表面涂层与处理总结
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2017/11/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7 材料工程基础—表面涂层与处理
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(3)扫描隧道显微镜(STM) 它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让 科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜 更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以 利用探针尖端精确操 纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测 量工具又是加工工具。 (4)原子力显微镜(AFM) 根据扫描隧道显微镜的原理设计的高速拍摄三维图像的显 微镜。可观察大分子在体内的活动变化。
2、衍射分析方法 衍射分析方法是以结构分析为目的的分析方法。 (1)X射线衍射(XD) 用X射线衍射分析已知化学组成物质的晶体结构时,可用 X射线衍射峰的掠射角,求出晶面间距,对照PDF卡,分析 出被测物质的晶体结构。 (2)电子衍射(ED) 电子衍射技术能使X射线射入固体较深,一般用于三维晶体 和表面结构分析。
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2、覆盖层厚度测量 (1)库仑测量法 主要利用电解装置将作为阳极的覆盖层从基体上溶解出来,测 量溶解过程所消耗的电量。 (2)磁性法测厚 主要用于测量磁性基体上的各种非磁性覆盖层的厚度,也可以 测定非磁性基体上的磁性覆盖层厚度。 (3)涡流法测厚 利用交流磁场在被测导电物体中感应产生的涡流效应进行厚度 测量的一种方法。
表面分析和表面性能的检测
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表面涂层与处理可以合称为:表 面技术。这种技术有悠久的历史 , 如北 京城里的故宫,那些雕梁画栋,人们用 鲜红的大漆进行装饰和保护;早在战国 时期,古人就知道对钢进行淬火,来获 得坚硬的表面;马王堆出土的宝剑,因 为表面的络膜,历经千年,锋利依旧。
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(5)扫描透射电镜(STEM)和分析电子显微镜(AEM) 将扫描电子技术应用到透射电子显微镜形成了扫描 透射电镜,在此基础上结合能量分析和各种能谱仪就构 成了分析电子显微镜。
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表面原子态分布:主要对表面原子或吸附粒子的吸附能、 振动状态及其在表面的扩散运动的能量或势态分析。
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二、表面分析仪器:
1、显微分析仪器 光学显微镜由于受到波长的限制,其分辨率和放大倍 数已不能满足现代科技发展的要求。为此相继出现了一系 列高分辨本领的的显微分析仪器,其分辨率大大提高,可 以达到原子尺度水平(约 0.1nm ),更值得一提的是,他 们在获得高分辨图像的同时还可以获得物质图像的其它信 息(如图像显示、结构分析和成分分析等)。
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一、表面分析
表面性貌分析:主要由各种放大率和分辨率极高的显微镜 来完成。 表面成分分析:包括测定表面元素组成及元素在表面与沿 纵向深度分布、表面元素的化学态。 表面结构分析:探知表面晶体的原子排列、晶体大小、晶 体取向、结晶对称性等晶体结构信息。 表面电子态分析:表面电子能级分布和空间分布不同于体 内。
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3、X射线光谱仪和电子探针 (1)X射线光谱仪 在X射线分析仪器中,除了主要用于晶体结构分析的X射线 衍射仪之外,还有用于成分分析的X射线荧光分析仪。所谓 X射线荧光分析仪就是用X射线作为一种外来能量打击样品, 使试样产生波长大于入射X射线的特征X射线,而后经分光 作定性和定量分析。 (2)电子探针 电子探针具有分析区域小,灵敏度高,可直接观察选区, 制样方便,不损坏试样以及可作多重分析等特点,是一种有 力的分析工具。
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4、电子能谱分析方法 (1)俄歇电子能谱分析仪(AES) 俄歇电子能谱分析仪主要用于固体表面几个原子层内的成分 、几何结构和价态的分析。分析灵敏度高,数据收集速度快 ,能测出He以后的所有元素,目前已成为表面分析领域中应 用最广泛的工具之一。 (2)光电子能谱 以一定能量的X射线和光照射固体表面时,被束缚于原子各 种深度的量子化能级上的电子被激发而产生光电子发射。所 发射电子的动能随电子原所在能级的不同而异,形成所谓光 电子能谱。
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(1)透射式电子显微镜(TEM) 电子被加速到100kev时,其波长仅为0.37nm,为可见光的十 万分之一左右,因此用电子束。成像,分辨本领大大提高。 现在电子显微镜的分辨本领可高达0.2nm。
(2)扫描电子显微镜(SEM) 扫描电子显微镜是1965年发明的较现代的细胞生物学研 究工具,主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形 态, 即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互 作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。二次 电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫 描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。
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5、二次离子质谱分析(SIMS) 当一束加速的离子束轰击真空中的待分析样品表面时,会 引起表面的原子或分子溅射,其中带电离子称为二次离子。 将二次离子按质荷比分开并采用探测器将其记录,便得到 二次离子强度按质量分布的二次离子质谱。可鉴别包括氢 在内的所有元素。
6、红外吸收光谱和拉曼光谱 红外吸收光谱和拉曼光谱的测定是基于分子振动的的振动谱。
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三、表面性能检测 1、表面外观质量检测 (1)、表面缺陷检测 主要方法为目测法,有时也用低倍放大镜进行检测。 (2)、粗糙度检测 表面粗糙度是指表面微观不平整高度的算术平均值。 通常采用表面粗糙度检测的方法有,比较法,针描法和光 学法及光反射法等 (3)、光亮度检测 是指一定照度和角度的入射光作用下,表面反射光的比率 或强度。 (1)目测经验评定法 (2)样板对照法 (3)光度计测量方法 12 2017/11/17 材料工程基础—表面涂层与处理
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(3)扫描隧道显微镜(STM) 它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让 科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜 更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以 利用探针尖端精确操 纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测 量工具又是加工工具。 (4)原子力显微镜(AFM) 根据扫描隧道显微镜的原理设计的高速拍摄三维图像的显 微镜。可观察大分子在体内的活动变化。
2、衍射分析方法 衍射分析方法是以结构分析为目的的分析方法。 (1)X射线衍射(XD) 用X射线衍射分析已知化学组成物质的晶体结构时,可用 X射线衍射峰的掠射角,求出晶面间距,对照PDF卡,分析 出被测物质的晶体结构。 (2)电子衍射(ED) 电子衍射技术能使X射线射入固体较深,一般用于三维晶体 和表面结构分析。
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2、覆盖层厚度测量 (1)库仑测量法 主要利用电解装置将作为阳极的覆盖层从基体上溶解出来,测 量溶解过程所消耗的电量。 (2)磁性法测厚 主要用于测量磁性基体上的各种非磁性覆盖层的厚度,也可以 测定非磁性基体上的磁性覆盖层厚度。 (3)涡流法测厚 利用交流磁场在被测导电物体中感应产生的涡流效应进行厚度 测量的一种方法。
表面分析和表面性能的检测
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表面涂层与处理可以合称为:表 面技术。这种技术有悠久的历史 , 如北 京城里的故宫,那些雕梁画栋,人们用 鲜红的大漆进行装饰和保护;早在战国 时期,古人就知道对钢进行淬火,来获 得坚硬的表面;马王堆出土的宝剑,因 为表面的络膜,历经千年,锋利依旧。
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(5)扫描透射电镜(STEM)和分析电子显微镜(AEM) 将扫描电子技术应用到透射电子显微镜形成了扫描 透射电镜,在此基础上结合能量分析和各种能谱仪就构 成了分析电子显微镜。
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表面原子态分布:主要对表面原子或吸附粒子的吸附能、 振动状态及其在表面的扩散运动的能量或势态分析。
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二、表面分析仪器:
1、显微分析仪器 光学显微镜由于受到波长的限制,其分辨率和放大倍 数已不能满足现代科技发展的要求。为此相继出现了一系 列高分辨本领的的显微分析仪器,其分辨率大大提高,可 以达到原子尺度水平(约 0.1nm ),更值得一提的是,他 们在获得高分辨图像的同时还可以获得物质图像的其它信 息(如图像显示、结构分析和成分分析等)。
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一、表面分析
表面性貌分析:主要由各种放大率和分辨率极高的显微镜 来完成。 表面成分分析:包括测定表面元素组成及元素在表面与沿 纵向深度分布、表面元素的化学态。 表面结构分析:探知表面晶体的原子排列、晶体大小、晶 体取向、结晶对称性等晶体结构信息。 表面电子态分析:表面电子能级分布和空间分布不同于体 内。
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3、X射线光谱仪和电子探针 (1)X射线光谱仪 在X射线分析仪器中,除了主要用于晶体结构分析的X射线 衍射仪之外,还有用于成分分析的X射线荧光分析仪。所谓 X射线荧光分析仪就是用X射线作为一种外来能量打击样品, 使试样产生波长大于入射X射线的特征X射线,而后经分光 作定性和定量分析。 (2)电子探针 电子探针具有分析区域小,灵敏度高,可直接观察选区, 制样方便,不损坏试样以及可作多重分析等特点,是一种有 力的分析工具。
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4、电子能谱分析方法 (1)俄歇电子能谱分析仪(AES) 俄歇电子能谱分析仪主要用于固体表面几个原子层内的成分 、几何结构和价态的分析。分析灵敏度高,数据收集速度快 ,能测出He以后的所有元素,目前已成为表面分析领域中应 用最广泛的工具之一。 (2)光电子能谱 以一定能量的X射线和光照射固体表面时,被束缚于原子各 种深度的量子化能级上的电子被激发而产生光电子发射。所 发射电子的动能随电子原所在能级的不同而异,形成所谓光 电子能谱。
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(1)透射式电子显微镜(TEM) 电子被加速到100kev时,其波长仅为0.37nm,为可见光的十 万分之一左右,因此用电子束。成像,分辨本领大大提高。 现在电子显微镜的分辨本领可高达0.2nm。
(2)扫描电子显微镜(SEM) 扫描电子显微镜是1965年发明的较现代的细胞生物学研 究工具,主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形 态, 即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互 作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。二次 电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫 描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。
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5、二次离子质谱分析(SIMS) 当一束加速的离子束轰击真空中的待分析样品表面时,会 引起表面的原子或分子溅射,其中带电离子称为二次离子。 将二次离子按质荷比分开并采用探测器将其记录,便得到 二次离子强度按质量分布的二次离子质谱。可鉴别包括氢 在内的所有元素。
6、红外吸收光谱和拉曼光谱 红外吸收光谱和拉曼光谱的测定是基于分子振动的的振动谱。
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三、表面性能检测 1、表面外观质量检测 (1)、表面缺陷检测 主要方法为目测法,有时也用低倍放大镜进行检测。 (2)、粗糙度检测 表面粗糙度是指表面微观不平整高度的算术平均值。 通常采用表面粗糙度检测的方法有,比较法,针描法和光 学法及光反射法等 (3)、光亮度检测 是指一定照度和角度的入射光作用下,表面反射光的比率 或强度。 (1)目测经验评定法 (2)样板对照法 (3)光度计测量方法 12 2017/11/17 材料工程基础—表面涂层与处理