微觀形貌分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
微觀形貌分析的實(shí)例教程
二次電子探頭主要用于獲取樣品表面的形貌信息，它對(duì)樣品表面的起伏和粗糙度較為敏感；背散射電子探頭則可以提供樣品內(nèi)部的成分信息，通過(guò)分析背散射電子的強(qiáng)度和分布，可以了解樣品內(nèi)部不同元素的分布情況。兩種探頭的結(jié)合使用，為全面分析樣品提供了有力的手段。
（3）真空系統(tǒng)與樣品臺(tái)
如前所述，真空系統(tǒng)具有高真空和低真空兩種模式，不同機(jī)型的抽真空時(shí)間也有所不同。樣品臺(tái)的設(shè)計(jì)也各有特點(diǎn)，CEM3000A機(jī)型的自動(dòng)軸包括X，Y，T，手動(dòng)軸包括R，Z；CEM3000B機(jī)型的自動(dòng)軸為X，Y，手動(dòng)軸為R，Z。樣品臺(tái)的行程范圍也各有不同，這些設(shè)計(jì)保證了樣品臺(tái)的動(dòng)作精度和高重復(fù)性，能夠準(zhǔn)確地移動(dòng)樣品到所需的觀測(cè)位置。
應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，助力科學(xué)研究
在不同領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，CEM3000系列臺(tái)式掃描電鏡通過(guò)搭配不同的探頭來(lái)接收不同的信號(hào)，同時(shí)利用自身的多種功能，如高分辨率、自動(dòng)調(diào)節(jié)等，對(duì)樣品進(jìn)行全面的分析。例如，在材料科學(xué)中，搭配二次電子探頭和背散射電子探頭，結(jié)合高分辨率成像功能，可以清晰地觀察到材料的微觀結(jié)構(gòu)和成分；在生物醫(yī)療領(lǐng)域，搭配適合生物樣本的探頭，利用自動(dòng)調(diào)節(jié)功能確保成像質(zhì)量，從而更好地觀察生物樣本的微觀特征。
展開 臺(tái)階儀通過(guò)掃描被測(cè)樣品表面，獲取高分辨率的表面形貌數(shù)據(jù)，能夠揭示微觀結(jié)構(gòu)的特征和性能。
了解工作原理和性能特點(diǎn)
臺(tái)階儀利用掃描探針在樣品表面上進(jìn)行微觀測(cè)量，通過(guò)探測(cè)探針和樣品表面之間的相互作用力，獲取表面形貌信息。具體而言，掃描探針通過(guò)細(xì)微的力變化，測(cè)量樣品表面的起伏程度以及凹凸部分的高度差。然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理，形成高分辨率的圖像。
它能夠?qū)崿F(xiàn)納米級(jí)別的測(cè)量，對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)進(jìn)行觀測(cè)和分析，揭示出表面的微觀特征；還具備高速掃描的能力，實(shí)現(xiàn)快速獲取樣品的形貌數(shù)據(jù)。
功能和作用介紹
作為一款超精密接觸式微觀輪廓測(cè)量?jī)x，臺(tái)階儀可以對(duì)微米和納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行膜厚和薄膜高度、表面形貌、表面波紋和表面粗糙度等的測(cè)量。測(cè)量參數(shù)：
（1）臺(tái)階高度：能夠測(cè)量納米到330μm甚至1000μm的臺(tái)階高度；
（2）粗糙度與波紋度：可獲取粗糙度與波紋度相關(guān)的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等20余項(xiàng)參數(shù)；
（3）翹曲與形狀：能夠測(cè)量樣品表面的2D形狀或翹曲。
臺(tái)階儀的應(yīng)用
臺(tái)階儀具有廣泛的適用范圍，在科學(xué)研究、材料表征、納米技術(shù)、半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域都有應(yīng)用。如在半導(dǎo)體制造中，臺(tái)階儀可以用于檢測(cè)半導(dǎo)體材料表面的缺陷和形貌，為半導(dǎo)體器件的開發(fā)和生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)參考。
測(cè)量晶圓表面粗糙度
臺(tái)階儀具備出色的精確性和穩(wěn)定性，而且樣品適應(yīng)面廣，對(duì)測(cè)量工件的表面反光特性、材料種類、材料硬度都沒(méi)有特別要求。在材料科學(xué)、制造業(yè)、科研等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。相信隨著科技的不斷發(fā)展，臺(tái)階儀將會(huì)在測(cè)量領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
展開 《Tribology International》（中科院一區(qū)）
Numerical and experimental investigation on the material removal profile during polishing of inner surfaces using an abrasive rotating jet
《Wear》（中科院一區(qū)）
Effect of elastohydrodynamic characteristics on surface roughness in cylindrical shear thickening polishing process
《Surface & Coatings Technology》（中科院一區(qū)）
Surface polishing and modification of Ti-6Al-4V alloy by shear thickening polishing
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我們熱切期待參與需要利用光學(xué)3D表面輪廓儀對(duì)材料、元器件表面進(jìn)行微觀形貌分析的研究課題。
無(wú)論您的研究方向如何，我們都愿意攜手助力，共同完成科學(xué)研究的使命，推動(dòng)中國(guó)科研和先進(jìn)精密制造事業(yè)的發(fā)展。
展開 為了解決織物表面沉積導(dǎo)線出現(xiàn)的液體滲透、擴(kuò)散等問(wèn)題，研究了織物不同表面改性處理方法對(duì)微滴沉積效果的影響，結(jié)合織物組織結(jié)構(gòu)和纖維類型，確定適合的織物表面處理和織物結(jié)構(gòu)作為線路沉積沉積基板；為了提高微滴按需可控噴射和微滴定點(diǎn)沉積尺寸的均勻性，利用搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)硝酸銀和抗壞血酸的按需可控噴射，在此基礎(chǔ)上，在選定的織物基板上進(jìn)行兩種溶液的定點(diǎn)沉積反應(yīng)試驗(yàn)研究，對(duì)定點(diǎn)沉積反應(yīng)后點(diǎn)的尺寸均勻性進(jìn)行研究；基于微滴噴射打印化學(xué)反應(yīng)沉積原理，對(duì)不同基板速度和不同沉積序列成形導(dǎo)線進(jìn)行研究，明確二者對(duì)成形導(dǎo)線導(dǎo)電性能和微觀形貌的影響規(guī)律，為織物表面沉積成形高質(zhì)量導(dǎo)線提供指導(dǎo)。
試驗(yàn)結(jié)果
以微滴沉積效果為依據(jù)，從微滴沉積狀態(tài)和潤(rùn)濕時(shí)間對(duì)改性處理后織物潤(rùn)濕性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，經(jīng)陽(yáng)離子脂肪酰胺TF449A處理后的織物，微滴的沉積效果最佳，接觸角為78.5°，潤(rùn)濕時(shí)間從1.9s增加178.2s，微滴擴(kuò)散面積從2.13 mm2減小至0.47mm2；利用搭建的微滴噴射實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了硝酸銀和抗壞血酸的按需穩(wěn)定噴射，獲得了二者穩(wěn)定噴射的工藝參數(shù)。微滴按需噴射和點(diǎn)陣沉積試驗(yàn)研究表明，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩種溶液的按需噴射和定點(diǎn)沉積反應(yīng)，且成形的點(diǎn)陣均勻性較好，產(chǎn)物主要為銀顆粒；不同基板運(yùn)行速度沉積銀導(dǎo)線試驗(yàn)研究表明，隨著速度的增大，線寬先增大后減小，且在0.40mm /s時(shí)，成形導(dǎo)線的均勻性較好；成形導(dǎo)線微觀形貌分析及導(dǎo)電性測(cè)試表明，隨著速度的變化，織物表面生成的銀顆粒先增多后減少，導(dǎo)線的方阻均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差先減小后增大。且在0.40 mm/s 生成的銀層較為致密，方阻均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差為最小。成形導(dǎo)線具有導(dǎo)電性，初步實(shí)現(xiàn)了織物表面導(dǎo)電線路的打印成形。
展開 自由能形貌（free energy landscape，F(xiàn)EL）表征了模擬過(guò)程中蛋白質(zhì)的自由能變化。自由能形貌圖一般通過(guò)兩個(gè)描述體系特征的量來(lái)進(jìn)行繪制，例如RMSD和Rg，也有文獻(xiàn)中用主成分分析PC1和PC2繪制。本文以RMSD和Rg兩個(gè)特征量繪制為例。
1. 獲得蛋白質(zhì)骨架的RMSD和Rg數(shù)據(jù)rmsd.xvg和rg.xvg。
對(duì)rmsd.xvg和rg.xvg文件進(jìn)行處理，刪除所有注釋行（以#或者@開頭的行和空行）以及rg.xvg中的XYZ三個(gè)方向上的Rg數(shù)據(jù)。使rmsd.xvg和rg.xvg文件中只有兩列數(shù)據(jù)。
2. 合并rmsd.xvg和rg.xvg文件，把同一時(shí)間下的RMSD和Rg數(shù)據(jù)寫在同一行，組合文件中包含三列：時(shí)間、RMSD、Rg，可使用如下命令實(shí)現(xiàn)。
3. 利用gmx的sham命令生成自由能形貌圖。
-f：讀入組合文件
-ls: 輸出自由能形貌圖
-nlevels: 設(shè)定FEL的層次數(shù)量
更多參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參考gmx help sham給出的幫助信息。
上面的命令執(zhí)行之后，得到gibbs.xpm文件即為自由能形貌圖。
4. 用origin繪制自由能形貌圖
xpm文件可以通過(guò)多種方式查看，這里我們利用xpm2all.bsh腳本將xpm文件轉(zhuǎn)換為3列數(shù)據(jù)的文本文件。
將得到的數(shù)據(jù)復(fù)制到Origin中繪圖。
可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行平滑處理繪圖，此外還可以繪制3維的自由能形貌圖。利用主成分分析繪制自由能形貌圖，一般來(lái)說(shuō)就是用主成分1和2取代上文中的RMSD和Rg，后處理都是一樣的。
最后,有相關(guān)需求歡迎通過(guò)公眾號(hào)"320科技工作室"聯(lián)系我們
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微觀形貌分析的最新內(nèi)容
概述
材料的性能在很大程度上受其微觀結(jié)構(gòu)影響。本文檔使用 Ansys 材料設(shè)計(jì)器展示四種不同類型的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的宏觀尺度材料性能：隨機(jī)單向纖維結(jié)構(gòu)、體心立方顆粒結(jié)構(gòu)、金剛石晶格結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)。
目標(biāo)
理解微觀結(jié)構(gòu)與宏觀尺度材料性能之間的關(guān)系
步驟
案例1：隨機(jī)單向纖維（木材）
1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)“材料設(shè)計(jì)器”組件。檢查單位。
2.
表面微觀形貌與成分分析（SEM & EDS）
為探究表面拒焊的根本原因，利用掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線能量色散譜儀（EDS）對(duì)焊盤表面進(jìn)行了深度觀測(cè)。
SEM形貌觀察： 高倍顯微鏡下，清晰可見焊盤表面存在嚴(yán)重的龜裂現(xiàn)象，且裂痕主要沿著晶界擴(kuò)散。
工業(yè)奧林巴斯光學(xué)顯微鏡BX53M6個(gè)月前
該系統(tǒng)支持明場(chǎng)、暗場(chǎng)、偏光、微分干涉對(duì)比（DIC）等多種成像模式，并可選配熒光、紅外及高階相襯技術(shù)，靈活應(yīng)對(duì)金屬、陶瓷、復(fù)合材料等復(fù)雜樣品的表面形貌與微觀結(jié)構(gòu)分析需求。
微觀世界是一個(gè)極其微小卻又無(wú)比豐富的領(lǐng)域。在材料科學(xué)中，材料的性能往往取決于其微觀結(jié)構(gòu)，如晶體的排列方式、原子的分布等。微觀層面的信息對(duì)于科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要，了解這些微觀特征，能夠幫助科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)出更優(yōu)異的材料，應(yīng)用于航空航天、電子設(shè)備等眾多領(lǐng)域。
然而，要深入探究微觀世界，先進(jìn)的工具是必不可少的。近年來(lái)，掃描電鏡相關(guān)話題熱度持續(xù)攀升，尤其是在材料科學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注
為什么選擇微觀力學(xué)模塊？
微觀力學(xué)模塊(Micromechanics Interface, MMI)是Moldex3D一個(gè)輸出材料特性的模塊，其允許用戶在可提供用戶輸出多尺度材料的材料性質(zhì)給Digimat或Converse，并整合在有限元素分析中。在Moldex3D中以復(fù)合材料完成仿真分析后，用戶能夠利用MMI模塊更準(zhǔn)確、更有效率地解決復(fù)雜的非線性多尺度有限元結(jié)構(gòu)分析。此外，在多尺度模型中將能考慮更多獨(dú)特材料特性
CEM3000系列臺(tái)式掃描電鏡在微觀形貌觀測(cè)和元素分析等方面具有出色的性能，同時(shí)其緊湊的外型、良好的空間適用性、高易用性等特點(diǎn)使其在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
Xtreme Vision顯微測(cè)量軟件是中圖儀器為SuperView系列光學(xué)3D表面輪廓儀、VT系列共聚焦顯微鏡打造的一款功能強(qiáng)大的微觀形貌測(cè)量分析平臺(tái),廣泛應(yīng)用于對(duì)器件表面質(zhì)量要求極高的光學(xué)加工、半導(dǎo)體制造與封裝、超精密加工、3C產(chǎn)業(yè)鏈、航空航天、國(guó)防工業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域。
其基于光學(xué)共軛共焦原理，結(jié)合精密縱向掃描，具有高分辨率、三維成像、表面粗糙度分析和非接觸性質(zhì)，能在樣品表面進(jìn)行快速點(diǎn)掃描并逐層獲取不同高度處清晰焦點(diǎn)并重建出3D真彩圖像，一般用于略粗糙度的工件表面的微觀形貌檢測(cè)，可分析粗糙度、凹坑瑕疵、溝槽等參數(shù)。
激光掃描共聚焦顯微鏡在表面粗糙度分析方面也有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
不同行業(yè)使用的材料類型大同小異，但每個(gè)行業(yè)又有各自特點(diǎn)。各行業(yè)常用材料如下。
汽車：車身和傳動(dòng)部件多使用不銹鋼和鋁合金，內(nèi)飾板用塑料較多，高檔車可能使用木材作為內(nèi)飾板，四門兩蓋多用不到1mm厚的不銹鋼，其他部件還有玻璃、橡膠、粘膠和泡沫等。
航空：表面蒙皮多用復(fù)合材料，又輕又能保證強(qiáng)度，內(nèi)部主要承力的框架結(jié)構(gòu)多使用不銹鋼和高強(qiáng)度鋁合金。
手機(jī)：屏幕用玻璃；外殼有塑料也有金屬
這一特性使共聚焦顯微鏡對(duì)大坡度的產(chǎn)品有更好的成像效果，一般用于略粗糙度的工件表面的微觀形貌檢測(cè)，分析粗糙度、凹坑瑕疵、溝槽等參數(shù)。
VT6000共聚焦顯微鏡以轉(zhuǎn)盤共聚焦光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合高穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和3D重建算法，共同組成測(cè)量系統(tǒng)。高度顯示分辨率達(dá)到0.5nm，具有很強(qiáng)的縱向深度的分辨能力。
