。
可以用系统自带的Tip Qualification模式计算出探针的曲率半径将曲率半径带入到扫描模式中,就可以在一定程度上消除尺寸带来的误差了机器可以自动计算探针的卷积效应。
2020年7月中国(深圳)国际纳米材料忣应用展览会

点:深圳会展中心展会简介纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米标准范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的标准。在布满生机的21世纪信息、技术、能源、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新嘚需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术、新产品的创新是未来对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料自问世以来受到科学界追捧,成为材料科学现今最为活跃嘚研究领域纳米材料根据不同尺寸和性质,在电子行业、医、环保、光学等领域都有着开发的巨大潜能在将纳米材料应用到各行各业嘚同时,对纳米材料本身的制备方法和性质的研究也是截至**国际上非常重视和争相探索的方向在纳米科技领域的研究起步较早,基本上與国际发展同步中国已经初步具备开展纳米科技的研究条件,国家重点研究机构及相关高科技技术企业对纳米材料的研究步伐不断加快;在纳米科技领域我国在部分领域已达到国际先进水平。这些都为实现跨越式发展提供了可能展会宣传与推广◇广泛媒体宣传:通过专業杂志.报刊.互联网.新媒体等及时发布展会广告及信息.◇展会宣传:参加全国各地的相关展览会.广泛散发资料.吸引潜伏用户.扩大展会宣传.◇主辦单位邀请:通过主办单位独占平台邀请行业协会和团体.科研单位和院校等组织专业人士观展.◇寄发参观券:通过各种渠道发放十万张参观券/展会邀请函.组织机构指导单位:中华人民共和国商务部 中华人民共和国科技部邀请单位:中国通讯产业协会 中国制装备行业协会中国钢铁产业協会 中国电子信息行业联合会中国家用电器协会 中国机械产业联合会承办单位: 2020中国(深圳)国际纳米材料展览会组委会参展范围▼ 纳米新材料:纳米碳纳米材料,纳米金属探针的主要作用及其氧化物材料纳米粉体材料,纳米微球纳米涂层、喷涂,纳米陶瓷纳米保温,納米复合材料纳米材料,纳米光学材料纳米油墨、涂料,氮化镓衬底材料等▼ 微纳制造技术:纳米研磨设备,纳米微粒混合物分散技术,薄膜制造技术蚀刻,离子束激光处理器电子束处理,填装充电处理微电路制造,超精度表面加工技术融合接合技术,下┅代光刻技术纳米压印技术,飞秒激光曝光设备MEMS、喷墨机, NEMS传感器,纳米电子 光电,射流模型,WCM▼ 纳米与医:传感器,纳米材料靶向物开释,荧光标记、纳米诊断试剂、纳米诊断设备、纳米医纳米抗菌与消、RNA、纳米探针、人工心脏等。▼ 纳米环保清洁:光觸媒、纳米抗菌消、HVAC 系统、净化设备、纳米空气净化与水处理技术、空气净化器、空气过滤器、水处理探测与处理设备、新型环境治理技術、PM2.5 预防设备和耗材等▼分析与检测:光学显微镜, SPM AFM, LSI 测摸索测器超精确度丈量仪器,设计工具模拟,电子显微镜(SEM TEM),分子设计軟件压力平台,探针电炉,白光干涉仪椭偏仪,ZETA 电位分析实验室粉体制备与检测仪器。参展用度展台类型 标准展位 双开展位 室内咣地(36㎡起) 境外企业参展用度 ¥16800元/9㎡ ¥18800元/9㎡ ¥1700元/㎡ $4800美元/9㎡注1:标准展位基本设备:(长3米x宽3米x高2.5米)、三面围板(白色)、公司中英文楣板、一个电源插座(500W以内)、两支日光灯、一张咨询台、两张折椅、地毯、垃圾篓等注2:空地展位不带任何设施,由参展商自行设计裝修或委托设计、装修

参考资料

 

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