顯微鏡下的介觀尺度加載系統(tǒng),特別是如美國Psylotech公司的μTS系統(tǒng),是一種獨特的介于納米壓頭和宏觀加載系統(tǒng)之間尺度的微型材料試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)軟件(DIC)和顯微鏡,實現(xiàn)了非接觸式的局部應(yīng)變場數(shù)據(jù)測量,在材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)勘探等多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。一、系統(tǒng)特點多尺度適應(yīng)性:長度:盡管光學(xué)顯微鏡存在景深限制,但μTS系統(tǒng)能有效約束試件加載過程中的離面運動,確保在高放大倍率下進行數(shù)字圖像相關(guān)性分析。速度:高精度執(zhí)行器直接驅(qū)動滾珠絲杠,速度可調(diào)范圍跨越9個數(shù)量級,適用于高速負載控制、速率相關(guān)研究以及蠕變或應(yīng)力松弛試驗。力:采用專有的超高分辨率傳感器技術(shù),相比傳統(tǒng)應(yīng)變計,分辨率提高了100倍。非接觸式測量:通過DIC和顯微鏡的結(jié)合,實現(xiàn)非接觸式的局部應(yīng)變場數(shù)據(jù)測量,避免了傳統(tǒng)接觸式測量可能帶來的誤差和試件損傷。夾具設(shè)計:作為通用測試系統(tǒng),μTS配備了多種夾具接口,如T型槽接口,可適應(yīng)不同類型的夾具需求。標準夾具包括拉伸、壓縮、梁彎曲和混合模式Arcan等,同時可根據(jù)特定需求設(shè)計定制夾具。 復(fù)合材料研究中,原位加載系統(tǒng)對評估界面強度和斷裂韌性具有重要意義,為設(shè)計和制備提供參考。北京SEM原位加載設(shè)備哪里有
臺式掃描電鏡(SEM)的工作原理可以歸納為以下幾個關(guān)鍵步驟:一、電子束的生成與聚焦電子槍發(fā)射:電子槍是電子束的起點,通常采用熱陰極或場發(fā)射陰極作為電子源。熱陰極通過加熱產(chǎn)生電子,而場發(fā)射陰極則在高電場作用下產(chǎn)生電子。這些電子被加速形成一束細且能量高的電子束。電子透鏡聚焦:電子束經(jīng)過一系列電子透鏡(如電磁透鏡或靜電透鏡)進行聚焦和導(dǎo)向,以確保電子束在到達樣品表面時具有所需的直徑和能量。這些透鏡系統(tǒng)幫助調(diào)整電子束的軌跡和聚焦度,形成一個細且均勻的電子束。二、樣品表面的掃描與信號產(chǎn)生樣品放置與移動:樣品被放置在樣品臺上,樣品臺通常具有微動裝置,可以沿XY方向精確移動并找到樣品。在高真空的鏡筒中,樣品被電子束逐點掃描。電子束與樣品相互作用:當(dāng)電子束轟擊樣品表面時,會與樣品發(fā)生相互作用,產(chǎn)生多種類型的信號,包括二次電子(SE)、背散射電子(BSE)、透射電子、吸收電子以及特征X射線等。這些信號的強度隨樣品表面的物理、化學(xué)性質(zhì)、表面電位、所含元素成分及凹凸形貌等因素而變。上海顯微鏡原位加載系統(tǒng)原位加載系統(tǒng)的工作原理是在設(shè)備開機時進行自檢和初始化操作,確保硬件和軟件環(huán)境正常工作。
原位加載系統(tǒng)常常與先進的觀測技術(shù)相結(jié)合,如掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、電子背散射衍射(EBSD)等。這樣一來,可以實時、同步地獲取材料在加載過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變信息和宏觀力學(xué)性能數(shù)據(jù)。例如,利用SEM觀察材料表面的裂紋萌生和擴展過程,同時測量加載過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。此外,原位加載系統(tǒng)還可以用于模擬材料在不同溫度、濕度等環(huán)境條件下的力學(xué)行為。這對于研究材料在極端環(huán)境中的性能變化具有重要意義。比如,考察高溫合金在高溫環(huán)境下的蠕變性能,或者研究高分子材料在潮濕環(huán)境中的力學(xué)性能衰減情況??傊患虞d系統(tǒng)憑借其精確的加載控制、與先進觀測技術(shù)的結(jié)合以及模擬實際工作環(huán)境的能力,為材料科學(xué)研究和工程應(yīng)用提供了強大的技術(shù)支持,有助于開發(fā)出性能更優(yōu)、更可靠的材料和結(jié)構(gòu)。
主要功能與特點——實時觀測:能夠在加載過程中實時觀測材料的微觀形貌變化,為科研人員提供直觀的實驗數(shù)據(jù)。高精度測量:通過高精度的傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備,實現(xiàn)對物體的位移或變形的精確測量。數(shù)據(jù)分析:控制器能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進行處理和分析,生成應(yīng)力-應(yīng)變曲線等圖表,幫助科研人員深入理解材料的力學(xué)性能。遠程控制:部分原位加載系統(tǒng)支持遠程控制功能,操作人員可以通過計算機或移動設(shè)備實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)并進行操作。應(yīng)用實例——掃描電鏡原位加載設(shè)備:在樣品室內(nèi)裝有加熱、冷卻、彎曲、拉伸等附件,可以觀察材料在加載過程中的相變、斷裂等動態(tài)變化過程。同時,結(jié)合掃描電子顯微鏡的成像技術(shù),可以對材料的表面形貌進行高分辨率的觀察和分析。 原位加載系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)可以為結(jié)構(gòu)分析提供重要的數(shù)據(jù)支持,評估結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。
加速電壓會對掃描電鏡的觀測造成哪些影響呢?樣品損傷與輻射敏感性樣品損傷:加速電壓越高,電子束對樣品的轟擊損傷和熱損傷也越大。對于易受輻射損傷的樣品(如有機高分子、金屬有機框架、生物組織等),建議使用較低的加速電壓以減少損傷。輻射敏感性:一些樣品對高能量電子束非常敏感,高加速電壓可能會破壞樣品的結(jié)構(gòu)或改變其性質(zhì)。因此,在選擇加速電壓時需要考慮樣品的輻射敏感性。5.荷電效應(yīng)與成像穩(wěn)定性荷電效應(yīng):對于非導(dǎo)電樣品,加速電壓的選擇還會影響荷電效應(yīng)。高加速電壓下,荷電現(xiàn)象更為明顯,可能導(dǎo)致成像明暗度失調(diào)或出現(xiàn)條紋。而低加速電壓下,電子輸入和逸出的數(shù)量相對平衡,有助于減輕荷電效應(yīng)。成像穩(wěn)定性:為了避免荷電效應(yīng)對成像質(zhì)量的影響,有時需要在樣品表面濺射一層導(dǎo)電薄膜。然而,對于某些樣品來說,這種方法可能效果不佳。此時,通過調(diào)整加速電壓和選擇合適的成像條件來減緩荷電效應(yīng)顯得尤為重要。:加速電壓越高,越有利于X射線的產(chǎn)生。這是因為入射電子束中的電子與樣品中的原子相互作用時,能夠迫使目標樣品中的電子被打出,從而產(chǎn)生X射線。能譜分析:X射線的能量與樣品的化學(xué)成分密切相關(guān),通過能譜分析可以判斷樣品的化學(xué)組成。 在選擇原位加載系統(tǒng)的廠商和產(chǎn)品時,需要考慮技術(shù)能力、質(zhì)量保證、售后服務(wù)和成本效益等因素。上海顯微鏡原位加載系統(tǒng)
為了避免原位加載系統(tǒng)失效,開發(fā)人員需要進行充分的測試和驗證,確保新的更新或升級與現(xiàn)有的軟件兼容。北京SEM原位加載設(shè)備哪里有
原位加載系統(tǒng)可以推動新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用新技術(shù)研發(fā):隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,原位加載系統(tǒng)也在不斷發(fā)展和完善。例如,通過引入傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù),可以進一步提高原位加載系統(tǒng)的精度和可靠性。這些新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,有助于推動相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展。應(yīng)用拓展:原位加載系統(tǒng)不僅在材料科學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,還逐漸拓展到航空航天、醫(yī)學(xué)、能源等多個領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中,原位加載系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用,推動了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。提升研究效率和數(shù)據(jù)可靠性多功能性:原位加載系統(tǒng)具有多種加載和測試功能,可以在一個裝置中完成多種測試,提高了研究效率。這種多功能性使得研究人員能夠更好地了解材料的性能特點,為后續(xù)的深入研究提供有力支持。高精度和高靈敏度:原位加載系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)納米級別的力學(xué)和熱學(xué)加載,具有高精度和高靈敏度。這種特點使得研究人員能夠更準確地測量和記錄材料的性能變化數(shù)據(jù),提高了數(shù)據(jù)的可靠性。促進學(xué)術(shù)交流和合作原位加載系統(tǒng)的研究和應(yīng)用涉及多個學(xué)科和領(lǐng)域,促進了不同學(xué)科之間的學(xué)術(shù)交流和合作。通過共同開展研究項目、分享研究成果和經(jīng)驗,有助于推動相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展。北京SEM原位加載設(shè)備哪里有