氬離子拋光掃描電鏡的原理及應(yīng)用

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發(fā)表時(shí)間：2020-09-30 15:13作者：鑠思百檢測來源：鑠思百檢測

氬離子拋光掃描電鏡利用氬離子拋光技術(shù)，通過離子束對樣品表面進(jìn)行削平拋光處理，以便利用掃描電鏡等顯微觀察工具觀察樣品表面的微觀特征。

氬離子拋光原理

　　氬離子拋光技術(shù)是對樣品表面進(jìn)行拋光，去除損傷層，從而得到高質(zhì)量樣品，用于在掃描電鏡，光鏡或者掃描探針顯微鏡上進(jìn)行成像、EDS、EBSD、CL、EBIC或其它分析。針對不同的樣品的硬度，設(shè)置不同的電壓、電流、離子槍的角度、離子束窗口，控制氬離子作用的深度、強(qiáng)度、角度、這樣極ng準(zhǔn)的參數(shù)，有利于制備成研究者理想的材料樣品，這樣的樣品不僅表面光滑無損傷，而且還原材料內(nèi)部的真實(shí)結(jié)構(gòu)，正如頁巖內(nèi)部的細(xì)微孔隙在掃描電鏡下放大到10K時(shí)也能看得清清楚楚，以及材料內(nèi)部的不同物質(zhì)分層都能看的分界線明顯。

掃描電鏡儀器圖片.jpg

　　另外，氬離子拋光設(shè)備中的離子槍部分是采用世界Z先進(jìn)的氬離子槍，聚焦離子束設(shè)計(jì)，并且保證無耗材，不僅能夠大大節(jié)約了制樣時(shí)間，而且還能夠很好的節(jié)約后期的應(yīng)用成本。

有些氬離子拋光機(jī)具備樣品切割和拋光兩項(xiàng)功能：

　?、倥錅乜匾旱鋮s臺，去除熱效應(yīng)對樣品的損傷，有助于避免拋光過程中產(chǎn)生的熱量而導(dǎo)致的樣品融化或者結(jié)構(gòu)變化;

　?、谂涮?鉻鍍膜，對于同一個(gè)樣品，可在同一真空環(huán)境下完成拋光及鍍膜，防止樣品氧化，可以用于SEM/FIB導(dǎo)電鍍膜樣品制作。

氬離子拋光在材料制樣的特出優(yōu)點(diǎn)：

　?、賹τ捎膊牧虾蛙洸牧辖M成的復(fù)合材料樣品,能夠很精細(xì)地制作軟硬接合部的截面,而使用傳統(tǒng)方法制樣是很困難的。

　?、诒菷IB方法的拋光面積更大(~1mm以上)。

　　氬離子拋光掃描電鏡可以運(yùn)用于各種材料樣品(除了液態(tài))的制備，適應(yīng)大多數(shù)材料類型，對大面積、表面或輻照及能量敏感樣品尤佳：鋼鐵、地質(zhì)、油頁巖、鋰離子電池、光伏材料、薄膜、半導(dǎo)體、EBSD、生物材料等包括平面拋光與截面拋光。

氬離子拋光掃描電鏡的應(yīng)用

1、泥頁巖

　　泥頁巖樣品選用氬離子拋光掃描電鏡的3大理由：

　?、倌囗搸r結(jié)構(gòu)致密，孔隙微小，自然斷面樣品表面粗糙。

　?、谑褂闷胀ǖ氖謩?dòng)機(jī)械拋光，由于樣品本身的酥松性，很難得到其真實(shí)的內(nèi)部孔隙分布，更談不上觀察納米級孔隙及孔隙的大小、形狀、分布特征等。

　?、劾脷咫x子拋光技術(shù)對預(yù)磨好的樣品表面進(jìn)行處理后，能夠獲得平滑的截面，并且不會(huì)對樣品造成機(jī)械損害。

　　使用現(xiàn)狀及實(shí)例：

　　目前應(yīng)用Z廣泛的領(lǐng)域是石油地質(zhì)行業(yè)。頁巖氣勘探開發(fā)取得的突破性成果離不開氬離子拋光-掃描電鏡技術(shù)?，F(xiàn)階段國內(nèi)外很多石油相關(guān)用戶都會(huì)選擇氬離子拋光裝置來對樣品采用氬離子束拋光，從而到掃描電鏡中觀察其微小的孔隙以及定量分析。

2、煤

　　煤層樣品選用氬離子拋光掃描電鏡的必要性：

　　煤儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)的含量很高，拋光表面較泥頁巖更軟，儲(chǔ)集空間主要處于納米級別。運(yùn)用氬離子拋光-場發(fā)射掃描電鏡，對煤中納米孔進(jìn)行直接觀察和定量，為煤微觀儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)研究提供了新的手段，也為煤層氣吸附機(jī)理的進(jìn)一步深入研究提供較高壓壓汞、氣體吸附更為直觀可靠的資料。

　　應(yīng)用實(shí)例：

　　2014年山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，采用氬離子束截面成功拋光山西陽泉新景礦太原組15號煤樣，結(jié)合場發(fā)射掃描電鏡，首次實(shí)現(xiàn)煤儲(chǔ)層內(nèi)的孔隙形態(tài)、空間尺度、微裂隙的直接觀測，驗(yàn)證了氬離子拋光-場發(fā)射掃描電鏡在煤納米孔研究中的可行性。

3、土壤

　　氬離子拋光掃描電鏡在土壤學(xué)等方面的應(yīng)用方向：

　　①對砒砂巖地聚物材料的抗壓強(qiáng)度、孔隙結(jié)構(gòu)的研究，可以掌握不同粉煤灰摻量和養(yǎng)護(hù)齡期的影響;

　?、诮?jīng)黃原膠處理的沙、黏土、黃紅壤在掃描電鏡觀測下，可以顯示黃原膠和各大小粒徑土粒的結(jié)合狀態(tài);

　?、蹝呙桦婄R和能譜儀結(jié)合，能在觀察微結(jié)構(gòu)的同時(shí)，分析樣品微區(qū)元素組成;

　　④掃描電鏡-能量色散譜可以研究土壤樣品、植物樣品等受重金屬的污染情況;

　　⑤環(huán)境掃描電鏡可模擬外界環(huán)境，觀察含水分的土樣，可以實(shí)現(xiàn)在干濕交替條件下觀察微觀層面的土壤顆粒、孔隙的脹縮情況。

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武漢鑠思百檢測簡介

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