表面分析技术综述

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表面分析和扫描电子显微镜

表面分析和扫描电子显微镜

表面分析和扫描电子显微镜表面分析是材料科学领域中的一项重要技术,它通过对材料表面进行观察和分析,可以提供关于材料性质和结构的有价值的信息。

扫描电子显微镜(SEM)是表面分析中最常用的工具之一,其高分辨率和强大的显微成像功能使其成为研究表面形貌、微观结构以及材料成分的重要手段。

一、SEM的工作原理扫描电子显微镜(SEM)通过向样品表面发射高能电子束,并对从样品表面散射回来的电子进行收集和分析,实现对样品表面的成像观察。

SEM的电子枪会产生高能电子束,在样品表面扫描时,电子束与样品相互作用,产生的不同信号被接收器捕捉并转化为图像。

二、SEM的应用领域1. 材料科学:SEM可以观察和分析材料的表面形貌、纹理、晶粒结构等,从而了解材料的性能和变形机制,有助于改善材料的制备和应用。

2. 纳米科学:SEM适用于观察纳米材料的形貌、结构以及纳米尺寸的相关特征,是纳米材料研究的重要工具。

3. 生物学:SEM可以用于观察生物细胞、组织和微生物等的形貌和结构,有助于研究生物学过程和疾病发生机制。

4. 环境科学:SEM可以分析不同环境条件下的大气颗粒物、水质样品等,帮助研究环境污染和生态系统变化。

三、SEM的优势和局限性1. 优势:a. 高分辨率:SEM的分辨率能够达到纳米级别,能够显示出材料的微观结构和纳米级特征。

b. 大视野:SEM的观察范围相对较大,可以覆盖较大的样品表面区域。

c. 扩展功能:SEM可以结合其他技术,如能谱分析、电子衍射等,进一步了解材料的化学成分和晶体结构。

2. 局限性:a. 不能观察非导电样品:由于SEM需要样品具有导电性,不具备导电性的样品需要进行表面涂层处理。

b. 无法观察材料内部结构:SEM只能观察材料表面的形貌和结构,无法了解材料的内部构造。

c. 对样品要求较高:SEM需要样品表面平整、干燥,对样品制备过程要求较高。

四、SEM的操作步骤1. 样品准备:将待观察的样品进行固定、切割或研磨处理,制备成适合SEM观测的形状和尺寸。

表面物理学研究及其应用

表面物理学研究及其应用

表面物理学研究及其应用第一章:引言表面物理学研究是最近几十年来物理学领域中的热点之一,具有广泛的应用前景。

表面物理学研究主要探究材料表面现象以及表面特性,是物质科学、化学领域中的基础研究之一。

表面物理学研究在催化、电子器件、薄膜技术、纳米科学等领域中都有很重要的应用。

本文将从表面物理学的基本概念、表面物理学的研究方法、表面物理学在纳米技术中的应用以及表面物理学在电子器件中的应用等方面进行综述。

第二章:表面物理学基本概念表面物理学研究的对象是材料表面现象以及表面特性。

材料的表面现象包括表面张力、表面能、界面现象、表面扩散等;而表面特性则包括表面形状、表面光学性质、表面化学活性等。

这些表面现象和特性的研究可以从各个方向对材料的性质进行研究和探究,是现代材料科学的重要组成部分。

第三章:表面物理学的研究方法表面物理学的研究方法主要包括表面分析技术、表面物理实验技术以及理论计算。

其中表面分析技术是表面物理研究的核心,其主要任务就是对表面的化学、形貌和结构等进行定量和定性的分析。

表面分析技术主要包括:扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱、摩擦学等。

表面物理实验技术和理论计算常常相结合,通过实验研究表面物理现象,借助理论计算对实验结果进行分析,从而探究材料的性质与表面特性之间的关系。

第四章:表面物理学在纳米技术中的应用纳米技术是21世纪发展最快,变革最深的交叉学科之一。

在纳米技术领域中,表面物理学研究显得尤为重要。

纳米材料的性质、功能和性能有赖于表面的物理氧化状态及其微观结构特性,表面物理学因此成为了纳米材料研究和制备中的关键所在。

在纳米材料的制备过程中,通过表面物理学的手段可以控制其晶格、形貌和大小等重要特性。

例如,在一些金属或半导体纳米材料的制备过程中,添加一些表面离子可以在材料表面形成致密的保护层,从而提高纳米材料的光电性能和化学稳定性。

此外,表面物理学在纳米性能的提高、环境污染、生物医学等方面也有广泛应用。

鸟粪石分析与表征技术综述

鸟粪石分析与表征技术综述
石 化学 成 分 为 Mg H P ・ H O, 文缩 N O 6 英 写 为 M P 因最早 发 现 于鸟 粪 中 而得名 。 鸟粪 石属 A ,
无 色斜方 晶系 , 白色 结 晶细颗粒 或者粉 末 , 为 密度 为 1 7 / L, . 1g m 微溶 于冷 水 , 易溶 于热水 和稀酸 , 不溶 于 乙醇 , 碱 溶 液 会 发 生 分解 … 。鸟 粪 石 中含 有 氮 、 遇
W a o g h n,Ha a di ng Ch n c e o Xio
( h & D C nr o ut nbeE v o metl it h ooy e igU i r t T eR et f s ial n i n na Boe nlg .B in nv s y e S a r c j e i
EA a u n i t e y d f e t e e a t o tn f tu i .T e t e ma r p ry o t i e r m GA a r v d au b e i fr - c n q a t a i l ei x c n e to r vt t v n h c s e h r l o e t b a n d fo T h p c n p o i e v l a l o ma n
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Ke r s sr v t ;c a a t r ain;a a y i ;r v e y wo d :tu i e h rce z t i o n l ss e i w
磷、 镁等动植物所需的营养元素 , 可以直接或间接地 作 为肥料 使用 。24同时 , [ ] - 因为 能够 同时去 除 污水 中

薄层色谱分析技术综述

薄层色谱分析技术综述

薄层色谱分析技术综述摘要薄层色谱法,是指将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上,成一均匀薄层。

待点样、展开后,与适宜的对照物按同法所得的色谱图作对比,用以进行药物的鉴别、杂质检查或含量测定的方法[1]。

本文介绍了薄层层析法的原理,操作方法,主要应用及其在各个学科中的应用,并指出了此方法的局限性、须待解决的问题。

关键词:薄层色谱法;原理;操作方法;主要应用;局限性薄层色谱(Thin Layer Chromatography)常用TLC表示,又称薄层层析,是色谱法中的一种,是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术,属于固-液吸附色谱。

是近年来发展起来的一种微量、快速而简单的色谱法。

它兼备了柱色谱和纸色谱的优点,一方面适用于少量样品(几到几微克,甚至0.01微克)的分离;另一方面在制作薄层板时,把吸附层加厚加大,将样品点成一条线,则可分离多达500mg的样品。

因此,又可用来精制样品,此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。

此外,在进行化学反应时,薄层色谱法还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种“预试”,常利用薄层色谱观察原料斑点的逐步消失来判断反应是否完成。

薄层色谱是在被洗涤干净的玻板(10×3cm左右)上均匀的涂一层吸附剂或支持剂,待干燥、活化后将样品溶液用管口平整的毛细管滴加于离薄层板一端约1cm处的起点线上,凉干或吹干后置薄层板于盛有展开剂的展开槽内,浸入深度为0.5cm。

待展开剂前沿离顶端约1cm附近时,将色谱板取出,干燥后喷以显色剂,或在紫外灯下显色。

一、原理色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能的不同,或和其它亲和作用性能的差异,使混合物的溶液流经该种物质,进行反复的吸附或分配等作用,从而将各组份分开。

薄层色谱是一种微量、快速和简便的色谱方法。

由于各种化合物的极性不同,吸附能力不相同,在展开剂上移动,进行不同程度的解析,根据原点至主斑点中心及展开剂前沿的距离,计算比移值(Rf):化合物的吸附能力与它们的极性成正比,具有较大极性的化合物吸附较强,因此Rf值较小。

表面分析技术综述

表面分析技术综述

表面分析技术综述学校:武汉纺织大学班级:应化0921姓名:简仕琪学号:0914811008表面分析技术综述武汉纺织大学外经贸学院简仕琪湖北武汉430200摘要:主要介绍了表面分析技术在材料、纤维表面、以及制浆造纸工业中的应用和它的发展趋势。

关键词:表面分析材料纤维造纸发展趋势引言:表面分析技术是一种统称,指利用电子、光子、离子、原子、强电场、热能等与固体表面的相互作用,测量从表面散射或发射的电子、光子、离子、原子、分子的能谱、光谱、质谱、空间分布或衍射图像,得到表面成分、表面结构、表面电子态及表面物理化学过程等信息的各种技术。

表面科学是上世纪60年代后期发展起来的一门学科。

表面是指固体表面几个原子的薄层。

这层原子既受体内原子的束缚,又受到表面特殊环境的影响。

表面成分、结构、化学状态等与体内不同,而表面特性对材料的物理、化学等性能影响很大。

表面分析就是对固体最外层数个纳米内表面及薄层的组分、结构和能态的分析。

随着人们对表面分析的需要以及真空、电了技术的发展,现代表面分析技术有扫锚电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、俄歇能谱(AES)、离子探针(IMA)、电子探针(EPMA)等。

1.1表面分析技术在材料科学中的应用⑴界面脆裂亚单分子层浓度的杂质出现于界面时,如晶界(面)、相界(面),将导致工程材料的灾难。

典型的例子是发电厂蒸汽轮机转子在工作过程中的脆裂。

研究证明,脆裂是沿着晶界的。

表面分析技术已探明铁中如下的杂质将在晶界偏析并导致脆裂,它们是Si,P,S,Cu,Zn,Ge,As,Se,Sn,Sb,Te,Bi等,这种现象在含铁的合金中也很可能发生。

可以认为工业用的材料发生偏析是普遍的规律而不是特殊情况。

⑵表面偏析表面能总是正的,因此一个系统的表面会由表面能较低的组分(或杂质)所覆盖,使该系统的表面组成和体内的组成不同,这就是表面偏析。

合金表面的重要性已在催化、腐蚀、以及材料的其他性能方面得到确认。

药物分析中的表面增强拉曼光谱技术研究

药物分析中的表面增强拉曼光谱技术研究

药物分析中的表面增强拉曼光谱技术研究近年来,表面增强拉曼光谱技术(Surface-Enhanced Raman Scattering,简称SERS)在药物分析中得到了广泛研究和应用。

SERS 技术通过提供极高的灵敏度和选择性,为药物分子的定性和定量分析提供了重要的手段。

本文将重点探讨SERS技术在药物分析中的应用及其研究进展。

一、SERS技术原理及特点1. SERS技术原理SERS技术是一种基于表面增强效应和拉曼散射理论的分析方法。

当分子吸附在具有纳米结构的金属表面上时,可发生表面增强效应,导致拉曼信号的增强。

SERS信号由受体分子的振动产生,可提供有关其结构、组成、浓度等信息。

2. SERS技术特点SERS技术具有以下几个突出特点:(1)极高的灵敏度:SERS技术可实现对目标分子的检测到单分子水平,其灵敏度远高于传统拉曼光谱技术。

(2)良好的选择性:通过选择合适的金属纳米材料和表面修饰方法,可实现对特定分子的选择性检测。

(3)微型化与快速性:SERS技术可以与微流体芯片结合,实现快速分析,同时具备良好的反应时间和快速数据采集速度。

二、SERS技术在药物分析中的应用1. 药物成分的定性分析SERS技术可用于药物成分的快速鉴定和定性分析。

研究人员通过制备金属纳米结构表面,并将药物样品置于纳米结构上,通过测量其SERS信号特征峰,可以准确判断药物的主要成分。

2. 药物含量的定量分析SERS技术也广泛用于药物中主要成分的定量分析。

通过建立合适的标准曲线和定量模型,可以根据目标成分的SERS特征峰的强度进行药物含量的定量分析。

3. 药物质量控制SERS技术在药物质量控制中发挥重要作用。

通过与传统方法相结合,可以实现对药物样品中有害物质和杂质的及时检测和定量分析,确保药物质量稳定可靠。

4. 药物传递与代谢过程研究SERS技术不仅可以用于药物的分析,还可以在研究药物传递与代谢过程中发挥重要作用。

通过制备SERS活性探针,可以实时监测药物在体内的分布、代谢途径以及与生物分子的相互作用等过程。

使用Multiwfn的定量分子表面分析功能预测反应位点、分析分子间相互作用

使用Multiwfn的定量分子表面分析功能预测反应位点、分析分子间相互作用

使用Multiwfn的定量分子表面分析功能预测反应位点、分析分子间相互作用文/SoberevaFirst release: 2012-Aug-6 Last Update: 2013-Mar-19前言:定量分子表面分析对于预测反应位点、预测分子间结合模式、预测分子热力学性质有重要意义。

从Multiwfn 2.3版开始这个功能就被作为主功能12纳入其中了。

本文简要介绍定量分子表面分析的概念和意义、它在Multiwfn程序中所用的数值算法,并通过实例说明怎么用Multiwfn的这个功能分析实际问题。

实际上本文很多内容在Multiwfn 2.5版手册3.15节和4.12节中都已经涵盖,数值算法在/10.1016/j.jmgm.2012.07.004一文中有十分完整、详尽的说明。

Multiwfn可以在免费下载,本文使用的是2.5版。

1 定量分子表面分析的概念和意义定量分子表面分析主要分析的是静电势(ESP)和平均局部离子化能(ALIE)在分子范德华表面的分布。

分子范德华表面的定义非常多,最常用的是Bader的定义,也就是对于气相分子,使用电子密度为0.001 e/bohr^3的等值面作为分子范德华表面,这种定义物理意义明确,而且可以反映局部电子特征产生的影响,比如孤对电子、pi电子。

本文所说的分子表面都是指Bader的这种定义。

静电势是大家很熟悉的实空间函数,对于分子体系定义如下Z代表核电荷数,R是原子核坐标。

一个分子在r处的静电势,等于将一个单位正电荷放在r处后它与此分子产生的静电相互作用能,注意这里假定这个单位正电荷的出现对分子的电荷分布不产生任何影响。

静电势由带正电的原子核电荷产生的正贡献和带负电的电子产生的负贡献构成。

在r处如果静电势为正,说明此处的静电势是由原子核电荷所主导,如果为负,说明电子的贡献是主导。

在原子核附近,包括价层区域,由于离核较近,静电势都是正值,这部分通常不是我们感兴趣的(尽管分析它们也有一些特殊用处,比如获得共价半径)。

车用催化涂层技术综述

车用催化涂层技术综述

车用催化涂层技术综述Monolithic Catalysts Technologies for TWC[来源]2000年第8期《世界汽车》[作者]李军催化涂层(Monolithic Catalysts )是附着于催化器载体(Monolithic Substrate )表面,肉眼无法分辨的一层很薄的物质,在尾气固—气体系多相催化反应中起着关键作用。

本文在大量收集相关文献的基础上,对这一领域的技术进行了粗浅的综述。

希望能够对大家跨专业地理解汽油车用排气后处理技术的基本原理有所帮助。

限于作者理解水平,文中可能会出现一些过时甚至错误的信息,敬请指正。

1 催化涂层的组成和定义图1为目前应用最广的堇青石蜂窝载体催化器的局部载面。

最下部为载体,起整体骨架作用。

相容性要求把载体和催化涂层技术联系起来。

如Al 2O 3涂层膨胀系数与堇青石2MgO·2Al 2O 3·5SiO 2载体接近,温度骤变也能牢固结合。

图1 载体与催化涂层示意催化涂层由水涂层(Washcoat )和催化剂(Catalyst )组成。

水涂层也称水性涂层,即Washcoat ,称谓和工艺方法有关。

Washcoat 的解释仅见于化工等专业词典,意为“致密漆膜”。

早年习惯把粘稠液态涂料称为“漆”,目前对一些水性涂料已不这样称呼,目前倾向称为“水涂层”。

水涂层是理化附着于载体表面,厚约20微米的物质,多由氧化物如 -Al 2O 3、沸石等晶体材料的微粒煅烧而成,表面分布着大量直径10-100埃的微孔,单位重量的表面积(称表面积率)高达150-175m 2/g ,富含羟基OH -(图中未示出),为催化剂提供了理想的表面附着条件。

催化剂分散固化在水涂层表面,常用贵金属Pt 、Pd 和Rh 等。

催化剂能改变化学反应路径,降低反应活化能。

活化能越低,催化剂活性越高,工程价值是使反应 ① ⑦③④⑤涂层载体②⑥催化剂在更低温度和更小空间中充分发生。

文献综述

文献综述

文献阅读综述报告一前言材料在使用过程中因受环境的作用而导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质,被称为“腐蚀”或“老化’’。

随着科学技术的发展,现己发现几乎所有的材料在环境作用下都存在腐蚀问题。

材料腐蚀不仅给国家带来重大的经济损失和大量资源与能源的消耗,还会给设备、装备、建筑物及人身安全带来威胁。

目前由于过度的开采和使用原材料,地球上的有限资源日益枯竭。

全世界每90s就有1 t钢腐蚀成铁锈,而炼制1 t钢所需的能源则可供一个家庭使用3个月,由腐蚀导致的灾难性事故也屡见不鲜。

因此,开展材料在自然环境中的腐蚀试验,通过长期的观察与检测,积累腐蚀数据,并结合实验室的分析研究,掌握各种材料在自然环境中的腐蚀规律,对于控制材料的自然环境腐蚀,减少经济损失,为新材料的研究开发、传统材料质量与性能的提高,以及防腐标准与规范的制定提供科学依据,特别是为国家重点工程建设和国防建设中的合理选材、科学用材提供科学依据,由此可见,研究材料在自然环境中的腐蚀是十分重要的。

海洋是人类生存与发展不可缺少的空间环境,是解决人口剧增、资源短缺、环境恶化三大难题的希望所在。

目前许多国家已经把开发海洋定为基本国策,把发展海洋科技摆在向海洋迸军的首要位置,把海洋科技作为世界新技术革命最重要的内容来对待。

我国是一个海洋资源十分丰富的国家,拥有绵长的海岸线和广阔的海域,这为发展我国海洋经济、沿海工业提供了十分广阔的天地。

沿海工业的发展、海洋资源的开发和利用,离不开海上基础设施的建设。

由于海洋苛刻的腐蚀环境,金属材料结构及建筑物的腐蚀不可避免。

随着沿海工业的开发,如石油化工企业、火电、核电站的建立,海洋石油、矿产的开发以及海洋运输等,这些工业设施、设备大都是由金属材料,特别是钢铁建造而成,金属材料一旦发生腐蚀不仅影响外观,其机械性能也将发生变化,丧失了应有的强度、硬度和韧性,直至材料完全失效。

据统计,船体大约90%的破坏都是由于腐蚀造成的。

发达国家因材料腐蚀造成的损失占其GDP 的2%~4%,而在海洋中的腐蚀损失大于总腐蚀损失的1/3t引。

薄膜材料综述

薄膜材料综述

薄膜材料综述科技的发展对材料的要求越来越高,一种新材料的问世对社会的影响将非常巨大.考虑到新材料的获得一般都不太容易,而且其价格不菲,由此,研究附着在基体表面的薄膜材料就很有意义.薄膜材料可以看成表面材料,一般都非常薄,因此,薄膜材料的制备及其表征方法与材料表面研究有着非常密切的联系.薄膜材料不仅具有优越的力学、热学等性能,而且还具有光电、压电、磁性等特定功能,并且成本较低,所以广泛应用于生产和生活中.按其性能和实际用途划分,可分为结构薄膜材料和功能薄膜材料.结构薄膜结构薄膜材料在材料应用中非常重要,它可以提高材料的力学性能、减轻材料的质量、减少成本等.其主要有高温合金薄膜、陶瓷薄膜、准晶薄膜等.其中高温合金薄膜主要应用于汽轮机及航天发动机的涡轮叶片的涂层;陶瓷薄膜主要用作大容量的薄膜电容器、超导体、固/液分离膜等;准晶薄膜由于具有高硬度、低摩擦因数、低热导率、低电导率、抗氧化、耐腐蚀及特殊的光学性能而被应用于不粘锅涂层、热障和热防护涂层、太阳能选择吸收器等方面.功能薄膜功能薄膜材料是广泛应用于国民经济、军事工业等领域的基础材料,具有重要的应用和基础研究价值.主要有光学薄膜、电极薄膜、磁性薄膜等.其中,光学薄膜主要用于光学和光电子技术领域,制造各种光学仪器,如反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜等;电极薄膜主要应用于太阳能电池及透明导电氧化物(TCO)薄膜;磁性薄膜一般按材料性质分为金属和非金属磁膜材料,按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶磁膜材料.磁膜材料广泛用于制造计算机存储,光通信中的磁光调制器、光隔离器和光环行器等;也用作磁记录薄膜介质、薄膜磁头和磁光记录盘等.薄膜制备薄膜的制备方法很多,原理也有所不同,归纳起来,常见的薄膜制备方式主要有两种,物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)和等离子体化学气相沉积(Plasma Chemical Vapor Deposition,PCVD).其中物理气相沉积主要有3种常见的方法:磁控溅射镀膜、离子束溅射镀膜和脉冲激光沉积镀膜(Pulsed Laser Deposition,PLD).以往薄膜制备主要采用PCVD方法,但此方法对于反应器工件的清洁度要求比较高,制备的薄膜表面比较粗糙.另外,由于是化学方法镀膜,对环境的污染比较大.相比之下,近年来兴起的PVD方法,综合性能比较好,所以目前薄膜制备更多采用的是PVD方法.脉冲激光沉积镀膜PLD技术是将高能量的脉冲激光束聚焦作用于靶材表面,使靶材瞬间在真空中蒸发,从而在衬底上沉积成膜的一种镀膜技术.特别适用于制备合金及化合物薄膜,即使靶材中不同组元有不同的蒸汽压,蒸发时也不会发生组分偏离.镀膜需要在真空下完成,通过PLD方法制得的薄膜成分与靶材成分基本一致,所以薄膜成分易控制,无需退火等苛刻条件,即可得到性能良好的薄膜,降低了制备的难度与成本.磁控溅射镀膜磁控溅射镀膜主要有直流溅射镀膜和射频溅射镀膜两种,直流溅射镀膜只适合于金属,而射频溅射镀膜对金属和非金属都适用.磁控溅射的基本原理是:系统抽到高真空后,充入惰性气体(一般为氩气),在阴极和阳极间加几千伏电压,两极间即产生辉光放电.放电产生的正离子在电场作用下,高速轰击靶材,受碰撞后从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在一至几十电子伏范围.溅射原子在基片表面沉积成膜.通过增加磁场控制溅射原子的路径,可大大提高沉积速率,提高镀膜的效率.由于在靶材表面建立与电场正交磁场,解决了二极溅射沉积速率低,等离子体离化率低等问题,是目前镀膜工业的主要方法之一.磁控溅射与其他镀膜技术相比具有如下特点:可制备成靶的材料范围广,几乎所有金属、合金和陶瓷材料都可以制成靶材;在适当条件下,多元靶材共溅射方式,可沉积配比精确恒定的合金;在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其他活性气体,可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜;通过精确地控制溅射镀膜过程,容易获得均匀的高精度的膜厚;通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态,溅射靶的安装不受限制,适合于大容积镀膜室多靶布置设计;溅射镀膜具有速度快、膜层致密、附着性好等特点,很适合于大批量、高效率的工业生产.离子束溅射镀膜离子束溅射镀膜(Ion Beam Sputter Deposi—tion,IBSD)是PVD 的一种,其原理是通过一个大功率的离子源产生高能的离子束轰击靶材,使固体原子或分子射出到达基板表面,实现膜料的沉积.与传统的电子束蒸发技术相比,离子束溅射沉积粒子的动能更大,一般为10 eV 以上,是电子束蒸发方法的几十倍.因此制备的薄膜十分致密,不易形成柱状结构,具有损耗小、稳定性高、抗激光损伤性能较好等优点.同时离子束溅射的离子束能量和束流可精确控制,因而工艺稳定,可重复性好,是制备高质量光学薄膜的一种重要手段.在激光技术、光通信技术的发展中,发挥了重要的作用,在其他领域,也具有广阔的应用前景.离子束溅射镀膜实际上是真空蒸发镀膜和反应磁控溅射镀膜的结合,也是在高真空腔内完成镀膜的.但与磁控溅射不同的是其基体在阴极,靶材在阳极,蒸发出来的靶材分子在通过等离子区时发生电离,正离子在电场作用下迅速打到基体表面,实现镀膜.薄膜的分析表征方法表面分析技术是研究材料表面的化学组分、形貌、原子结构、键和状态(电子态和原子态)等信息的实验技术.按所得的信息分类,表面分析技术有组分分析、结构分析、形貌分析和表面键合状态分析等.由于固体材料的表面极易从周围吸附气体分子,所以表面分析仪器也要求比较高的真空度.表面组分分析目前许多物理、化学方法都可以用来分析材料表面的化学成分,但往往只能得到材料的平均化学成分,无法获知表面特征微区的化学组成.电子或场离子显微术及扫描探针显微术,虽然可以提供微观形貌、结构等信息,却无法直接测定化学组成.而显微电子能谱则是特征微区成分分析的有力工具,它可以直接测量材料的微结构或微小区域中元素组分和化学态及其分布.X线光电子能谱分析X线光电子能谱分析(X-ray PhotoelectronSpectroscopy,XPS)是利用x线源产生很强的x线轰击样品,从样品中激发出电子,并将其引入能量分析器,探测经过能量分析的电子,做出x线对能量的分布图.它可以用于区分非金属原子的化学状态和金属的氧化状态,所以又称为化学分析光电子能谱仪(Electron—Spectroscopy for ChemicalAnalysis,ESCA).俄歇电子能谱分析俄歇电子能谱分析(Auger Electron Spec—troscopy,AES)是利用入射电子束使原子内层能级电离,产生无辐射俄歇跃迁.其原理是:当内层电缺位时出现一个空位,使整个原子体系处于不稳定的激发态,然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态,这个过程称为弛豫过程.弛豫过程既可以是非辐射跃迁,也可以是辐射跃迁.当较外层的电子跃迁到空穴时,所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子,称为俄歇效应,亦称次级光电效应或无辐射效应,所逐出的次级光电子称为俄歇电子.俄歇电子逃逸到真空中,用电子能谱仪在真空中对其进行探测,对探测结果进行分析便可确定组分.能量色散X线分析能量色散X线分析也称EDX或EDS,主要应用于材料表面的微区成分分析.它的能量具有特征性,与入射辐射的能量无关.当较外层的电子跃人内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收,而是以辐射形式放出,便产生X线荧光,其能量等于两个能级之间的能量差.因此,X线荧光的能量或波长是特征性的,与元素有一一对应的关系.EDXA工作时温度一般比较高,所以一般都在液氮的冷却下进行分析.表面结构分析物质结构分析最常用的方法是X线衍射分析(x—Ray Diffraction,XRD)E15].X 线衍射分析是一种微米级的表层分析,通过对材料进行X线衍射,分析其衍射图谱,可获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构、形态等信息.目前x线衍射(包括散射)已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法,在金属中的应用主要有物相分析和点阵参数测定两个方面.表面形貌分析材料表面形貌包括表面宏观形貌和显微组织形貌.由于受光学显微镜分辨率的限制,表面形貌分析已大量使用现代化的分析手段.扫描电子显微镜扫描电子显微镜(Scanning Electron Mi—croscope,sEM)是当极细电子束在样品表面作光栅状扫描时,利用扫描产生的二次电子或背散射电子量来调制同步扫描的成像显像管电子枪的栅极而成像的,反映的是样品表面形貌.扫描电子显微镜的优点是景深大,样品制备简单,对于导电材料,可直接放人样品室进行分析,对于导电性差或绝缘的样品则需要喷镀导电层。

表面增强拉曼光谱综述

表面增强拉曼光谱综述

表面增强拉曼光谱综述表面增强拉曼光谱(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)是一种强大的分析技术,用于提高拉曼散射的灵敏度。

这种技术自1974年被发现以来,已经成为化学、物理、生物学和材料科学领域的重要工具。

以下是对SERS的一个综述:1. 基本原理●拉曼散射:基于分子振动能级变化的非弹性散射过程,可提供分子结构信息。

●表面增强机制:将样品放置在特殊的金属表面(通常是纳米结构的银或金)上,可以显著增强拉曼信号。

2. 增强机制●电磁机制:最主要的机制,涉及金属纳米结构上的局域表面等离子体共振(LSPR),导致拉曼散射信号的强烈增强。

●化学机制:与样品和金属表面间的化学作用有关,可能导致电子转移,影响拉曼散射的强度。

3. 材料和方法●金属纳米结构:银和金是最常用的材料,但也有使用铜、铂等其他金属。

●制备方法:包括化学还原法、电化学沉积、纳米刻蚀技术等。

4. 应用●化学分析:用于检测极低浓度的化学物质,包括环境污染物、食品添加剂、药物成分等。

●生物医学:在细胞成像、疾病诊断、生物标记物检测等方面的应用。

●材料科学:用于研究纳米材料、催化剂、能源材料等。

5. 发展趋势和挑战●灵敏度和选择性的提高:研究人员致力于提高SERS的灵敏度,以检测更低浓度的样品。

●标准化和可重复性:由于SERS受到许多因素的影响,实验结果的可重复性是一个挑战。

●新材料和新技术:包括二维材料、异质结构的探索等。

6. 未来展望SERS作为一种高度灵敏的分析技术,有望在环境监测、疾病早期诊断、新材料开发等领域发挥更大作用。

随着纳米技术和光谱学的不断发展,SERS技术的应用范围和效率都有望进一步提升。

技术文献综述报告

技术文献综述报告

技术文献综述报告技术文献综述报告是对特定领域内相关技术文献信息的综合搜集、整理和分析的报告形式。

通过对技术文献的调研,可以全面了解某一领域内的研究进展、热点问题以及未来发展趋势,对于技术研究、科学创新和产业发展具有重要意义。

一、引言技术文献综述报告在科技领域中具有重要的地位和作用,本文将对技术文献综述报告的意义、目的以及实施过程进行阐述和分析,并在文末对其未来发展进行展望。

二、技术文献综述报告的意义和目的技术文献综述报告是对特定领域内相关技术文献进行搜集、整理和分析,并将其结论和发现进行汇总和总结的一种文章形式。

它有以下几个主要的意义和目的:1. 了解研究进展:通过对技术文献的调研,可以了解某一领域内的研究进展和前沿动态,掌握该领域的最新发展趋势。

2. 发现热点问题:技术文献综述报告可以发现研究领域中的热点问题和难点,为今后的研究提供方向和思路。

3. 总结经验教训:通过分析各类技术文献,可以总结和归纳出前人的经验教训,为今后的研究提供借鉴和参考。

4. 推动科学创新:技术文献综述报告是科学创新的基础,它可以为科学家和研究人员提供前人研究成果和结论,激发新的科学思想和研究灵感,推动科学领域的不断发展。

三、技术文献综述报告的实施方法在进行技术文献综述报告时,应采取以下一些方法和步骤:1. 确定调研领域:首先需要明确要调研和综述的领域,确定研究的范围和目标。

2. 收集文献信息:利用国内外的学术数据库和图书馆资源,检索和收集与所选领域相关的技术文献。

3. 整理文献资料:对收集到的技术文献进行分类整理,并进行关键词标注和文献摘要的编写。

4. 分析和比较研究成果:对整理好的文献资料进行分析和比较,找出其中的规律和趋势,并归纳出结论和发现。

5. 撰写综述报告:根据分析和比较的结果,撰写出完整的技术文献综述报告,包括引言、研究方法、研究结果和结论等部分。

6. 校对和修改:对撰写好的报告进行仔细校对和修改,确保文章的准确性和流畅度。

整车NVH性能开发中的CAE技术综述

整车NVH性能开发中的CAE技术综述

整车NVH性能开发中的CAE技术综述一、本文概述随着汽车工业的飞速发展,消费者对汽车品质的要求日益提高,整车的NVH(Noise, Vibration, and Harshness,即噪声、振动与声振粗糙度)性能已成为评价汽车品质的重要指标。

为了满足市场的需求和提升产品竞争力,整车NVH性能开发显得尤为关键。

在这个过程中,计算机辅助工程(CAE)技术以其高效、精准的特点,成为了NVH性能开发中不可或缺的工具。

本文旨在对整车NVH性能开发中的CAE技术进行全面综述。

我们将对NVH性能的重要性和影响因素进行简要介绍,以便更好地理解CAE技术在NVH性能开发中的应用背景。

接着,我们将重点分析CAE 技术在整车NVH性能开发中的应用现状,包括其在噪声控制、振动分析和声振粗糙度优化等方面的具体应用。

我们还将探讨CAE技术在NVH性能开发中的优势和局限性,以及未来可能的发展方向。

通过本文的综述,我们期望能够为从事整车NVH性能开发的工程师和研究人员提供有益的参考和启示,推动CAE技术在整车NVH性能开发中的进一步应用和发展。

二、NVH性能开发概述NVH(Noise, Vibration, and Harshness)性能是评价汽车乘坐舒适性的重要指标,涵盖了车内噪音、振动以及冲击等感觉。

随着消费者对汽车舒适性要求的日益提高,NVH性能的开发和优化在整车开发中占据了越来越重要的地位。

NVH性能开发不仅涉及到车辆设计、制造、试验等多个环节,还涵盖了声学、振动理论、材料科学等多个学科领域。

在整车NVH性能开发中,CAE(Computer-Aided Engineering)技术以其高效、精确的特点,成为了不可或缺的工具。

CAE技术可以对车辆的NVH性能进行仿真分析和预测,帮助工程师在车辆设计阶段就发现并解决潜在的NVH问题,避免了后期物理样车试验的繁琐和高昂成本。

同时,CAE技术还可以对不同的设计方案进行快速比较和优化,提高了整车的NVH性能开发效率。

《2024年三维CAD技术研究进展及其发展趋势综述》范文

《2024年三维CAD技术研究进展及其发展趋势综述》范文

《三维CAD技术研究进展及其发展趋势综述》篇一一、引言随着现代科技的快速发展,计算机辅助设计(CAD)技术在工程领域的应用越来越广泛。

其中,三维CAD技术以其直观、精确、高效的特点,在产品设计、制造、分析等方面发挥着重要作用。

本文将就三维CAD技术的研究进展及其发展趋势进行综述。

二、三维CAD技术研究进展1. 技术基础三维CAD技术是基于计算机图形学、计算机视觉、人工智能等技术的综合应用。

其核心技术包括三维建模、渲染、分析、优化等。

随着计算机硬件性能的提升,三维CAD技术的建模精度和渲染效果得到了显著提高。

2. 三维建模技术三维建模是三维CAD技术的核心。

目前,研究者们已经开发出多种建模方法,如表面建模、实体建模、边界表示建模等。

这些方法在模型精度、速度、易用性等方面各有优劣,广泛应用于机械、建筑、电子等领域的产品设计。

3. 渲染与可视化技术渲染与可视化技术是提高三维CAD模型真实感的关键。

近年来,研究者们通过改进光照模型、纹理映射、抗锯齿等技术,提高了三维模型的渲染效果。

同时,虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的引入,使得三维模型的可视化更加逼真。

4. 分析与优化技术三维CAD技术不仅用于产品设计,还广泛应用于产品性能分析、优化等领域。

研究者们通过开发各种算法,如有限元分析、优化算法等,提高了产品性能分析的精度和效率。

同时,基于大数据和人工智能的技术,为产品优化提供了新的思路和方法。

三、发展趋势1. 云计算与三维CAD技术融合随着云计算技术的发展,云计算与三维CAD技术的融合成为趋势。

通过云计算平台,用户可以实时共享三维模型数据,实现协同设计、异地设计等功能。

这将极大地提高设计效率,降低设计成本。

2. 人工智能与三维CAD技术融合人工智能技术为三维CAD技术提供了新的发展思路。

通过机器学习、深度学习等技术,可以实现自动建模、智能优化等功能。

这将极大地提高设计精度和效率,降低设计人员的负担。

阴离子表面活性剂测定方法的综述与研究进展

阴离子表面活性剂测定方法的综述与研究进展

阴离子表面活性剂测定方法的综述与研究进展摘要:随着表面活性剂在工业和日常生活中的广泛应用,大量含有表面活性剂(尤其是阴离子表面活性剂)的生产废水和生活废水未经处理直接排放,对水体造成严重污染。

本文对国内外近年来对环境水样中阴离子表面活性剂的测定方法进行综述,了解研究进展。

关键词:阴离子表面活性剂;测定方法;综述Abstract:With the wide application of surfactants in industry and daily life,the untreated wastewater from industry and daily life,containing a large number of surfactants especially an-ionic surfactants,will cause serious water pollution if discharged directly.In this article the latest progresses of determination methods inAn-ionic surfactant were reviewed.Keywords:An-ionic surfactant;determination;review表面活性剂(surfactant),是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。

具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列。

表面活性剂的分子结构具有两亲性:一端为亲水基团,另一端为疏水基团。

表面活性剂分为离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

阴离子表面活性剂(An-ionic surfactant)是表面活性剂的一类。

在水中解离后,生成亲水性阴离子。

阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类[1],具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。

《2024年微服务系统服务依赖发现技术综述》范文

《2024年微服务系统服务依赖发现技术综述》范文

《微服务系统服务依赖发现技术综述》篇一一、引言随着互联网技术的快速发展和业务需求的日益复杂化,微服务架构逐渐成为现代软件开发的主流模式。

在微服务系统中,各个服务之间存在着复杂的依赖关系,如何有效地发现这些依赖关系,对于保障系统的稳定性、可维护性和可扩展性具有重要意义。

本文旨在综述微服务系统服务依赖发现技术的相关研究,分析现有技术的优缺点,并展望未来的发展趋势。

二、微服务系统服务依赖概述在微服务系统中,各个服务之间通过API、消息队列、数据库等方式进行通信和交互,形成了复杂的依赖关系。

这些依赖关系包括服务间的直接调用依赖、数据依赖以及间接的耦合关系等。

有效地发现和识别这些依赖关系,对于理解系统架构、优化系统性能、保障系统安全具有重要意义。

三、服务依赖发现技术(一)基于静态分析的技术静态分析技术是一种在不运行程序的情况下,通过分析源代码或二进制代码来发现服务依赖的技术。

该技术的主要优点是速度快、成本低,但可能存在漏报和误报的情况。

常见的静态分析技术包括代码审查、模型检查等。

(二)基于动态分析的技术与静态分析不同,动态分析技术需要在程序运行时进行依赖关系的分析和发现。

该技术可以更准确地发现服务间的动态依赖关系,但需要消耗更多的计算资源和时间。

常见的动态分析技术包括运行时日志分析、调用链追踪等。

(三)混合分析技术混合分析技术结合了静态分析和动态分析的优点,既可以快速发现服务依赖关系,又可以提高准确率。

该技术通常通过结合源代码分析和运行时监控等方式来实现。

四、现有技术的优缺点分析(一)基于静态分析的技术优点在于速度快、成本低,但可能无法发现动态依赖关系和某些隐藏的依赖关系。

此外,对于复杂的业务逻辑和多样的依赖场景,静态分析可能存在漏报和误报的情况。

(二)基于动态分析的技术可以更准确地发现服务间的动态依赖关系,但需要消耗更多的计算资源和时间。

此外,对于大规模的微服务系统,实时监控和追踪调用链可能面临挑战。

(三)混合分析技术结合了静态分析和动态分析的优点,既可以快速发现服务依赖关系,又可以提高准确率。

液体表面张力测定方法的研究进展

液体表面张力测定方法的研究进展

液体表面张力测定方法的研究进展一、本文概述液体表面张力是液体表面分子间相互作用的一种体现,它描述了液体表面分子对于保持液体连续性的倾向。

液体表面张力的测定对于理解液体的物理性质、探索新材料的制备过程、优化工业生产流程以及开发新型表面处理技术等方面都具有重要的意义。

随着科学技术的不断发展,液体表面张力的测定方法也在不断改进和完善。

本文旨在对液体表面张力测定方法的研究进展进行全面的综述,探讨各种方法的原理、特点、适用范围以及发展趋势,以期为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。

在液体表面张力测定的研究中,已经涌现出许多不同的方法和技术。

这些方法主要可以分为静态法和动态法两大类。

静态法主要包括最大泡压法、Wilhelmy板法、Du Noüy环法等,这些方法通过测量液体表面与固体界面的相互作用力来间接获得表面张力值。

动态法主要包括震荡液滴法、旋转液滴法、喷射法等,这些方法通过直接观察和分析液滴的动态行为来测量表面张力。

这些方法各有优缺点,适用于不同的实验条件和测量要求。

近年来,随着科学技术的不断进步,液体表面张力的测定方法也在不断创新和发展。

一方面,传统的测定方法在不断优化和改进,提高了测量精度和稳定性;另一方面,一些新的测定方法和技术也在不断涌现,如基于光学原理的测量方法、基于计算机视觉的测量方法等。

这些新的方法和技术不仅提高了测量精度和效率,还拓宽了液体表面张力测定的应用领域。

本文将对液体表面张力测定方法的研究进展进行全面的综述和分析,重点介绍各种方法的原理、特点、适用范围以及发展趋势。

通过对这些方法的研究和比较,可以为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示,推动液体表面张力测定技术的进一步发展。

二、传统液体表面张力测定方法液体表面张力的测定方法众多,传统的方法主要依赖于物理原理,如静力学、动力学和热力学等。

这些方法历史悠久,虽然有些在精度和效率上有所不足,但它们仍然为现代表面张力测定技术的发展提供了重要的理论和实践基础。

光谱分析方法和技术综述

光谱分析方法和技术综述

光谱分析方法和技术综述光谱分析是一种广泛应用于化学、物理、生物等领域的重要分析方法。

通过测量物质与电磁波相互作用的结果,可以获取物质的结构、组成和性质等信息。

在过去几十年中,光谱分析方法和技术得到了巨大的发展,不断扩大了应用范围,并具备更高的分析精度和敏感度。

本文将综述几种常用的光谱分析方法和技术,包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱和质谱。

紫外可见吸收光谱是一种测量物质对紫外和可见光的吸收能力的方法。

该方法基于物质分子电子能级的跃迁,通过测量在不同波长下吸收率的变化,可以确定物质的吸收峰位和强度,进而推断物质的结构和浓度。

紫外可见吸收光谱常用于生物化学、环境监测和药物研发等领域。

红外光谱是一种测量物质对红外辐射的吸收、散射和透射等现象的方法。

红外光谱的原理是物质中的化学键振动和分子转动引起不同波数的吸收峰。

通过分析吸收峰的特征和位置,可以确定物质的结构、官能团和组成。

红外光谱广泛应用于有机化学、聚合物材料和医药领域。

拉曼光谱是一种测量物质对激光光谱的散射光信号的方法。

拉曼光谱利用物质分子产生共振散射光的特性,通过测量光谱中频移后的散射信号,可以确定物质的分子结构、键振动模式和晶格振动等信息。

拉曼光谱在化学、材料科学和生物医学等领域具有广泛的应用前景。

质谱是一种测量物质中离子分子质量和相对丰度的方法。

质谱仪通过将物质分子转化为离子,并按质量-荷电比对离子进行分析和检测。

根据离子质量的不同,可以推断出物质的分子结构、元素组成和分子量。

质谱广泛应用于有机化学、环境分析和食品安全等领域。

除了上述几种常用的光谱分析方法和技术外,还有许多其他高级的光谱技术,如核磁共振光谱、电子自旋共振光谱和质谱成像等。

这些先进的技术在物质分析和科学研究中发挥着重要作用,为我们提供了更深入的分析结果和更高的分析精度。

总之,光谱分析方法和技术是科学研究和应用领域中不可或缺的工具。

紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱和质谱等方法的综述,旨在帮助读者了解这些技术的原理和应用。

薄层色谱分析技术综述

薄层色谱分析技术综述

薄层色谱分析技术综述
摘要:薄层色谱分析是一种分析化学中常用的技术,广泛应用于药物、农药、环境污染物等不同的分析领域中。

在本文中,我们就薄层色谱分析
技术进行了综述。

首先,介绍了薄层色谱分析技术的基本原理,所包含的
步骤以及主要组件。

其次,详细介绍了薄层色谱分析中的常用试剂和仪器,以及各种采用薄层色谱分析的分析方法。

最后,总结了薄层色谱分析技术
的优势和缺点。

首先,介绍薄层色谱分析技术的基本原理,它是利用薄层上的特定物
质的度量活性来分离和鉴定样品。

它的主要步骤包括:溶剂混合物的预处理、溶剂混合物的膜层表面,膜表面上物质度量活性的选择,以及样品的
电泳活性等。

其主要组件包括:薄层色谱色板、膜板、膜室、膜支架、溶
液室、溶剂混合物、检测仪器等。

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表面分析技术综述学校:武汉纺织大学班级:应化0921姓名:简仕琪学号:0914811008表面分析技术综述武汉纺织大学外经贸学院简仕琪湖北武汉430200摘要:主要介绍了表面分析技术在材料、纤维表面、以及制浆造纸工业中的应用和它的发展趋势。

关键词:表面分析材料纤维造纸发展趋势引言:表面分析技术是一种统称,指利用电子、光子、离子、原子、强电场、热能等与固体表面的相互作用,测量从表面散射或发射的电子、光子、离子、原子、分子的能谱、光谱、质谱、空间分布或衍射图像,得到表面成分、表面结构、表面电子态及表面物理化学过程等信息的各种技术。

表面科学是上世纪60年代后期发展起来的一门学科。

表面是指固体表面几个原子的薄层。

这层原子既受体内原子的束缚,又受到表面特殊环境的影响。

表面成分、结构、化学状态等与体内不同,而表面特性对材料的物理、化学等性能影响很大。

表面分析就是对固体最外层数个纳米内表面及薄层的组分、结构和能态的分析。

随着人们对表面分析的需要以及真空、电了技术的发展,现代表面分析技术有扫锚电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、俄歇能谱(AES)、离子探针(IMA)、电子探针(EPMA)等。

1.1表面分析技术在材料科学中的应用⑴界面脆裂亚单分子层浓度的杂质出现于界面时,如晶界(面)、相界(面),将导致工程材料的灾难。

典型的例子是发电厂蒸汽轮机转子在工作过程中的脆裂。

研究证明,脆裂是沿着晶界的。

表面分析技术已探明铁中如下的杂质将在晶界偏析并导致脆裂,它们是Si,P,S,Cu,Zn,Ge,As,Se,Sn,Sb,Te,Bi等,这种现象在含铁的合金中也很可能发生。

可以认为工业用的材料发生偏析是普遍的规律而不是特殊情况。

⑵表面偏析表面能总是正的,因此一个系统的表面会由表面能较低的组分(或杂质)所覆盖,使该系统的表面组成和体内的组成不同,这就是表面偏析。

合金表面的重要性已在催化、腐蚀、以及材料的其他性能方面得到确认。

表面偏析的应用研究是要了解外部可控因素(如组成、结构、温度、环境等等)和表面性能之间的关系。

⑶腐蚀和钝化腐蚀过程始于非常薄(如几个单分子层)的范围,中止腐蚀过程也只需非常薄(与腐蚀范围相当)的钝化层。

既然腐蚀和钝化发生在极薄的范围,表面分析便是十分理想的手段。

值得指出的是,腐蚀是个微观过程,用具有微分析能力的表面分析方法对了解有机和无机的钝化层作用,裂隙腐蚀和点状腐蚀的机理,具有特别重要的意义。

大多数腐蚀和氧化层其外层部分的组分明显和基底不同,它们有时是少有意义的,如腐蚀环境下的析出杂质;但在另一种情况下,它们可能是基底的一种前趋态,包含有腐蚀机理在内。

对这种腐蚀层和氧化膜的厚度和形状(岛状或层状)均可能以表面分析方法加以判断。

1.2表面分析技术在制浆造纸工业中的应用在制浆造纸过程中,要想全面描述纸浆或纸张的表面信息和性质,需要从宏观到微观按不同层次对纸张表面进行分析研究。

表面分析方法的基本原理是用各种入射激发粒子或场(入射粒子或激发源主要有电子、离子、光子、中性粒子、热、电场、磁场和声波等8种),使之与被分析的表面相互作用,然后分析出射粒子或场,用分析谱仪检测出射粒子的能量、动量、荷质比、束流强度等就可以获得表面的信息。

⑴纤维表面形貌分析技术电子显微镜是最常用的表面形貌研究方法,它利用电子与物质相互作用所产生的透射电子、弹性散射电子、能量损失电子、二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子等信息来对样品进行形貌观察。

电子显微镜一般可分为扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,简称SEM)和透射电子显微镜(Transmission electron microscope,简称TEM)。

两者均可用于分析导体、半导体及绝缘样品,对样品的形状也没有限制。

扫描电镜利用二次电子和背散射电子成像,放大倍数在20到20万倍之间,对凹凸不平的表面显示得很清楚,立体感很强,样品制备也很简单。

⑵纤维表面化学分析技术化学分析电子能谱(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis,简称ESCA),目前被认为是表面化学分析最有效的方法之一,它在所有表面化学分析能谱中获得的化学信息最多,它具有元素定性、定量分析能力,也可以测定元素在化合物中存在的价态,同时还能感受元素周围其它元素、官能团、原子团对其内壳电子的影响所产生的化学位移。

该方法已经在日常表面化学分析工作中得到广泛地应用,是一种最主要的表面化学分析工具。

在对纤维表面分析的工具中,ESCA分析能谱技术已经被用于鉴定木材表面的化学组成。

利用ESCA 对木材表面的化学结构进行研究,可以根据各特征峰的位置决定木材表面的化学组成,这对于了解木材材种间的表面化学性质差异和化学处理对木材表面化学特征的变化是一种极为有效的方法。

而利用ESCA技术进行纸浆纤维的表面分析同样是一种有效的方法,它在制浆造纸领域中的应用已经逐步引起人们的关注。

1.3表面分析技术用于纤维表面研究的新进展表面分析技术是在科学技术发展需求的推动下应运而生。

表面分析技术的特点是用1个探束(光子或原子、电子和离子等)或探针(机械加电场)探测样品表面,并在两者相互作用时,从样品发射及散射电子、离子、中性粒子(原子或分子)与光子等。

检测这些微粒的能量、质荷比和束流强度等就可以得到样品表面的形貌、原子结构(即排列)、化学组成的价态和电子态(即电子结构)等信息。

近年来,表面分析技术在造纸纤维表面研究中的应用日益广泛。

⑴原子力显微镜(AFM) AFM的工作原理是用一端固定而另一端装有纳米针尖的弹性微悬臂来检测样品表面形貌。

当样品在针尖下面扫描时,同距离密切相关的针尖-样品相互作用就会引起微悬臂的形变。

通过检测微悬臂产生的弹性形变就可以根据微悬臂的弹性系数k和函数式(F=k·△??z)直接求出样品-针尖间相互作用力。

AFM利用照射在悬臂尖端的激光束的反射接收来检测微悬臂的形变。

由于光杠杆作用原理,即使小于0.01 nm的微悬臂形变也可在光电检测器上产生10 nm的激光点位移,由此产生的电压变化对应微悬臂形变量,通过一定的函数变换可获得悬臂形变量。

当样品在xy平面内坐标(x,y)扫描时,若保持样品在z 轴方向静止,且令探针的竖直初始位置为零,则可根据针尖-样品相互作用与间距的关系曲线,获得样品表面高度变化的信息△h(x,y),即样品表面任意点(x,y)相对于初始位点的高度。

对样品表面进行定域扫描便可获得此区域的表面形貌A=A[x,y,△h(x,y)]。

探针和样品间的力和距离关系是AFM测量的关键。

当选择不同的初始工作距离时,探针所处的初始状态也不相同AFM有4种基本成像模式,分别是接触式、非接触式、敲击式和升降式。

目前用于制浆造纸研究的多数为敲击式。

研究中主要利用AFM进行形貌观察和力学曲线测定。

近年来,AFM已经被广泛应用于纸浆纤维表面结构情况以及其主要成分如纤维素、半纤维素、木素和抽出物的研究。

⑵化学力显微镜(CFM) CFM是由AFM的微悬梁臂的探针尖端经过化学处理改性接上特定的功能团而得到的。

CFM通过探针尖端和表面的相互作用来研究表面的化学组成。

当探针尖端接上―COOH基团时,其黏附力受pH值影响,但是当探针尖端接上―CH3和―OH时,其黏附力几乎不受pH值影响。

同时在实验条件下对纤维素模型物表面和纤维表面进行比较研究发现,纤维表面的粗糙度不影响黏附力的大小。

XPS和FTIR同样证明了这两种底物表面具有同样的化学成分。

⑶X射线光电子能谱(XPS) XPS可用于元素定性、定量分析,也可以测定元素在化合物中存在的价态,同时还能感应元素周围其他元素、官能团、原子团对其内壳电子影响所产生的化学位移。

XPS以1束单色X射线激发样品,当光子的能量大于原子、分子或固体中某原子轨道电子的结合能时,就会将电子激发而离开,从而得到具有一定动能的光电子,由于照射的X射线能量一定,测量这种光电子的动能可求得原子内的电子结合能,从而求得轰击束缚在原子核内层的电子所需的能量。

由于内层电子的结合能具有固定值,因而通过观测光电子光谱便可确定组成元素。

研究表面化学键结合状态,特别是当原子的化学结合状态不同时,结合能的数值在许多情况会有数电子伏的变化,所以根据变化值(化学位移)能评价其化学结合能状态。

化学位移值是根据待测元素及其结合的其他元素的化学结合的性质(离子键、共价键)以及待测元素的配位键(或待测元素上结合的其他元素的数)而发生变化。

从而根据化学位移可以了解化学结合的性质及存在怎样的化学键等问题。

2.1表面分析技术的发展趋势现代科学技术和工业的迅速发展,对各种特殊性能的材料及材料表面,除了要求更高的防腐蚀和装饰性能外,还提出了各式各样的功能性要求。

如耐磨性、润滑性、耐高温性、导电性、可焊性、磁性和光电性等。

因此,随着材料和科学技术的发展也促进了材料和科学技术的表面发展。

2000年表面处理技术的发展趋势,很多专家认为,在环境保护方面重点将是限制并消除破坏大气臭氧层物质的使用,减少挥发性有机溶剂和不能生物降解的含氯烷烃等物质在清洗中的使用,开发无污染的新的取代物和技术。

减少剧毒和有毒物质诸如氰化物、镉和六价铬等在电镀中的应用,开发能代替的新工艺。

在新材料方面发展的重点将是轻金属和难熔金属以及新型合金和复合材料方面的表面处理技术。

新工艺和新技术方面的重点将是各种薄膜形成工艺和技术。

参考文献:[1]崔兆玉,安显慧,惠岚峰.氧脱木素桦木硫酸盐浆的臭氧漂白ESC A分析[J].东北林业大学学报,2002,30(1):78-80.[2]L i K.,T an X..Surface characterization of mechanical pulp fibers[C].Atlantic Branch Meeting,Port H awkesbury,2004:145-152.[3]张强基.俄歇电子谱仪.真空科学与技术, 1984,4(6):439[4]崔兆玉,安显慧,惠岚峰.氧脱木素桦木硫酸盐浆的臭氧漂白ESC A分析[J].东北林业大学学报,2002,30(1):78-80.[5] 黄惠忠.论表面分析[J].现代仪器,2002(1):5。

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