2020-03-03小刘科研笔记之SEM-EDS联用技术在表征科学中的应用

2020-03-03小刘科研笔记之SEM-EDS联用技术在表征科学中的应用,第1张

表面分析技术是一种统称,指的是利用电子、光子、离子等与材料表面进行相互作用,分辨范围从微米级到纳米级,测量从表面散射或发射出来的各种离子、电子和光子的质谱、能谱、光谱等,对材料表面的化学组成、结构和性质进行分析的各种技术。

对材料研究来说,扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)和X射线能谱仪(Energy-dispersive X-ray Spectrometer, EDS)是比较常用的设备。

扫描电子显微镜(SEM)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。SEM可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成和晶体结构等等。

X射线能谱仪主要由半导体探测器、前置放大器和主放大器、脉冲处理器、计算机等部分构成。其工作原理是利用不同元素所激发的特征X射线的能量的不同来对元素进行定性和定量分析。如图1所示,EDS的工作流程大概可以表述为:样品表面被激发出的特征X射线送入到半导体检测器中,经过处理输出幅度与X射线能量成正比的电脉冲信号;该信号再经过前置放大器的整形放大、主放大器的放大整形输出对应电压信号;该信号被送入到脉冲处理器,进行信号降噪、将脉冲信号转换为计数并在对应通道内累加计数、消除脉冲堆积等处理;最后,将信号输入到计算机并通过专业软件对其进行处理,在显示器上形成能谱图,并可以根据能谱图进行各种各样的处理,进而达到定性分析的目的。

扫描电子显微镜结合X射线能谱仪的使用方法也能对材料的成分进行分析,这种分析方法可以简称为SEM-EDS分析技术。

SEM-EDS在材料科学的研究中应用很广,它可以对材料同时进行微区形貌观察和成分分析。SEM-EDS一般只能提供空间分辨率为微米或亚微米的成分分布信息,但是通过调整SEM的加速电压和减薄样品等方法,成分分布的空间分辨率也可达到几十纳米的量级。

随着航空航天技术的发展以及精密机械学科的进步,航空维修也越来越趋向于精细化修理,对产品的故障分析也越来越深入,对机件关键材料的失效原因分析,吸引着广大航空维修工作者研究,扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)是当前材料分析领域较为常见的两种分析设备,基本上是组合使用的,功能非常强大,既能观察样品表面形貌又能对微分区进行成分分析。

在实际的飞机维修过程中,SEM-EDS分析技术可应用于金属腐蚀、漆层脱落、粘合剂催化、电路板虚焊、复合材料损伤、油液成分分析等多方面的研究,作为一种非破坏性的表面分析手段,将在飞机维修失效模式分析的研究中发挥出更大的作用。

传统的清洁度检测方法通过光学显微镜对萃取在标准微孔滤膜上的杂质颗粒进行形貌观察、统计,无法对颗粒属性进行分析,因而只能简单定义产品的清洁度等级,无法有效确定影响清洁度的真实原因,基于清洁度对于产品质量的重要性以及当前通用检测方法的不足,有研究者通过SEM和EDS的结合使用,可以实现对杂质颗粒的形貌观察、分级统计以及颗粒属性的分析和溯源,提升清洁度检测分析水平。

SEM-EDS在法庭科学物证鉴定领域内的应用有两个主要目的,一是对微量物证进行种类认定,如确定嫌疑人手上检材是否为射击残留物或确定嫌疑人衣物上所附着的微量玻璃颗粒是否为车窗玻璃碎屑或其他某一玻璃碎屑;

二是同一认定,确定检材与样本是否来自同一客体。大量的物证鉴定实践证明,用SEM-EDS可准确地鉴定分离物的同一性,其有效性已获 Forensic TestingProgram(Collaborative Testing Services,USA)等国际权威鉴定机构的认可,可以预见扫描电镜-能谱仪在法庭科学物证鉴定领域的应用前景将非常广阔。

目前,99%以上的含石棉材料中包含温石棉、青石棉、铁石棉,而阳起石、透闪石、直闪石储量少于石棉总储量的 1%,虽未直接开采用于商业产品,但会少量的夹杂在其他矿物中出现在石棉制品中。通过对以上六种石棉使用SEM-EDS进行分析,可发现它们较低倍观察下的纤维形貌有一定的差异,然而制品中石棉纤维状态有可能在加工的过程中发生变化,因此形貌分析仅仅能判断样品中含有纤维状物质,更多是作为石棉检测的一种辅助手段。

在此基础上,实验通过对比石棉标准品元素分析结果与对应理论组成,证实该方法能有效区分几种主要的石棉。因此可以使用SEM-EDS 联用的方法,在确定样品中含有纤维物质后,再进一步分析纤维的元素组成,此法既弥补使用X-射线衍射法无法分析非晶样品的不足,而SEM的高分辨率也提高了石棉定性的精度,是一种鉴定建筑材料和保温材料中石棉的准确、快速的方法。

不积珪步,无以至千里;不积细流,无以成江海。做好每一份工作,都需要坚持不懈的学习。

可以说,近两年来,新能源市场推出了一系列颇具竞争力的车型,一改几年前新能源 汽车 粗制滥造的局面,特别是涌现出一批富有特色的高性价比产品,在这种情况下,购车时,考虑新能源成了一件必须的事。

根据市场细分,本文分为纯电动和插电混动(包括增程式)两个大部分。

此为纯电车型篇。

纯电动平台,车小空间大,紧凑型SUV的外形,中大型SUV的空间,得益于纯电平台,不仅左右前后宽敞,上下还更高,乘坐非常舒适,可以说是已经盖过了大哥Aion LX的风头,的确,Aion V在LX的基础上甚至有一些升级,例如车机,价格又更合理,“机甲兽”外观新潮,内饰精致,豪华感十足。动力方面,350牛米的扭矩,日常应用足够;续航方面,提供400km、500km、530km、600km多个选择,其中400km车型明显是为拉低售价设计的,后悬挂还是扭力梁,十分不推荐,其他几款续航都可以根据需求选择。行驶质感不错,悬挂韧性十足,跑起来很有高级感。智能化方面,宣称具备L3,实际上只有在高精地图配合的情况下载高速等特定工况下的L3,实际上目前还是一个高端L2。遥控自动泊车,好用,实用,AR导航功能实际体验也非常不错,全系标配。可以说在20W区间,Aion V是极具性价比的车型。

对了,Aion V有个蒂芙尼蓝色,非常漂亮。

在新势力里面,威马的确是比较靠谱的,一开始就自建工厂,网络建设也快。EX5推出已经有段时间了,现在看来外观、内饰、空间都属于中规中矩,但是行驶质感还是不错的,悬挂偏软,日常用很舒服,不过内饰的精致程度可以进一步提升。315牛米的扭矩,百公里加速8秒多,够用。续航提供400km、475km、520km三档,推荐475km和520km。威马的热管理做得不错,智能化功能也基本齐全,L2、自动泊车、全景影像等该有的都有,开起来没有后顾之忧。威马标识可以指示充电状态,很有意思。

整体来讲是一台更偏向实用的车型,居家旅行的理想选择。

对这台车,我的体验可以说是非常深入,因为我也是第一批几何C的车主。

先说缺点:扭力梁的后悬挂加上略硬的调教,在路况稍差的情况下,行驶质感一般;油电共用平台,电池的布置的确比较难,从车后看车底的电池组一目了然;看似不足13万的起售价,但是低配非常寒酸,完全不值得购买,除非买了跑滴滴,顶配(加颜值包)才是精髓,但是售价已经接近19万。

内部空间表现中规中矩,和EX5差不多。续航400km和550km,两者都还不错。所谓的SEM系统,其实就是根据用户的实际使用情况实现更准确的电量估计,当然在能量利用上也的确有些优化,但是并不是什么“黑 科技 ”。

优点的话,外观内饰设计的确可圈可点,外观偏秀气,设计感十足,灯光系统好评,内饰精致且有调调,个性十足。310牛米的扭矩,在这台小车身上带来了7秒的百公里加速,比EX5和Aion V都猛一些。

多说一句,这台车在这次车展上新发布了“灵感紫”颜色,会在不同光照情况下变色,比较浪。

中大型轿跑P7可以说是新晋网红了,不仅车帅气十足,还很大程度上提高了小鹏品牌形象。706km的NEDC续航,也赚足了眼球。两驱版本390牛米的扭矩带来了6秒多的百公里加速,已经完全够用,四驱版本655牛米的扭矩提供4.3秒的百公里加速,已经可以认为是完全过剩了。

不论是外观设计还是内饰做工,P7都是小鹏 汽车 迈出的一大步,前后灯光特别帅。悬挂韧性十足,柔软舒适,行驶品质可以说是明显优于model 3,略优于比亚迪汉。内饰做工明显优于model 3,当然,豪华感上略逊色于汉,但是设计感更好一些;智能方面,摄像头遍布周身,硬件齐全,比Model 3和汉都要更多,但是目前有个槽点,就是自动驾驶的软件还没上来。

空间方面,虽然P7是中大型车,但是内部后排空间只能说是中规中矩,反倒是后备箱又深又大。

相对于Model 3,P7可以说是价钱便宜量又足,虽然四驱高性能版本加速略逊色于Model 3和比亚迪汉,但是调教和实际驾乘体验都更偏向于日常使用。

对了,P7还有一个久违的配置,就是出风口扫风,这个小众但实用的配置在老皇冠上搭载过,再一次见到,就是P7了。

现在来看Model 3,其实“特斯拉光环”正在逐渐褪去,更多的用户可以更为客观的看待Model 3。

从外观来看,Model 3的设计放到现在也依然拉风,以至于很多车企都受其影响,例如P7的尾部设计,就和Model 3有些“神似”。内饰设计可以说是风格迥异,但是这种风格就仁者见仁智者见智了,其做工水准可以说是相对较差,至少相对于其价格,内饰做工和细节的确有点掉价。

行驶质感方面,风格比较粗暴,加上噪音抑制做得并不理想,其行驶品质也只能说一般。就续航来讲,468km、600km、668km三档足够实用;性能方面,即使标准版依然提供375牛米的扭矩,5.6s的百公里加速,保持了特斯拉的高性能定位。智能化方面,虽然软件激进,但是不得不说其autopilot做得的确不错,甚至代表了量产车的顶级水准。

Model 3可以说依然是追求个性和性能的首选,特别是四驱长续航版本。当然,比较讨厌的就是解锁各种技能需要充值。

其实,这台车销量并不好,也不能说非常值得购买,但是放眼一看,BBA面向大众的,目前就这一款还算是拿的上台面的纯电SUV车型。

外观和内饰的设计感和精致感一如既往的奥迪车型。底盘扎实,韧性十足,动态表现非常不错,行驶质感还是有保证的。空间中规中矩,没有什么亮点;290牛米的最大扭矩并不出彩,甚至可以说是在一众电车中相对落后。D档基本上没有动能回收,B档动能回收仅有一档,松踏板拖拽感立刻出现,稍显突兀,但是单踏板驾驶更为方便一些,会给人动力十分跟脚的感觉。NEDC265km是一大槽点,现在看来的确有点掉队了,基本上只适用于市区通勤使用,不过有消息称超过300km的长续航版本将要上市了。

总之,这是一台适合家用日常通勤的小车,没有多少亮点,也没有太多的 科技 感,但是市区游弋,游刃有余,当然,也只能用于市区游弋。

全铝车身,后置后驱,可以说是这台车的比较明显的优势。全铝车身加上不错的悬挂调教,行驶质感厚重扎实,表现优秀,而后置后驱让这台车的转弯半径只有6米。

外观和内饰配色都比较个性,内饰做工也不错。基于纯电平台,这台车也在不大的车身上实现了更大的空间,车宽1910mm,轴距2830mm,看上去其实和Aion V十分类似,内部空间十分充裕,但是价格要比同配置Aion V略低。

续航里程510km,当前也是主流水平。280牛米的扭矩,在电动中型SUV中,又是拖后腿的水准了。

对了,这台车型和Model 3一样,拥有前备箱,另外,这台车有开车门预警功能,在车门上有警示灯,当车后有行人或者车辆时,警示灯会闪烁,比较贴心。

汉,可以说是近期非常热门的车型。的确,比亚迪对汉也是寄予众望。奥迪的外观设计师去了比亚迪,对比亚迪的设计提升明显,而汉则是其中里程碑式的设计,虽然内饰设计逐渐“套娃”,但是汉的外观设计还是非常漂亮的;而内饰方面,豪华感十足,用料考究,很有奔驰的风格;而顶配的后排则是奢华中的奢华,不仅空间足够宽大,座椅还可以调节,中央扶手搭配大屏,可以控制空调、音量等等诸多功能,还有220V电源,如果你追求后排,汉是不二之选。

性能方面,两驱版本330牛米的扭矩,7秒左右的加速,足够用,四驱版本680牛米,十分爆裂,百公里加速3.9s。续航方面,两驱605km、四驱550km,比亚迪最新刀片电池,安全性可以保证,就是冬季续航有待检验。行驶质感不错,豪华感十足,虽然轮胎不算宽,但是调教不错,加速线性,行驶质感明显优于Model 3。从配置来看,顶配性价比最高,也是汉的精髓所在,然而,顶配最难买~

还有个有意思的地方,就是汉为拍摄车内的摄像头设置了可以手动开关的遮盖板,方便用户………


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