表面粗糙度分析仪

雷尼绍的创新REVO五轴测量系统又添新品 &mdash SFP1，它首次将表面粗糙度检测完全整合到坐标测量机的测量程序中。SFP1表面粗糙度检测测头的测量能力从6.3至0.05 Ra，其采用独特的&ldquo 单一平台&rdquo 设计，无需安装手持式传感器，也不需要将工件搬到价格昂贵的表面粗糙度专用测量仪上进行测量，既降低了人工成本又缩短了检测辅助时间。坐标测量机用户现在能够在工件扫描与表面粗糙度测量之间自动切换，一份测量报告即可呈现全部分析数据。高质量表面粗糙度数据SFP1表面粗糙度检测测头作为REVO五轴测量系统的一个完全集成选件，提供一系列强大功能，可显著提升检测速度和灵活性，令用户受益。测头包括一个C轴，结合REVO测座的无级定位能力和特定测针，该轴允许自动调整测头端部的任意角度来适应工件，确保获得最高质量的表面粗糙度数据。SFP1配有两种专用测针：SFS-1直测针和SFS-2曲柄式测针，它们在测量程序的完全控制下由REVO系统的模块交换架系统 (MRS) 选择。这不仅有助于灵活测触工件特征，还兼具全自动数控方法的一致性。SFP1表面粗糙度检测测头为平滑式测尖，含钻石成份的测尖半径为2 &mu m，它按照I++ DME协议，通过雷尼绍的UCCServer软件将Ra、RMS和原始数据输出到测量应用客户端软件上。原始数据随后可提供给专业的表面分析软件包，用于创建更详细的报告。 表面粗糙度检测测头自动标定传感器校准也通过坐标测量机软件程序自动执行。新的表面粗糙度校准块 (SFA) 安装在MRS交换架上，通过SFP1检测测头进行测量。软件然后根据校准块的校准值调整测头内的参数。更多信息详细了解雷尼绍的坐标测量机测头系统与软件，包括全新的坐标测量机改造服务。

记者12月25日从福建省计量科学研究院获悉，历时2个月的两岸首次表面粗糙度能力验证在福州结束，结果为“满意”。　　本次验证由福建省计量科学研究院为主导实验室，与台湾工研院量测中心按照“ISO 3274”、“ISO 4288”、“ISO 11562”和“ISO 4287”要求进行量值比对，结果表明双方测量结果吻合程度较好，能力实验数据结果为“满意”。　　表面粗糙度的大小，对工业、制造业中机械零件的耐磨性、抗腐蚀性、密封性、接触刚度、测量精度等使用性能具有很大的影响。随着两岸制造业、加工业自动化程度的提高，表面粗糙度的测量面临新的挑战。　　福建省计量科学研究院官员称，通过比较两岸表面粗糙度值测量是否准确、可靠和一致，考察两岸表面粗糙度检定装置仪器设备水平、检定员素质和技术水平，可为促进两岸标准和产品技术规范的统一提供科学的计量保障。　　2009年12月22日，台湾海峡交流基金会和大陆海峡两岸关系协会共同签署《海峡两岸标准计量检验认证合作协议》，闽台先行先试，由台湾计量工程学会和福建省计量测试学会今年2月26日签署《计量交流与合作意向书》，搭建起计量机构、人员、学术、技术与信息交流的平台。

近期，老牌期刊 Sensors and Actuators A: Physical 刊载了C. Ranacher等人题为Mid-infrared absorption gas sensing using a silicon strip waveguide的文章。此研究工作的目的是发展一种能够与当代硅基电子器件方便集成的新型气体探测器，探测器的核心部分是条状硅基光波导，工作的机理是基于条状硅基波导在中红外波段的倏逝场传播特性会受到波导周围气氛的变化而发生改变这一现象。C. Ranacher等人通过有限元模拟以及时域有限差分方法，设计了合理的器件结构，并通过一系列微加工工艺获得了原型器件，后从实验上验证了这种基于条状硅基光波导的器件可以探测到浓度低至5000 ppm的二氧化碳气体，在气体探测方面具有高的可行性（如图1、图2）。 图1：硅基条型光波导结构示意图图2：气体测试平台示意图参考文章：Mid-infrared absorption gas sensing using a silicon strip waveguide值得指出的是，对于光波导来说，结构表面的粗糙程度对结构的固有损耗有大的影响，常需要结构的表面足够光滑。传统的SEM观测模式下，研究者们可以获取样品形貌的图像信息，但很难对图像信息进行量化，也就无法定量对比不同样品的粗糙度或定量分析粗糙度对器件特性的影响。本文当中，为了能够准确、快捷、方便、定量化地对光波导探测器不同部分的粗糙度进行表征，C. Ranacher等人联系到了维也纳技术大学，利用该校电镜中心拥有的扫描电镜专用原位AFM探测系统AFSEM™ （注：奥地利GETec Microscopy公司将扫描电镜专用原位AFM探测系统命名为AFSEM，并已注册专用商标AFSEM™ ），在SEM中选取了感兴趣的样品部分并进行了原位AFM形貌轮廓定量化表征，相应的结果如图3所示，其中硅表面和氮化硅表面的粗糙度均方根分别为1.26 nm和1.17 nm。有了明确的量化结果，对于不同工艺结果的对比也就有了量化的依据，从而可以作为参考，优化工艺；另一方面，对于考量由粗糙度引起的波导固有损耗问题，也有了量化的分析依据。图3：(a) Taper结构的SEM形貌图像；(b) Launchpad表面的衍射光栅结构的SEM形貌图像；(c) 原位AFM表征结果：左下图为氮化硅层的表面轮廓图像，右上图为硅基条状结构的表面轮廓图像；(d) 衍射光栅的AFM轮廓表征结果通过传统的光学显微镜、电子显微镜，研究者们可以直观地获取样品的形貌图像信息。不过，随着对样品形貌信息的定量化表征需求及三维微纳结构轮廓信息表征的需求增多，能够与传统显微手段兼容并进行原位定量化轮廓形貌表征的设备就显得愈发重要。另一方面，随着聚焦电子束（FEB，focused electron beam）、聚焦离子束（FIB，focused ion beam）技术的发展，对样品进行微区定域加工的各类工艺被越来越广泛地应用于微纳米技术领域的相关研究当中。通常，在FIB系统当中能够获得的样品微区物性信息非常有限，如果要对工艺处理之后的样品进行微区定量化的形貌表征以及力学、电学、磁学特性分析，往往需要将样品转移至其他的物性分析系统或者表征平台。然而，不少材料对空气中的氧气或水分十分敏感，往往短时间暴露在大气环境中，就会使样品的表面特性发生变化，从而无法获得样品经过FIB系统处理后的原位信息。此外，有不少学科，需要利用FIB对样品进行逐层减薄并配合AFM进行逐层的物性定量分析，在这种情况下需要反复地将样品放入FIB腔体或从FIB腔体中去除，而且还需要对微区进行定标处理，非常麻烦，并且同样存在样品转移过程当中在大气环境中的沾污及氧化问题。有鉴于此，一种能够与SEM或FIB系统快速集成、并实现AFM原位观测的模块，就显得非常有必要。GETec Microscopy公司致力于研发集成于SEM、FIB系统的原位AFM探测系统，已有超过十年的时间，并于2015年正式推出了扫描电镜专用原位AFM探测系统AFSEM™ 。AFSEM™ 基于自感应悬臂梁技术，因此不需要额外的激光器及四象限探测器，即可实现AFM的功能，从而能够方便地与市场上的各类光学显微镜、SEM、FIB设备集成，在各种狭小腔体中进行原位的AFM轮廓测试（图4、图5）。另一方面，通过选择悬臂梁的不同功能型针（图6、图7），还可以在SEM腔体中，原位对微纳结构进行磁学、力学、电学特性观测，大程度地满足研究者们对各类样品微区特性的表征需求。对于联用系统，相信很多使用者都有过不同系统安装、调试、匹配过程繁琐的经历，或是联用效果差强人意的经历。不过，对于AFSEMTM系统，您完全不必有此方面的顾虑，通过文章下方的视频，您可以看到AFSEM™ 安装到SEM系统的过程十分简单，并且可以快速的找到感兴趣的样品区域并进行AFM的成像。图4：(左)自感应悬臂梁工作示意图；（右）AFSEMTM与SEM集成实图情况 图5：AFSEMTM在SEM中原位获取骨骼组织的定量化形貌信息 图6：自感应悬臂梁与功能型针（1） 图7：自感应悬臂梁与功能型针（2）目前Quantum Design中国子公司已将GETec扫描电镜专用原位AFM探测系统AFSEM™ 引进中国市场。AFSEM技术与SEM技术的结合，使得人们对微观和纳米新探索新发现成为可能。

9月30日，中国国家标准化管理委员会公布《原子力显微镜测量溅射薄膜表面粗糙度的方法》等70项标准。其中与科学仪器及相关检测所涉及的标准摘选如下：

小至手机和运动手环，大至各种电动汽车，锂离子电池都是其中的关键能源供给装置。锂离子电池重量轻，能量密度大，循环使用寿命长，且不会对环境造成污染。对于锂离子电池来说，电容量是衡量电池性能的重要指标之一。锂离子电池电极的材料主要有铝（正电极）和铜（负电极）。在充电和放电期间，电子转移发生在集流体和活性材料之间。当集流体和电极表面之间的活性材料电阻过大时，电子转移的效率降低，电容量就会减少。若集流体的金属箔的表面粗糙度过大，则会增加集流体和电极表面之间的活性材料电阻，并降低整体电容量。 集流体（左图：铝 右图：铜）如何进行锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定呢？ 奥林巴斯提供非接触式表面粗糙度测量的解决方案： Olympus LEXT 3D激光扫描显微镜 奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜使用奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜，能够通过非接触、非破坏的观察方式轻松实现3D 观察和测量。仅需按下“Start（开始）”按钮，用户就能在亚微米级进行精细的形貌测量。 锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定使用奥林巴斯 OLS5000 显微镜测量粗糙度时，用户会得到以下三种类型的信息：粗糙度数据，激光显微镜3D彩色图像和高度信息以及光学显微镜真实彩色图像。这让使用人直观的看到粗糙度数据。同时，使用人可以从数据中了解集流体表面的状态。通过观察这些图像，也可以观察到实际的表面形貌。产品优点与特点 非接触式：与接触式粗糙度仪不同，非接触式测量可确保在测量过程中不会损坏易损的铜箔。这有助于防止由于样品损坏而导致的数据错误。专用物镜：LEXT OLS5000使用专用的物镜，因此您可以获得在视场中心和周围区域均准确的数据。平面数据拼接：数据可以水平拼接，从而可以在大区域上采集数据。由于拼接区域的数据也非常准确，因此与传统的测量方法相比，可以更高的精度获取电池集流体的粗糙度数据。超长工作距离：载物台水平范围为300 mm×300 mm使您可以测量较大的样品，例如汽车电池中的集流体，也不需要制备样品就可以在显微镜下观察。OLS5000显微镜的扩展架可容纳高达210毫米的样品，而超长工作距离物镜能够测量深度达到25毫米的凹坑。在进行这两种测量时，您只需将样品放在载物台上即可。

一、项目基本情况项目编号：JH22-210000-18483项目名称：购置激光全息表面粗糙度轮廓仪包组编号：001预算金额（元）：1,500,000.00最高限价（元）：1,500,000采购需求：查看合同履行期限：合同生效后4个月内到货并安装调试完毕且验收合格（具体以甲乙双方签订的合同为准）需落实的政府采购政策内容：促进中小企业、促进残疾人就业、支持监狱企业、支持脱贫攻坚等相关政策等本项目（是/否）接受联合体投标：否二、供应商的资格要求1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定。2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无,本项目允许进口产品投标且采购的设备满足《政府采购促进中小企业发展管理办法》第六条第二款内容，故不具备专门面向中小企业采购的条件。3.本项目的特定资格要求：如果投标人所投产品为进口产品，须投标人提供制造商或国内总代理出具的销售授权书或产品销售代理证书。三、政府采购供应商入库须知参加辽宁省政府采购活动的供应商未进入辽宁省政府采购供应商库的，请详阅辽宁政府采购网 “首页—政策法规”中公布的“政府采购供应商入库”的相关规定，及时办理入库登记手续。填写单位名称、统一社会信用代码和联系人等简要信息，由系统自动开通账号后，即可参与政府采购活动。具体规定详见《关于进一步优化辽宁省政府采购供应商入库程序的通知》（辽财采函〔2020〕198号）。四、获取招标文件时间：2022年07月11日 08时00分至2022年07月18日 17时00分（北京时间，法定节假日除外）地点：线上获取方式：线上售价：免费五、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2022年08月02日 13时30分（北京时间）地点：辽宁轩宇工程管理有限公司（沈阳市皇姑区黄河南大街56号中建峰汇广场A座801室）六、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。七、质疑与投诉供应商认为自己的权益受到损害的，可以在知道或者应知其权益受到损害之日起七个工作日内，向采购代理机构或采购人提出质疑。1、接收质疑函方式：线上或书面纸质质疑函2、质疑函内容、格式：应符合《政府采购质疑和投诉办法》相关规定和财政部制定的《政府采购质疑函范本》格式，详见辽宁政府采购网。质疑供应商对采购人、采购代理机构的答复不满意，或者采购人、采购代理机构未在规定时间内作出答复的，可以在答复期满后15个工作日内向本级财政部门提起投诉。八、其他补充事宜1.投标文件递交方式采用线上递交及现场备份文件递交同时执行并保持一致，参与本项目的供应商须自行办理好CA锁，如因供应商自身原因导致未线上递交投标文件的按照无效投标文件处理。具体操作流程详见辽宁政府采购相关通知。2.关于电子标评审的相关要求详见辽财采函〔2021〕363号“关于完善政府采购电子评审业务流程等有关事宜的通知”。电子文件报送截止时间同递交投标文件截止时间（即开标时间）,解密为30分钟。如供应商未按照规定的时限响应按照无效投标文件处理。3.请供应商自行准备笔记本电脑并下载好对应的CA认证证书带至开标现场进行电子解密（开标现场不提供wifi）。同时供应商须自行准备好备份投标文件于递交投标文件截止时间前递交至代理机构处，如未递交备份文件的按照投标无效处理，供应商仅提交备份文件的而没有进行网上递交的投标文件的，投标无效。关于具体的备份文件的格式、存储、密封要求详见招标文件。九、对本次招标提出询问，请按以下方式联系1.采购人信息名 称：辽宁省检验检测认证中心地 址：沈阳市皇姑区崇山西路7号联系方式：024-312662632.采购代理机构信息：名 称：辽宁轩宇工程管理有限公司地 址：沈阳市皇姑区黄河南大街56号中建峰汇广场A座8楼联系方式：024-31918388-357邮箱地址：312353927@qq.com开户行：中国光大银行沈阳黄河大街支行账户名称：辽宁轩宇工程管理有限公司账号：364901880000244643.项目联系方式项目联系人：闫冠吉、刘甲峰电 话：024-31918388-357

新的粗糙度标准提供了可追踪的光学粗糙度测量 迄今为止，新的粗糙度标准为光学粗糙度测量提供了验证。通常，表面的传统标准只适用于接触式扫描技术，而光学测量很难被追踪。 Alicona的新粗糙度标准既适用于接触式也适合于光学测量系统。该标准显示了光学无限变焦技术和接触式测量在相同的公差范围内可以取得等价的测量结果。 对于粗糙度标准对光学粗糙度测量的验证，Alicona也提供了一个可校准和验证的micro contour artefact，来追踪形态测量。 无限变焦的光学技术适用于实验室和生产中高分辨率的测量。即使在陡峭的斜面和强反射性能的情况下，垂直分辨率也可以高达10nm。在质量保证方面，该技术被成功地用于形态和粗糙度测量。无限变焦技术被包括在新的ISO标准25178中，新的ISO标准25178第一次包括光学处理技术。

作者：Coventor（泛林集团旗下公司）半导体工艺与整合团队成员Yu De Chen 介绍 由后段制程(BEOL)金属线寄生电阻电容(RC)造成的延迟已成为限制先进节点芯片性能的主要因素[1]。减小金属线间距需要更窄的线关键尺寸(CD)和线间隔，这会导致更高的金属线电阻和线间电容。图1对此进行了示意，模拟了不同后段制程金属的线电阻和线关键尺寸之间的关系。即使没有线边缘粗糙度(LER)，该图也显示电阻会随着线宽缩小呈指数级增长[2]。为缓解此问题，需要在更小的节点上对金属线关键尺寸进行优化并选择合适的金属材料。 除此之外，线边缘粗糙度也是影响电子表面散射和金属线电阻率的重要因素。图1(b)是典逻辑5nm后段制程M2线的扫描电镜照片，可以看到明显的边缘粗糙度。最近，我们使用虚拟工艺建模，通过改变粗糙度振幅(RMS)、相关长度、所用材料和金属线关键尺寸，研究了线边缘粗糙度对线电阻的影响。 图1：(a) 线电阻与线关键尺寸的关系；(b) 5nm M2的扫描电镜俯视图（图片来源：TechInsights） 实验设计与执行 在晶圆厂里，通过改变线关键尺寸和金属来进行线边缘粗糙度变化实验很困难，也需要花费很多时间和金钱。由于光刻和刻蚀工艺的变化和限制，在硅晶圆上控制线边缘粗糙度也很困难。因此，虚拟制造也许是一个更直接和有效的方法，因为它可以“虚拟地”生成具有特定线边缘粗糙度的金属线结构，进而计算出相应显粗糙度条件下金属的电阻率。图2(a)显示了使用虚拟半导体建模平台 (SEMulator3D®) 模拟金属线边缘粗糙度的版图设计。图2(b)和2(c)显示了最终的虚拟制造结构及其模拟线边缘粗糙度的俯视图和横截面图。通过设置具体的粗糙度振幅(RMS)和相关长度（噪声频率）值，可以在虚拟制造的光刻步骤中直接修改线边缘粗糙度。图2(d)显示了不同线边缘粗糙度条件的简单实验。图中不同RMS振幅和相关长度设置条件下，金属的线边缘展示出了不同的粗糙度。这些数据由SEMulator3D的虚拟实验仿真生成。为了系统地研究不同的关键尺寸和材料及线边缘粗糙度对金属线电阻的影响，使用了表1所示的实验条件进行结构建模，然后从相应结构中提取相应条件下的金属线电阻。需要说明的是，为了使实验更为简单，模拟这些结构时没有将内衬材料纳入考虑。图2：(a) 版图设计；(b) 生成的典型金属线俯视图；(c) 金属线的横截面图；(d) 不同RMS和相关长度下的线边缘粗糙度状态 表1: 实验设计分割条件 实验设计结果与分析 为了探究线边缘粗糙度对金属线电阻的影响，用表1所示条件完成了约1000次虚拟实验设计。从这些实验中，我们了解到： 1. 当相关长度较小且存在高频噪声时，电阻受到线边缘粗糙度的影响较大。2. 线关键尺寸较小时，电阻受线边缘粗糙度RMS振幅和相关长度的影响。3. 在所有线关键尺寸和线边缘粗糙度条件下，应选择特定的金属来获得最低的绝对电阻值。结论由于线边缘粗糙度对较小金属线关键尺寸下的电阻有较大影响，线边缘粗糙度控制在先进节点将变得越来越重要。在工艺建模分割实验中，我们通过改变金属线关键尺寸和金属线材料研究了线边缘粗糙度对金属线电阻的影响。在EUV（极紫外）光刻中，由于大多数EUV设备测试成本高且能量密度低，关键尺寸均匀性和线边缘粗糙度可能会比较麻烦。在这种情况下，可能需要对光刻显影进行改进，以尽量降低线边缘粗糙度。这些修改可以进行虚拟测试，以降低显影成本。新的EUV光刻胶方法（例如泛林集团的干膜光刻胶技术）也可能有助于在较低的EUV曝光量下降低线边缘粗糙度。在先进节点上，需要合适的金属线材料选择、关键尺寸优化和光刻胶显影改进来减小线边缘粗糙度，进而减少由于电子表面散射引起的线电阻升高。未来的节点上可能还需要额外的线边缘粗糙度改进工艺（光刻后）来减少线边缘粗糙度引起的电阻。

p　　英国莱斯特，Taylor Hobson于8月16日推出了由Metrology 4.0软件驱动的新款表面粗糙度轮廓仪Form Talysurfsup® /sup PGI NOVUS。 它十分先进的系统，适用于表面，轮廓，三维和直径测量。/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/69bd7829-e2d4-4ea4-8f4d-ec8ee0f643c2.jpg" title="Form Talysurf® PGI NOVUS With Metrology 4.0 Software.jpg"//ppstrongPGI NOVUS系统背后的设计—将卓越与创新相结合/strong/pp　　创新技术是新型PGI NOVUS系统的核心。它配备了全新的双偏置规，使系统能够测量直径和角度，并以相同的速度分析正常和反向的表面光洁度，以获得最佳性能。PGI NOVUS是市场上十分精确，稳定和可重复的高精度测量系统。/ppstrongMetrology 4.0—支持制造业的现代软件/strong/pp　　Metrology 4.0软件是一个新的软件包，提供具有虚拟显示和实时控制的直观界面。它提供了对测量过程的一目了然的监控。实时模拟和真实的零件坐标使监控和控制达到了业界十分先进的水平。/pp　　“新型Form Talysurfsup® /sup PGI NOVUS在测量直径和轮廓方面带来了显着的改进，特别是采用新设计的计量器，可以在上下方向进行形状和表面测量，”Taylor Hobson的表面产品经理Greg Roper谈到。“PGI NOVUS计量器旨在为用户提供更大的测量灵活性。可以在单个系统上测量小型，中型和大型复杂零件。”/pp　　“新软件的功能可确保通过屏幕上形象跟踪实时测量。有一系列不同模式可供使用，提供基本元素，如可记录零件编程，以及包括变量在内的可编程功能的高级工具箱。该功能允许为一组不同尺寸的零件创建一个程序，最大限度地降低操作员所需的工作量和培训水平，同时保持最高的测量精度，”Greg解释道。/pp　　此外，Taylor Hobson提供独特的选项，支持从实验室到车间的所有环境中的高精度测量。 有三种仪器加附件地选择可满足所有的应用要求。/ppstrong主要应用：/strong/pp· 滚珠丝杠轴向测量—节圆直径两侧均可(PCD)。/pp· 轴承—球形，滚轴和四点接触。/pp· 燃料喷嘴—平直度和阀座倾角。/pp· 多部分测量—使用单个程序。/pp　　Taylor Hobson在超精密测量仪器领域居于前列，产品广泛应用于光学，半导体，制造业和纳米技术等市场。它是阿美特克超精密技术部的一个分支，阿美特克是世界领先的电子仪器和机电设备制造商，年销售额达43亿美元。/p

HORIBA新推出的拉曼成像技术包——EasyNavTM，融合了NavMapTM、NavSharpTM 和 ViewSharpTM三项革命性应用设计，能够让您便捷导航、实时聚焦、自动定位，轻松实现粗糙表面样品拉曼成像。1NavMapTM快捷导航、定位样品作为一种新的视频功能，NavMapTM可同时显示全局样本和局部放大区域的显微图像，这意味着您可以直接在全局图像上移动，并在局部放大图上鉴别出感兴趣的样品区域。便捷实时导航▼NavMapTM视图2NavSharpTM实时聚焦，获取清晰导航图像在您导航定位样品的同时，NavSharpTM可实时聚焦任意形貌样品，使样品始终处于佳聚焦状态，进而获取清晰样品表面图像。佳聚焦状态，增强用户体验▼ 使用/不使用NavSharpTM的区别3ViewSharpTM构建3D表面形貌图获取焦平面拉曼成像图在粗糙表面样品拉曼成像过程中，ViewSharpTM 可以获取样品独特的3D形貌图，确保样品实时处于佳聚焦状态，反映样品处于焦平面的显微图像。由于不依赖拉曼信号进行实时聚焦，拉曼成像速度要远远快于从前。使用/不使用ViewSharpTM的区别NavMapTM、NavSharpTM及ViewSharpTM技术各有优势，不仅可以单独使用，也可以综合起来，满足用户的不同测试需求，EasyNavTM拉曼成像技术包的功能已经在多种样品上得到实验和验证。晶红石样品的3D表面形貌图晶红石样品的3D拉曼成像图全新 EasyNavpTM 能够兼容 HORIBA 的 LabRAM HR Evolution 及 XploRA 系列拉曼光谱仪，功能更强大，使用更便捷。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，各种材料的运用很大程度上反映了人类社会的发展水平，而材料科学也日益成为人类现代科学技术体系的重要支柱之一。 材料表面分析是对固体表面或界面上只有几个原子层厚的薄层进行组分、结构和能态等分析的材料物理试验。也是一种利用分析手段，揭示材料及其制品的表面形貌、成分、结构或状态的技术。为此，岛津针对性地提供了全面的表征解决方案，助力材料科学研究。 材料表面分析扫描探针显微镜SPM / X射线光电子能谱仪 / 电子探针显微分析仪EPMA 原子力显微镜 SPM-9700HT SPM-9700HT在基本观察功能的基础上融入了更强的测量功能，具备卓越的信号处理能力，可得到更高分辨率、更高质量的观察图像。SPM-9700HT 应用：金属蒸镀膜的表面粗糙度分析以1 Hz和5 Hz的扫描速度对金属蒸镀膜的表面形貌进行观察，画质及表面粗糙度的分析结果相同。 应用：光栅沟槽形状检测以1Hz和5Hz的扫描速度对光栅的表面形貌进行观察，经过断面形状分析，沟槽形状检测结果均相同。可控环境舱原子力显微镜 WET-SPM WET-SPM为原子力显微镜实验提供各种环境，如真空、各种气体（氮、氧等）、可控湿度、温度、超高温，超低温、气体吹扫等。实现了原位扫描，可追踪在温度、湿度、压力、光照、气氛浓度等发生变化时的样品变化。 WET-SPM 应用：树脂冷却观察室温下树脂的粘弹性图像中，可以观察到两相分离。冷却至-30℃，粘弹性的差异基本消失。 应用：聚合物膜的加热观察聚合物膜在不同加热温度下的形貌变化，在相位图上可清晰观察到样品表面因加热而产生的物理特性变化。调频型高分辨原子力显微镜 SPM-8100FM 岛津高分辨率原子力显微镜SPM-8100FM使用调频模式，极大提高了信号的灵敏度，即使在大气环境甚至液体环境中也能获得与真空环境中同样超高分辨率表面观察图像。无论是表面光洁的晶体样品还是柔软的生物样品，都实现了分子/原子级的表征。SPM-8100FM首次观察到固体和液体临界面（固液界面）的水化、溶剂化现象的图像，因此实现了对固液界面结构的测量分析。 SPM-8100FM 应用：液体中原子级分辨率观察图为在饱和溶液中观察NaCl表面的原子排列。以往的AFM（调幅模式）图像湮没在噪声中。通过调频模式则可以清晰地观察到原子的排列，实现真正的原子级分辨率。 应用：大气中Pt催化粒子的KPFM观察通过KPFM进行表面电势的测定，TiO2基板上的Pt催化粒子可被清晰识别。同时可以观察到数纳米大小的Pt粒子和基板间的电荷交换。右图中，红圈区域是正电势，蓝框区域是负电势。对于KPFM观察，调频模式也大幅提高了分辨率。 X射线光电子能谱仪AXIS SUPRA+ X射线光电子能谱仪（XPS）是一种被广泛使用的表面分析技术，主要用于样品的组成和化学状态分析，可以准确地确定元素的化学状态，应用于各种低维新材料、纳米材料和表面科学的研究中。AXIS SUPRA+是岛津/Kratos最新研发出的一款高端X射线光电子能谱仪，具备高能量分辨、高灵敏度、高空间分辨的特点。 AXIS SUPRA+ 化学状态和含量分析 深度剖析 化学状态成像分析电子探针显微分析仪 EPMA 电子探针显微分析仪（Electron Probe Micro-Analyzer，EPMA）使用单一能量的高能电子束照射固体材料，入射电子与材料中的原子发生碰撞，将内壳层的电子激发脱离原子，在相应的壳层上留下空穴，在外壳层电子向内壳层空穴跃迁的过程中，发出具有特征波长的X射线。EPMA使用由分光晶体和检测器组成的波谱仪检测这些特征X射线，用于材料成分的定性、定量分析。 EPMA的波谱仪的检测极限一般为0.005%左右，检测深度为微米量级，其成分像的二维空间分辨亦为微米量级，定量分析的精度可以达到传统的化学分析方法水平。 配备了多道波谱仪的EPMA是材料学研究中微区元素定性、定量分析的不二之选，属于科研工作必不可少的分析仪器。 EPMA-1720 EPMA-8050G 应用：超轻元素EPMA分析－渗碳均匀性的图象分析

研究背景新能源汽车的推广和应用对汽车轻量化设计提出了更高的要求，车身轻量化研究也成为研究热点。采用铝合金等轻质材料是实现汽车轻量化的有效途径。胶接技术由于其均匀的载荷分布，在汽车、高铁、飞机等先进结构的连接中得到了广泛的应用。激光表面处理技术是一种非接触、环境友好型的表面处理技术，在工业产品中具有广阔的应用前景。激光在基体表面形成微纳表面形貌，增大了界面的粗糙度，增强了胶粘剂与基体表面之间的结合强度。此外，表面污染物的去除和新的表面氧化层的形成，有助于改善激光烧蚀表面的润湿性，提高胶粘剂在基体表面的结合强度。尽管现阶段针对粘接力学性能开展了大量的研究，但在性能提升机制方面仍存在不足。本文通过改变激光能量密度，界面形貌以及激光重叠率，系统地分析了激光表面处理工艺参数对铝-铝粘接接头剪切强度的影响。通过激光参数优化，有效地提高了铝-铝粘接接头的剪切强度。图1激光表面处理工艺示意图实验方法与仪器接触角分析仪是一种应用广泛的润湿性测量方法，该方法是通过水滴在不同表面上的形状对表面润湿性能进行分析。本文采用德国KRÜ SS接触角测量仪DSA25测定样品表面润湿性。结果与讨论激光能量密度处理对润湿性的影响不同激光能量密度处理的粘接表面的接触角结果如图2所示。随着激光能量增加，界面接触角随之增大。这是因为激光加工的横纹微结构对水滴的支撑以及水滴自身的表面张力造成的，可以通过“荷叶效应”进行解释。激光处理表面疏水角度与粘接棒材的剪切强度具有一致性，这可能是棒材在轴向预紧力作用下，粘接剂进入到激光处理表面的微槽中，表面微结构提供的水接触角越大表明激光处理的沟槽深度和宽度越大，进而提高了界面的剪切强度。 图2 激光能量密度对粘接接头浸润性的影响。界面形貌对润湿性的影响不同形状激光处理表面沟槽形貌的疏水结果如图4所示。由于液滴沿着沟槽方向的浸润性以及视角的不同，使得沟槽角度从0，45°增加到90°，界面的接触角值从159.3°下降到128.8°。此外，45°+135°和0°+90°界面的接触角值接近，分别为160.1°和160.6°。这可能是交叉加工表面微结构的凸起导致的。在45°+135°和0°+90°加工的表面相当于微结构发生了转动，对界面的疏水性能影响较小。 图3. 典型的激光处理表面沟槽加工路径示意图：(a) 0°；(b) 45° (c) 90°；(d) 45°+135° (e) 0°+90° 图4 五种沟槽形状表面的润湿性。重叠率对润湿性的影响不同激光重叠率下，粘接接头界面粘接区域的润湿性如图20所示。随着激光重叠率Ψ的降低，界面的CA值随之增加。当重叠率Ψ为0时，重叠率的进一步降低对界面CA值影响较小。通过前文的研究可知，激光处理界面具有“荷叶效应”，是通过界面微结构与水滴之间的表面张力使得界面具有疏水性能。并且轴向载荷使得粘接剂进入到激光加工界面的沟槽中，界面的润湿性能表征了界面的剪切强度。 图5 不同重叠率下，粘接接头界面的润湿性。小结针对薄板拉伸剪切过程中的面外弯曲，本研究开发了粘接接头剪切强度的测试夹具。通过改变激光能量密度、界面形貌以及激光重叠率，探究了激光表面处理工艺对铝-铝粘接接头剪切强度的影响机制。最终可以发现粘接接头的剪切强度是受界面粗糙度和表面润湿性的共同作用的。参考文献[1]于贵申,陈鑫等.激光表面处理对铝-铝粘接接头剪切强度的影响[J/OL].吉林大学学报(工学版):1-16[2024-05-22].https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231227.

KRÜ SS于1796年诞生于德国汉堡，是表面科学仪器领域的全球领导品牌。先后研发了世界上第一台商用全自动表面张力仪和第一台全自动接触角测量仪，荣获多次国际工业设计大奖和德国中小企业最具创新能力TOP100荣誉。其它产品还包括各类动态表面张力仪、泡沫分析仪、界面流变仪和墨滴形状分析仪等。KRÜ SS研究背景天然木材内因含有羟基等亲水基团，导致其吸水后产生膨胀、开裂、腐朽、变形等问题。一些环境因素，如湿度和酸雨，严重影响木材的耐用性和使用性能，对木制品造成损坏。将仿生疏水概念引入木材表面改良领域，在构建疏水表面的同时也赋予木材自清洁、耐化学性等特性，可提高木材在恶劣条件下的稳定性和耐久性，延长木材的使用寿命。本研究选择人工林杨木来制备疏水表面，通过自组装在木材表面构建TA-Fe III复合涂层，利用TA-Fe III复合涂层的高粘附性和二次反应活性将Ag+还原为Ag纳米颗粒沉积在木材表面，设计构建了物理化学特性稳固型木材疏水表面，并对其表面形貌结构、接触角及疏水表面的稳固性进行测试表征。 疏水木材的制备过程实验方法与仪器：本文采用KRÜ SS DSA25接触角分析仪DSA25S接触角分析仪图片结果与讨论1.接触角测试如图1所示，处理前后木材表面接触角的变化。未改性木材表面的接触角为52.0°，这是由于木材表面的有大量亲水基团和丰富的孔隙结构，使木材表现出较强的亲水性，随着接触时间延长，接触角迅速下降，水滴很快渗入到木材中。经过疏水处理的木材试样，在180s内均保持在138.0°以上，表现出了优异的疏水性能。随着自组装次数的增加，TA-Fe III/木材试件的接触角从138.2°增加到了143.7°，TA-Fe III/Ag/木材试件的接触角从142.3°增加到了146.7°。在相同的处理次数下，TA-Fe III/Ag/木材试件的接触角高于TA-Fe III/木材试件，证明Ag纳米颗粒在木材表面沉积构建了良好的表面粗糙度，使得木材表面疏水性能得到明显提高。图1 木材改性前后的接触角2.化学耐久性测试疏水木材表面的耐化学性是影响疏水表面的重要因素。研究表明，强酸、强碱、有机溶剂浸泡等恶劣环境下都会影响疏水木材的疏水效果，使得木材表面接触角降低，逐渐丧失疏水性能。将疏水木材分别浸没于不同的化学试剂中 ( pH=2. 0的HCI溶液，pH=12. 0的NaOH溶液，正己烷，丙酮，乙醇，DMF) 中24h，在紫外光照射以及用开水煮沸后，疏水木材接触角均高于135. 0°（图2) ，说明在恶劣环境下，疏水木材依然可以具有优异的稳定性和耐久性。将疏水木材进行超声清洗，木材表面的接触角几乎无变化，证明疏水涂层和木材间有稳固的粘合性能。以上结果证明，所制备的疏水木材即使在恶劣、严苛的条件下，也可以保持良好的疏水性，也证明了该疏水涂层的化学耐久性和环境稳定性。 图2 疏水木材耐化学性测试结论本研究基于TA-Fe Ⅲ多次自组装在木材表面构建疏水表面，在温和、环保且不会破坏试件本身的条件下，将涂层完全覆盖于基材表面。多次自组装和利用复合涂层二次反应活性还原Ag+粒子、接枝疏水长链，可以使得木材表面被涂层完全覆盖，并逐步完善木材表面的粗糙度，使得木材表面具有更加优异的疏水性能。随着自组装次数的增加，TA-Fe III /木材试件的接触角从138. 2°增加到了143.7°，TA-Fe III/Ag /木材试件的接触角从142.3°增加到了146.7°。此外，构建的仿生疏水表面具有优异的化学耐久性和环境稳定性，即使在经过恶劣环境后，疏水木材接触角均高于135.0°，依然可以保持优异的疏水性能。参考文献[1]傅敏,李明剑,何文清等.基于TA-Fe~Ⅲ还原Ag离子构建木材疏水表面[J].化学研究与应用,2023,35(01):75-82.

泰勒霍普森的故事始于一位维多利亚时代的企业家 William Taylor。1886年， 他和兄弟在英国莱斯特创办了一家透镜工厂， 开发高质量相机镜头， 为20世纪早期电影业的蓬勃发展做出了巨大的贡献。泰勒霍普森公司通过严格的质量控制来提高产品的可靠性和卓越声誉。在此过程中， 公司开创了另一个全新领域：产品检测。不断研发出行业领先的新技术和新产品， 引领了市场对精密计量仪器的需求， 也奠定了泰勒霍普森公司世界知名计量仪器制造商的地位。1886 - 1939年 公司起步1886年Taylor 兄弟在英国莱斯特创立公司。1893年闻名于世的库克镜头(Cooke Lens)诞生。1905年改变高尔夫球的历史。高尔夫球初期是一种表面光滑的球， 但是天才的 William Taylor 通过仔细观察， 发现磨损和伤痕累累的球反而能飞得更远。经过潜心研究和测试， 他设计出带有凹纹的高尔夫球，并研制出制造凹纹高尔夫球模具的机器。从那时起，现代凹纹高尔夫球就正式诞生了。1914 - 1918年一战期间研制出 AVIAR 航拍镜头，使盟军的空军在战斗中占有优势。双筒望远镜、步枪瞄准器和测距仪镜头的研制也对一战中的盟军起到了帮助作用。1919年William Taylor 获得大英帝国官佐勋章（OBE）。乔治国王和玛丽王后造访了泰勒霍普森工厂，以感谢公司对战争的贡献。1932年第一款用于电影摄影机的库克变焦镜头诞生。1939年1930年代后期，泰勒霍普森公司成为全球光学镜头制造业的翘楚，为世界各国的电影制片厂提供了超过市场总量80%的电影摄影机镜头。1940 - 1959年 计量创新1941年发明了世界上第一台表面粗糙度测量仪 Talysurf 1 ， 成为世界上首个在生产过程中进行粗糙度质量控制的设备和检测的参考标准。1949年发明了世界上第一台圆度测量仪 Talyrond 1 。当时在泰勒霍普森的工厂中制造并使用了一台这样的仪器，客户如果需要检测，要将零件送到泰勒霍普森公司去测量。后来在客户的强烈要求下，Talyrond 1 于1954年正式投入量产。1951年成功研制出测微准直望远镜 Micro Alignment Telescope， 用于检测和调整直线度、准直度、垂直度和平行度等， 目前仍被广泛使用。1960 - 1979年 业界领先1965年开发出手持式 Surtronic 表面粗糙度测量仪，以经济实惠的价格将表面粗糙度检测仪送到了工厂车间。1966年研发出 Talystep，其噪音级别优于 0.7nm RMS，被认为是业界领先的台阶高度和表面粗糙度检测仪器。1970年成功研制出高精度圆度测量仪 Talyrond 73， 至今为止它仍然保有世界领先的圆度精度。1980 - 1999年 鼎盛辉煌1984年推出 Form Talysurf MK1，使用先进的激光传感器，实现了大量程高分辨率测量。1989年推出 Nanostep，可进行纳米级精度的表面测量。1992年Form Talysurf Series系列产品获得了英国女王技术创新奖（Queen' s Award for Technological Innovation）。Talyrond 30 车间型圆度产品上市。新库克系列镜头上市。1993年推出 Form Talysurf Plus。在德国、日本和美国建立了技术中心。库克镜头百年庆典。1996年研制出创新型的使用 Form Talysurf Series PGI （相位光栅干涉技术）传感器的系列轮廓仪。1997年研发出全自动调心调平的 Talyrond 200 系列圆度仪。1999年推出用于检查表面粗糙度的便携式测量仪 Surtronic Duo。2000 - 今，千禧新世纪2002年发布具有专利技术的 CCI 非接触式表面轮廓测量仪。2004年加入美国阿美特克 AMETEK 集团的超精技术事业部，阿美特克是全球领先的机电设备和电子仪器制造企业。2011年发布具有全新的自动化测量概念的 Talyrond 500 系列圆度圆柱度测量系统，无与伦比的移动速度和位置控制精度， 使得Talyrond 500 成为精密零部件制造厂商的首选。2014年推出了纳米级 LUPHOScan 高速非接触式3D非球面光学面形测量系统， 掌握了以非接触方式测量复杂镜片和光学表面的关键技术， 进一步扩大了公司在计量领域的广阔空间。2017年推出 PGI Freeform 自由曲面测量系统，在光博会上获颁“精密光学创新产品奖”。2018年发布了先进的用于表面粗糙度、轮廓、三维表面和直径测量的 Form Talysurf PGI NOVUS，该仪器配备了全新的 Metrology 4.0 软件，包含了直观软件界面、虚拟仪器、远程实时控制等全新概念。2019年独创 TALYScan 280 高速非接触式光学3D形貌测量系统， 通过一次3D扫描， 即可得到完整的表面数据。回望历史，百年荣耀。一家建立于1886年的制造镜片的公司，一直以来引领了表面计量领域的技术改革和产品创新。William Taylor 的座右铭是："不要在其他人做过的事情上浪费时间，而要创造一些他们未曾想到的新产品" 。一百多年来， 它一直都是泰勒霍普森创造未来的动力！联系我们：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102493/关于泰勒霍普森英国泰勒霍普森是专业的超精密计量公司, 专业从事计量产品的设计、研发和生产。泰勒霍普森成立于1886年, 分别于1941年和1949年发明了世界上第一台粗糙度轮廓仪和世界上第一台圆度仪, 并参与制定了多项国际计量标准，一直以来引领着精密计量技术的发展。泰勒霍普森为精密光学、汽车、轴承、机床、航空航天、电子、半导体、材料、医疗、计量院、科研院所及高校等行业提供专业的接触式和非接触式计量解决方案。阿美特克是电子仪器和机电设备的全球领导者，年销售额约为50亿美金。为材料分析、超精密测量、过程分析、测试测量与通讯、电力系统与仪器、仪表与专用控制、精密运动控制、电子元器件与封装、特种金属产品等领域提供技术解决方案。全球共有18,000多名员工，150多家工厂，在美国及其它30多个国家设立了100多个销售及服务中心。

北京精微高博科技公司是行业领导者，分部位于上海，是中国规模最大、最具权威及实力的氮吸附比表面及孔径测试仪的研制、生产及销售的厂家，连续五年全国销量第一，是国家认定的高新技术企业，是我国多种动态氮吸附仪的创造者，被誉为&ldquo 中国氮吸附仪的开拓者&rdquo ，受到国家科技部和北京市科委高度重视并给予了引进高端人才的进京指标，技术实力雄厚。 精微高博在全体团队的努力下，自主创新推出的高端产品已经赶超了国际先进水平，具有不用于动态法比表面积仪器的优点：（1）静态容量法是在真空条件下改变氮气的压力，通过压力传感器直接测量氮压力，排除了其它因素带来的影响，而动态法要通过氮气和氦气相对量的改变以及二者流量的调节才能得到； （2）容量法样品的吸附与脱附过程是在静态下进行并达到吸附平衡，符合理想的吸附平衡条件，而动态法仅为相对的动态平衡； （3）静态容量法样品在吸附与脱附过程中，固定于液氮杜瓦瓶中，不像动态法每测一个压力点样品管都需要进出液氮杯一次，静态法不但节省了时间，而且大大减少了液氮的消耗； （4）只用氮气，不用氦气，而且氮气的消耗也极少，大大减少了测试的成本； （5）静态容量法每测一个压力点只需2分钟左右，而且可以根据需要测量很多点，例如多点BET比表面可测定6~20点以上，孔径分布测定可选25~100个点，测量的点数多有利于测量精度和可靠性的提高，相比之下，动态法多点BET比表面只测定5点左右，孔径分布测定只测10个点左右，而且在测量相同点数的条件下，静态法更节省时间； （6）在进行孔径分布测试时，静态容量法具有更显著的优势，其一，动态法受热导检测器灵敏度及流量调节精度的限制，孔径测试范围较小，一般在2~100nm，而静态容量法测试范围一般可达到0.5~400nm；其二，动态法不能测试出完整的等温曲线，而且测量的点数少，对孔径分布的分析比较粗糙，而静态容量法可以完整地测试等温吸附曲线和等温脱附曲线，实现对孔径分布比较精确的分析，而且能得到样品全面的吸附特性，进而可对样品的吸附类型和孔结构作出判断；其三，只有静态法才有可能对微孔进行定量分析； （7）静态容量法的仪器可以实现真正的全自动控制，包括不需要中途人为补充液氮，而且运行、控制、数据采集与处理、以及计算机操作，均更为简便、流畅、可靠和智能化，只要把试验条件输入计算机，试验过程全部自动完成，同步得到全部试验结果； （8）样品的预处理可同机甚至同位进行，利用主机的真空条件和单独的温控装置，使预处理更为充分，操作更为简便，测试结果更为可靠。

碲锌镉（CZT）单晶材料作为碲镉汞（MCT）红外焦平面探测器的首选衬底材料，其表面质量的优劣将直接影响碲镉汞薄膜材料的晶体质量以及成品率，故生产出外延级别的碲锌镉衬底表面是极其重要的。目前，碲锌镉单晶片的主要表面加工处理技术包含机械研磨、机械抛光、化学机械抛光、化学抛光以及表面清洗。其中，机械研磨、机械抛光以及化学机械抛光工艺都会存在磨料残留、磨料嵌入、表面划痕较多、粗糙度较高等一系列问题，要解决这些问题需要对相应的表面处理技术进行了解和掌握，包括表面处理技术的基本原理以及影响因素。近期，昆明物理研究所的科研团队在《红外技术》期刊上发表了以“碲锌镉衬底表面处理研究”为主题的文章。该文章第一作者为江先燕，通讯作者为丛树仁高级工程师，主要从事红外材料与器件方面的研究工作。本文主要从碲锌镉表面处理工艺及表面位错缺陷揭示两个方面对碲锌镉衬底的表面处理研究进行了详细介绍。表面处理工艺碲锌镉单晶作为生长外延碲镉汞薄膜材料的首选衬底材料，要求其表面不能存在机械损伤及缺陷密度大于10⁵ cm⁻²的微观缺陷，如线缺陷、体缺陷等。衬底表面的机械损伤可通过后期的表面处理工艺进行去除[18]，而微观缺陷只能通过提高原材料的纯度以及合理调控晶体的生长过程方能得到有效改善。经垂直梯度凝固法或布里奇曼法生长出的低缺陷密度的碲锌镉体晶会先被切割成具有固定方向（如（111）方向）和厚度的碲锌镉晶片，然后再经过一系列的表面处理工艺才能用于碲镉汞薄膜的生长。通常情况下，碲锌镉晶片会经历机械研磨、机械抛光、机械化学抛光及化学抛光等表面处理工艺，通过这些工艺处理后的晶片才能达到外延级水平，因此本部分主要详细介绍上述4种表面处理工艺。机械研磨机械研磨工艺的研磨机理为：加工工件与研磨盘上的磨料或研磨剂接触时，工件表面因受到形状不规则磨料的挤压而产生破裂或裂纹，在加工工件与研磨盘的相互运动下，这些破裂的碎块会随着不规则磨料的滚动而被带离晶片表面，如此反复，从而达到减薄晶片厚度及获得低损伤表面的加工目的，机械研磨装置及磨削原理示意图如图1所示。图1 机械研磨装置及研磨机理示意图碲锌镉体晶切割成一定厚度的晶片后首先经历的表面处理工艺是机械研磨工艺。机械研磨的主要目的是去除机械切割对晶片表面造成的损伤层，从而获得一个较低损伤的晶片表面。表面处理工艺中，机械研磨还可细分为机械粗磨和机械细磨，两者的主要区别在于所使用的磨料粒径不一样，粗磨的磨料粒径大于细磨的磨料粒径。机械细磨的主要目的是去除机械粗磨产生的损伤层，同时减少抛光时间，提高工艺效率。研究报道，机械研磨产生的损伤层厚度通常是磨料粒径的3倍左右。影响机械研磨工艺对加工工件研磨效果的因素有磨料种类、磨料粒径及形状、研磨盘类型、磨料与溶剂的配比、磨料滴速、研磨盘转速、工件夹具转速以及施加在加工工件上的压力等。磨料种类一般根据加工工件的物理及化学性质（如强度、硬度、化学成分等）进行合理选择。常用于机械磨抛的磨抛料有MgO、Al₂O₃、SiC及金刚石等，其中，为了避免在碲锌镉衬底上引入其他金属杂质，MgO和Al₂O₃这两种研磨剂很少在碲锌镉表面处理工艺上进行使用，使用最多的是SiC和金刚石两类磨料。磨料的形状可分为规则（如球状、棒状、长方体等）和不规则（如多面体形状）两类，如图2所示。通常情况下，磨料形状越不规则，材料去除速率越快，同时造成的表面损伤也大，反之，磨料越规则，去除速率越慢，但造成的表面损伤也越小。图2 不规则磨料及规则磨料的扫描电镜图毛晓辰等人研究了这3种不同形状磨料对碲锌镉衬底机械研磨的影响。当磨粒形状为板片状时，材料的去除模型将不再遵从李岩等人提出的“不规则磨料研磨去除模型”，即三体磨粒去除模型，如图3(a)所示，而是会发生变化。基于此，毛晓辰等人提出了如下的去除模型，即：当磨粒为板片状时，磨粒以一定的倾斜角度平躺于磨盘表面，如图3(b)所示，当加工工件（晶片）与磨盘发生相互运动时，磨粒被短暂的固定在磨盘表面，形成二体磨粒，板片状磨粒便以其片状边缘对加工工件表面进行磨削，最终实现去除材料的目的。图3 不规则磨料及板片状磨料去除机理示意图常见的研磨盘类型可简单分为开槽和不开槽两类，如图4所示，开槽和不开槽研磨盘对晶片研磨效果的影响如表1所示。图4 磨盘示意图表1 开槽和不开槽研磨盘对晶片研磨效果的影响机械抛光机械抛光工艺的抛光机理为：加工工件与柔性抛光垫上的抛光粉或抛光颗粒接触后，工件表面将受到形状不规则的抛光颗粒的挤压而产生破裂或裂纹，在加工工件与抛光盘的相互运动下，这些破裂的碎块会随着不规则抛光颗粒的滚动而被带离晶片表面，反复如此，从而达到降低加工工件表面粗糙度和获得光亮、平整表面的目的。抛光粉是一种形状不规则且粒径很小的微纳米级颗粒，故而对加工工件造成的表面损伤较小且加工后的工件表面像镜面一样光亮。抛光垫的柔韧性削弱了抛光颗粒与加工工件表面的相互磨削作用，从而进一步降低了抛光颗粒对工件表面的损伤。机械抛光装置及抛光原理示意图如图5所示。图5 机械抛光装置及抛光原理示意图机械抛光的主要目的是去除机械研磨工艺对晶片表面造成的损伤层，同时降低晶片表面粗糙度和减少表面划痕，获得光亮、平整的表面。影响机械抛光工艺对加工工件表面抛光效果的因素有抛光粉种类或者抛光液种类、抛光粉粒径大小及形状、抛光垫种类、抛光盘转速、工件夹具转速、施加在工件上的压力、抛光液滴速以及抛光时间等。图6所示为碲锌镉晶片经不同厂家生产的同种抛光液机械抛光后的表面形貌图，如图所示，在相同的抛光条件下，不同厂家生产的抛光液的抛光效果差别较大。因此，机械抛光工艺中对抛光液的合理选择是极其重要的。图6 不同厂家生产的同种抛光液的机械抛光表面抛光粉的粒径大小和形状主要影响加工工件的表面质量和材料去除速率，通常，粒径越大以及形状越不规则，则材料的去除速率越快，表面质量也越差，如表面粗糙度大、划痕多等；反之，则去除速率慢，表面质量好。抛光垫具有贮存抛光液及去除抛光过程产生的残留杂质等作用，抛光垫的种类（或材质）也是影响工件抛光效果的主要因素之一。图7为目前一些常见抛光垫的表面纹理及根据仿生学理论研究设计的抛光垫表面纹理图，主要包括放射状纹理、栅格状纹理、同心圆状纹理、放射同心圆复合状纹理、螺旋状纹理及葵花籽状纹理。图7 抛光垫表面纹理图化学机械抛光化学机械抛光工艺的抛光机理为：加工工件表面与抛光垫上的抛光液接触后，将同时受到来自抛光液中的不规则抛光颗粒的挤压作用和强氧化剂的腐蚀作用，即工件表面同时受到机械作用和化学作用。化学机械抛光的主要目的包括去除工件表面损伤层、降低表面粗糙度、消除或减少表面划痕以及工件表面平坦化等。影响化学机械抛光工艺对加工工件表面抛光效果的因素有机械作用和化学作用的协同情况、抛光粉种类、抛光粉粒径大小及形状、氧化剂种类及浓度、抛光垫种类、抛光盘转速、工件夹具转速、施加在工件上的压力、抛光液滴速以及抛光时间等。抛光粉的粒径大小及形状、抛光垫的种类（或材质）、抛光垫的使用时长、抛光盘转速、工件夹具转速、施加在工件上的压力大小以及抛光时间等因素对工件抛光效果的影响原理与机械抛光工艺中所述影响原理类似。化学抛光化学抛光工艺的抛光机理为：当加工工件与抛光垫上的化抛液接触后，化抛液中的氧化剂将对工件表面进行腐蚀，在抛光垫与工件表面的相互运动作用下，工件表面上的损伤层以及浅划痕等都会被去除，得到光亮、平整且无任何划痕及损伤的外延级衬底表面。化学抛光工艺中使用的抛光液只包含氧化剂和溶剂，没有磨料颗粒或抛光颗粒。同时，对工件进行化学抛光时，没有对工件施加额外的压力，只有抛光夹具的自身重力。因此，化学抛光工艺中几乎不涉及到机械作用，只有纯化学腐蚀作用。化学抛光工艺的装置及抛光原理如图8所示。图8 化学抛光装置及抛光原理示意图化学抛光的主要目的是去除化学机械抛光或机械抛光工艺对晶片表面造成的损伤层，并同时为生长碲镉汞薄膜提供新鲜、洁净、无损的外延级表面。影响化学抛光工艺对加工工件表面抛光效果的因素有氧化剂种类及浓度、抛光垫种类、抛光盘转速、抛光夹具自重、化抛液滴速以及抛光时间等。表面位错揭示与硅等几乎无缺陷的单晶材料相比，碲锌镉单晶材料具有较高的位错密度（10⁴~10⁵/ cm⁻²）。目前，观察位错的主要手段是化学腐蚀法，虽然透射电子显微镜法（TEM）也能对材料的位错进行检测，但因其具有设备成本太高、制样非常困难、视场太小等原因而无法作为常规的位错检测手段。化学腐蚀法因具有成本低、制样简单、操作简单且所观察的视场较大等优势而成为了目前主要的表面位错检测手段。碲镉汞薄膜主要是通过在碲锌镉衬底的（111）面和（211）面上外延得到，因此，要求碲锌镉衬底表面不能存在损伤及大量的微观缺陷。衬底表面的损伤主要来自于表面处理工艺，而微观缺陷如沉淀物、位错、空位等则是在晶体生长过程中产生的。事实上，表面损伤对应的是晶格的周期性被破坏，即晶体表面形成大量的位错。所以，对于外延衬底而言，不管是损伤还是微观缺陷，只要超过一定的数量都会直接影响碲镉汞外延薄膜的质量，故而需要对碲锌镉衬底表面的缺陷（包括损伤和微观缺陷）进行检测，从而筛选出优质的外延级衬底。如上所述，化学腐蚀法是目前最常用的位错检测手段，因此这部分主要介绍用于揭示碲锌镉表面位错缺陷的腐蚀液。（111）A面位错揭示腐蚀液1979年，K. Nakagawa等人报道了一种可用来揭示碲化镉（111）A面位错缺陷的化学腐蚀液，其组分为20 mL H₂O:20 mL H₂O₂:30 mL HF。（111）和（211）B面位错揭示腐蚀液1995年，W. J. Everson等人报道了一种可用于揭示碲锌镉（111）和（211）B面位错缺陷的化学腐蚀液，其组分为6 mL HF: 24 mL HNO₃:150 mL C₃H₆O₃（乳酸），即体积比为1:4:25。由于这种化学腐蚀液是W.J.Everson首次提出并验证其有效性的，所以作者将这种腐蚀液命名为“Everson腐蚀液”。其他晶面位错揭示腐蚀液1962年，M. Inoue等人报道了一种可揭示碲化镉（CdTe）不同晶面上位错缺陷的EAg腐蚀液，EAg腐蚀液的组成为10 mL HNO₃ : 20 mL H₂O : 4 g K₂Cr₂O₇ 😡 g AgNO₃总结与展望本文主要从碲锌镉表面处理工艺及表面位错揭示两个方面对碲锌镉衬底的表面处理工艺研究进行了详细介绍。表面处理工艺主要包括机械研磨、机械抛光、化学机械抛光以及化学抛光，研磨或抛光工艺中的参数选择直接影响最终的衬底表面质量。碲锌镉衬底的表面位错缺陷主要通过Everson或Nakagawa两种化学腐蚀液进行揭示，Everson腐蚀液主要揭示碲锌镉（111）B面的位错缺陷，Nakagawa腐蚀液主要揭示（111）A面的位错缺陷。另外，随着碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展，碲锌镉衬底的尺寸逐渐增大，这意味着获得外延级碲锌镉衬底表面将会更加困难，这对晶片表面平整度、晶片面型控制及表面清洗等都提出了更高的技术要求。因此，如何在现有的基础上探索出适用于大尺寸碲锌镉衬底的表面处理技术是至关重要的，这也是接下来亟待解决的技术问题和努力的方向。

颗粒分析的准确度对生产过程和最终产品的影响图像分析系统可以测量颗粒大小、形状和浓度，并且允许用户对特定的颗粒设置测量参数作者：PETER BOUZA 美国麦克仪器粒度市场发展部经理颗粒分析在医药行业中，无论是生产效率或生产过程，都起着关键性的作用。粒径可以影响辅料或活性药物成份（API）的溶解度，并也可能会影响到药物制剂。各种已有的颗粒分析技术完全能满足今天的药品市场所需的颗粒粒度测量要求。然而，在某些情况下，简单的控制颗粒大小并不能完全的控制最终产品。对监测和控制颗粒的形状尤为重要。近年来，在制药行业的研究和质量控制中，了解颗粒形状的信息促进了图像分析的发展。测量颗粒形状大多数粒度分析方法在分析颗粒时，都把颗粒假定为球形，输出的报告也为“相当于球形直径”的结果。这种假设在大多数情况下是不能接受的。例如，样品在流动生产过程中，单独监测颗粒大小是不准确的。有些粒子可能是球形，一些可能是矩形，球形颗粒比长方形颗粒流动性更好些—需要更少的能量。为确保矩形颗粒均匀流动，则需要更多的能量。颗粒形状影响流动性，颗粒与其他样品组成成分正确地混合能力将影响最终产品的结果。图1：两种相当于大约63微米球形直径的粒子。然而，两者在形状和作用上有明显的区别。 图1表示的是一个真实的样品例子。大多数用来测量颗粒粒度的方法都认为样品的颗粒形状类似于球形。该颗粒粒径是“相当于球形”大约63微米的直径，这是由接近于具有相同面积的球体颗粒计算得到的。虽然报告粒径结果认为得到了类似的统计直方图，但这些颗粒实际是不一样的。在生产环境中，形状的不规则性巨大地影响流动性，形状边缘也会影响与其他颗粒的粘接能力，暴露的表面也会影响所需的覆盖量。如果这些和其他与形状相关的因素在分析过程中是很重要的因素，那么使用单一的粒度分析仪在分析过程中就可能无法捕捉到必要的参数。图像分析系统的其他功能除了能够测量颗粒大小和形状，图像分析系统也可以测量浓度。这些系统可以分析被捕获的颗粒，同时，他们也可以对颗粒计数，提供一个颗粒浓度参数。此外，如果样品中含有大量各种形状的颗粒，大多数图像分析系统都可以在软件-计算形状参数的基础上定出一个分析样品的数量。在图2上的直方图中显示的是两个完全不相同的样品峰。图像分析系统可以让用户选择性的查看创建每个直方图 峰值的实际颗粒的分析结果。图2：大多数图像分析系统使用户能够根据具体形状参数有选择性地查看颗粒不同部分的统计直方图。 当然，大多数图像分析系统在分析颗粒图像时总是有益的。而且，除了可以统计颗粒分析结果外，图像分析系统还可以采集每一个被分析颗粒的图像。很多时候，用户可以得到样品粒度的“指纹”统计直方图，但无法确定某些分布颗粒的类型。用户可根据需要设置代表性颗粒、所有颗粒或者只有那些可能影响部分直方图的某些颗粒的统计范围。例如，用户可以设定一系列的圆来查看样品中的球形颗粒。用户可设定一个完美的圆1，选择圆幅度接近1，以查看所有球形颗粒。更多的实际例子，如使用多个形状参数的图像分析系统直接测量颗粒表面粗糙度或平滑度，使用户能够监测相关的颗粒形状。例如，设置一个程序，随着粒径的增大，颗粒变得更光滑。只有图像分析系统才能实现自动化的测量和相关系数与统计值的结合。下列案例研究显示了在实际药物辅料中使用动态图像分析仪在自动图像分析里的一些优点。正如这个研究表明的一样，用户利用形状参数，可以更好地控制和监测样品颗粒，从而得到更有效的结果和更有效的成本控制。图3：外形表面粗糙度的形状参数。备注：表面粗糙度影响形状因素，而不是大小或圆形度。案例研究：八个辅料表面粗糙度的对比在制药行业中，辅料的选择是基于所起的不同作用来选择的。除了作为API的非活性载体外，他们在生产中还起了重要的作用。有些辅料的选择是根据他们作为粘结剂、填料和控制API溶解速度的媒介来选择的。然而，在保护易损坏的涂料和润滑油中，确保他们的流动性也是很重要的。无论如何，都必须监控辅料的表面粗糙度。形状特征，特别是形状因素所界定的不规则度都决定了表面粗糙度。颗粒形状分析仪能监测和控制颗粒在包装和制剂的过程中是如何与API相互作用的，以及在通过消化道时的吸收情况。用在本案例研究的仪器-Particle Insight(Particulate Systems)-可以分析在水相或者有机溶剂中的悬浮颗粒。在这个案例研究中，Particle Insight的尺寸和形状参数的9/28被选择来分析八个辅料。在这一案例研究只有一个参数—形状因素被讨论。形状因素可根据颗粒的面积和投影的周长来计算。参数是一个介于0和1之间的数字，一个平滑的圆圈形状因素等于1。类似于圆形度的情况，一般颗粒形状因素受非圆程度的影响。然而，不规则的周长，也就是表面粗糙度，也影响形状因素。参阅图3可看出测试不同形状的颗粒的形状因素是不同的。如图所示，颗粒表面粗糙度也可改变颗粒的形状因素。分析结果本研究是建立在60秒至4分钟之间采集多达10,000个颗粒的分析结果基础之上的，并与被使用的每个样品的分散度有关。图4：8个辅料中的每个辅料所对应的形状因素图4显示了这八个被分析辅料中任何一个被恢复的形状因素（表面粗糙度的测量）。该表按递减的方式排列形状因素。请注意，形状因素越靠近1，表面越平滑。表5、6和7显示的是Particle Insight为一些辅料自动拍摄的照片。这些照片揭示：平均形状因素为0.843的硬脂酸钠比平均形状因素为0.655的乳糖水合物有更光滑的表面。作为一个实际样品，硬脂酸钠在生产、成型的过程中比乳糖水合物更容易流动。图5：硬脂酸钠图6：硬脂酸图6：乳糖水合物结论在选择辅料时，对颗粒形状的测量在生产过程中是非常重要的。像润滑油一样，具有低表面粗糙度的或者高形状因素的辅料可以促进粉末的流动和压片的形成。在生产过程中，表面粗糙的辅料填充剂会影响药物的粘结和溶解，并且影响API在消化道里释放的位置。动态图像分析仪的出现实现了前所未有的自动化信息的传递。在这种情况下，Particle Insight根据表面粗糙度来区分辅料的种类，并且在生产过程中，表面粗糙度也是颗粒的一个重要特征。参考1.Tinke,A.P.,Govoreanu,R.,Vanhoutte,K.“ParticleSizeandShapeCharacterizationofNanoandSubmicronLiquidDispersions,”AmericanPharmaceuticalReview,Sept/Oct2006作者简介：Peter Bouza 美国麦克仪器公司粒度市场发展部经理。他主要负责麦克公司的颗粒粒度、计数和形状分析仪器的开发。Peter Bouza于2007年加入麦克公司，并且在颗粒表征领域拥有了超过16年的经验。颗粒系统是麦克公司为创新性的OEM颗粒表征产品技术推出的一个新的品牌。Particle Insight全自动粒形分析仪Particle Insight，采用动态光散射技术，内置多达30种的颗粒分析模型，可提供颗粒粒度、粒形、平整度、圆度、长径比等参数，能够在最极短的时间内，获取颗粒粒度和粒形信息。粒径分析范围：1-800μm同时进行粒度和粒形分析内置多达30种的不同颗粒形状参数实时分析水系或有机系样品，并实时监测结果完全符合ASTM D4438-85(2007)、ISO 9276-6:2008、ISO 13322-2:2006等国际标准本篇文章若没得到麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司同意，禁止转载，违者必究！

仪器信息网讯 2022年6月14-15日，由国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心、全国微束分析标准化技术委员会表面化学分析分技术委员会、中国分析测试协会高校分析测试分会、北京理化分析测试学会表面分析专业委员会及仪器信息网联合举办的“第八届表面分析技术应用论坛暨表面化学分析国家标准宣贯会”在线上成功举办。会议采取多平台直播形式，仪器信息网、科学邦、科研云、寇享学术、邃瞳科学云等平台同步转播，观众69457人次，现场气氛热烈，专家答疑环节提问踊跃。第八届表面分析技术应用论坛暨表面化学分析国家标准宣贯会本届会议由中国科学院院士、清华大学李景虹教授领衔，5位国家杰出青年基金获得者、3位表面化学分析分技术委员会委员以及表面分析领域的五家国内外知名仪器厂商代表分别作了相关报告。中国科学院院士、清华大学李景虹教授致辞中国科学院院士、清华大学李景虹教授发表致辞并对到场的嘉宾并表示欢迎。李景虹教授首先介绍了国家大型科学仪器中心——北京电子能谱中心的基本情况、人员情况、科研成果、主导标准等。北京电子能谱中心是2005年由科技部、教育部、北京市科委联合规划投资建设的国家级平台中心，依托清华大学分析中心建立。中心通过表面分析仪器与学科建设的结合，以方法学和分析仪器研制为导向，服务和支撑科技前沿和国家重大需求为目标，推进表面科学研究和表面分析技术的发展，促进仪器在我国表面科学研究领域充分发挥作用，也通过学科的研究促进新的分析方法的建立，发展成为国内表面研究的基地，建设成为一流的分析研究型国家仪器中心。中心为表面科学标准化工作提供了重要支撑。参与制定国际标准ISO/TR 22335:2007是中国首次参与制定的表面化学分析国际标准；主导表面化学分析标准项目18项，其中GB/T 26533-2011(《俄歇电子能谱分析方法通则》）具有标准总领地位纲要性国家标准文件。GB/T 36504-2018(《印刷线路板表面污染物分析 俄歇电子能谱》）成功解决了神州、北斗系列星船中关键型号元器件失效的重大质量问题。GB/T 36533-2018（《硅酸盐中微颗粒铁的化学态测定 俄歇电子能谱法》）建立了硅酸盐矿物俄歇线形的检测方法及数据库，对我国探月计划深入解析地外物质演化过程起到重要支撑作用。李景虹院士随后介绍了中国分析测试协会高校分析测试分会的发展情况、学术交流、实验室认证、标准化工作和未来规划。高校分会的宗旨是推动全国高等学校科技资源更好地服务于国家科技事业、教育事业、经济建设和社会发展。为全国高校分析测试中心为代表的科技资源开放共享服务的单位和部门搭建更好的交流和沟通的平台，推动高校科研实验室建设与管理的规范化，促进高校科技资源的开放共享，从实验室管理、信息化建设、资质认定、仪器功能与分析方法开发、标准制订、科普培训、技术咨询等方面开展活动，提升我国高校仪器设备研发和使用水平、实验室管理能力、人员实验技术能力与服务能力，促进实验室能力全面提升、扩大服务范围和增强影响力，不断推动高校分析测试事业的发展。专场主持人中国科学院理化技术研究所研究员 张铁锐水滑石（LDH)是一种层状双金属氢氧化物，作为光催化材料具有广阔的应用前景。水滑石基纳米光催化材料能够合成太阳燃料及高附加值化学品，且具有不含贵金属，制备简便，能实现千吨级产业化生产等优点。然而其存在活性低、选择性差的问题，传统增大比表面积和改变元素组成的方法，改性效果并不理想。张铁锐研究员通过优化调控水滑石基催化材料的表界面结构，引入表面缺陷结构提高催化活性，并优化设计界面结构提高了催化的选择性，最终实现了产物的高效生产。中国科学技术大学教授 熊宇杰能源结构与二氧化碳排放是备受全球关注的重要问题，我国未来40年能源的消耗量将增长50%，预计2030年二氧化碳的排放量将达到峰值。自然界本身存在碳循环系统，但人类活动带来的二氧化碳排放仍需构筑人工的碳循环系统加速实现碳循环过程，而人工实现碳循环的关键问题就是如何高效实现将二氧化碳、甲烷等碳基小分子转化成多碳燃料或化学品。熊宇杰研究员以电荷动力学研究为基础，通过对催化位点进行精准设计，高效实现了对二氧化碳、甲烷等碳基小分子的催化转化和化学转化过程的精准控制；此外，熊宇杰研究员还介绍了如何构建排硫硫杆菌/CdS生物/无机杂化材料体系高效实现二氧化碳的固定。北京大学教授 马丁现代催化研究主要是探究催化机理，设计新型催化剂。多相催化反应过程有30%以上使用了金属催化，随着金属尺寸的缩小，从块体、发展到纳米尺寸，再到单原子尺寸，催化剂中贵金属的载量在降低，贵金属的利用率得到了提高。马丁教授利用纳米金刚石衍生制备了富缺陷石墨烯载体（碳缺陷可与金属作用形成金属-C键），获得了结构均一可控、表面碳缺陷丰富的催化剂载体，可以实现限域原子级分散金属催化剂。马丁教授还提出了一种全暴露金属团簇催化剂(Fully Exposed Cluster Catalysts, FECCs)。全暴露金属团簇催化剂与金属纳米颗粒及单原子催化剂相比，在催化反应中具能够在保持金属原子接近100%利用率的同时，还能为催化反应提供丰富的表面活性位点，以N-乙基咔唑脱氢和环己烷脱氢为例介绍了通过对团簇催化剂的研究。马丁教授认为，团簇易于描述的结构使其成为研究催化反应的理想模型催化剂。湖南大学教授 王双印王双印教授主要介绍了其在有机分子电催化转化方面的部分工作，包括实现了常温常压下惰性气体分子的电催化偶联，揭示了亲核试剂电催化氧化的氢缺陷循环机制，探究了有机分子电催化氧化反应路径，明确了生物质电催化吸附行为及催化剂几何位点效应。清华大学教授 朱永法有机半导体可见光催化在环境、能源、精细合成及肿瘤去除方面均有广泛的应用。能源光催化需要解决光利用率低、反应能力低、反应速率低等问题。朱永法教授通过对能带间隙、带边位置、表面活性中心的调控，实现了对苝亚酰胺基超分子光催化、PDI-尿素结晶聚物光催化产氧、锌卟啉超产氢、TPPS/C60超分子产氢、TPPS/PDI界面产氢、双卟啉异质结产氢、四羧酸苝超分子产氢、氢键有机框架产氢、双功能C3N4产氢、C3N4/rGO/PDIP全解水产氢产氧、NDI-尿素聚合物全解水产氢产氧等体系催化性能的提升。此外，朱永法教授利用催化还原二氧化碳合成燃料和精细化学品，通过构建了钙钛矿、Er掺杂NiO、双铜离子位点MOF、晶格拉伸体系，从而实现二氧化碳的还原。最后，朱永法教授介绍了有机超分子可见光催化快速、彻底、靶向消除实体肿瘤方面的工作。研究使用无细胞毒性的全有机超分子材料，利用正常细胞吞噬小颗粒，癌症细胞吞噬大颗粒的特性，实现癌细胞对光催化剂的靶向吞噬，再利用可以穿透皮肤和血液20mm的900-650nm红光激发细胞内的光催化剂产生强氧化性空穴，达到快速杀灭癌症细胞和彻底消除实体肿瘤的目的。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员 卓尚军质谱技术自1906年J.J.Thomson获诺贝尔物理学奖以来发展迅速，陆陆续续已经有十三个诺贝奖和质谱技术密切相关。辉光放电质谱（GD-MS）可以对固体样品直接分析，具有分析元素范围广、检测限极低、相对灵敏度因子一致、线性动态范围宽、基体效应小、稳定性及重现性好等特点。目前市面上商品化的高分辨辉光放电质谱主要源自美国赛默飞世尔科技公司、英国质谱公司和Nu仪器公司。卓尚军研究员在报告中介绍了辉光放电质谱的基本原理、辉光放电质谱定量与半定量分析、最新分析非导电材料的第二阴极技术及磁场增强离子源技术、以及国际标准ISO/TS 15338：2020、国家标准GB/T 26017-2010(《高纯铜》）、国家标准GC/T 33236-2016（《多晶硅 痕量元素化学分析 辉光放电质谱法》）等方法标准及宣贯。中科院化学所高级工程师 赵志娟紫外光电子能谱技术（UPS）是研究固体材料表面电子结构的重要方法，在量子力学、固体物理、表面科学与材料科学等领域有重要应用。UPS测试能得到材料逸出功、价带结构、价带顶/HOMO能级位置、费米能级位置等信息。对于不同的能谱仪，不同实验室及不同操作者而言，UPS测量结果的一致性极为重要，是表面分析结果的质量保证。中科院化学所高级工程师赵志娟宣贯了国家标准GB/T41072-2021(《表面化学分析 电子能谱 紫外光电子能谱分析指南》，该标准提供了仪器操作者对固体材料表面进行紫外光电子能谱分析的指导，包括样品处理、谱仪校准和设定、谱图采集以及最终报告，此标准适用于配备有真空紫外光源的X射线光电子能谱仪操作者分析典型样品。中国科学技术大学教授 黄文浩我国在纳米科技领域起步并不晚，然而在纳米标准的建立上落后于世界先进水平，与我国科技强国的目标并不相称，尤其随着纳米科技产业发展及国际商贸活动的需求，建立纳米标准，争取更多话语权，显得十分必要和紧迫。SPM是纳米科技的主要工具之一，黄文浩教授基于SPM纳米测量技术的研究基础，认为SPM仪器分辨力的标定和SPM仪器漂移的测量亟待标准的建立。黄文浩教授首次在2006年的ISO/TC201国际会议上提出了这一观点，并牵头完成了首个SPM漂移测量的国际标准ISO 11039(Surface chemical analysis —— Scanning probe microscopy —— Measurement of drift rate)以及国内首个SPM漂移测量的国家标准GB/T 29190-2012(《扫描探针显微镜漂移速率测量方法》）。黄文浩教授在报告中介绍了图像相关分析法、特征点法、非周期光栅法、原子光栅法等几种SPM漂移速率的测量方法，还介绍了温度对原子力显微镜纳米尺寸测量的影响。最后，黄文浩教授希望更多的科研工作者能够积极参加标准化活动，为我国早日成为标准化强国努力奋斗。来自日本电子、岛津、赛默飞世尔科技、精微高博、高德英特的知名表面分析科学仪器厂商代表也分别作了相关报告。日本电子株式会社应用工程师 张元俄歇电子能谱（AES）的表面检测区域范围为10-20nm，检测深度为0-6nm，是对固体块状材料进行表面微区分析的最佳工具。日本电子株式会社应用工程师张元从俄歇电子的产生机理和检测范围出发，介绍了日本电子JAMP-9510F场发射俄歇微探针的新功能——利用元素面分布图与对应能谱灵活分析，并以MOS电容器元素面分布分析、pnp晶体管功函数分析和(R)EELS测定IR薄膜带隙举例说明新功能能够实现不同价态硅的高能量分辨率和高空间分辨率面分布分析、利用功函数的差能获取半导体材料中的p、n区分布、利用带隙能力差异能获取二氧化钛和二氧化硅的REELS面分布。岛津企业管理（中国）有限公司研究员 龚沿东X射线光电子能谱（XPS）是一种灵敏的表面分析技术，信息深度来自试样表面10nm范围内，能够获取元素成分、化学价态、定性/定量分析等信息。岛津企业管理（中国）有限公司研究员龚沿东表示，XPS分析技术除了常规的采谱，还可进行成像、角分辨和深度剖析等。角分辨XPS(ARXPS)可以利用光电子在材料中穿行时的衰减效应进行无损深度剖析，适用于表面粗糙度很低的均质薄膜群定元素或其化学态组分随深度变化的关系。XPS中常规的X射线源靶材有Mg、Al、Ag、Ti、Zr、Cr等，通过靶材的选择能改变光电子的动能，从而得到更深的深度信息，而损伤性深度剖析更是能够获取100nm-10μm的深度信息。报告中介绍了如何选择离子源进行金属、有机物、无机物的深度剖析。赛默飞世尔科技（中国）有限公司资深应用专家 葛青亲赛默飞世尔科技（中国）有限公司资深应用专家葛青亲分别用几个案例介绍了Nexsa G2表面分析平台多技术联用技术。XPS用于等离子体表面样品的评估分析中，常规XPS可以评估等离子体表面改性聚合物涂层的效果及其机理，无损变角XPS可以研究等离子改性结果及表面改性深度；XPS分析钠离子电池正极材料中异物及杂质成分中，常规XPS及小束斑XPS可以聚焦到异物或杂质上，快速分析其元素及其化学态信息，特色SnapMap快照成像可获取元素及其化学态在电池材料中的分布信息；联用原位综合表征石墨烯材料时，常规XPS可快速分析样品表面元素及其化学态信息，UPS可快速得到样品价电子结构及功函数信息，REELS可快速得到样品带隙、导带、氢元素定量等信息，ISS测试可快速分析样品极表面（约1nm）元素信息，Raman可快速得到样品分子结构、晶型、缺陷等信息。此外，还介绍了如何用XPS-Raman分析氮化硼，以及利用Maps软件实现XPS和SEM、TEM、PFIB跨设备原位联用。北京精微高博仪器有限公司市场部经理 牛宇鑫北京精微高博仪器有限公司市场部经理牛宇鑫对吸附等温线进行了解读，包括I-VI型等温线和滞后环的分类包括H1-H5类回线，介绍了比表面积和孔结构的分析方法，对错误BET报告、脱附孔径假峰、S回线、吸脱附曲线交叉、吸脱附曲线不重合等异常数据进行了解读。高德英特（北京）科技有限公司应用科学家 鞠焕鑫表面分析技术应用在生活的方方面面，随着能源技术的发展，XPS、AES、TOF-SIMS越来越多的应用于电池研究中。不同的是XPS技术检测到的光电子带来的表面6nm以内的信息，可用于定量分析和化学态分析；TOF-SIMS检测到二次离子带来的表面1nm以内的信息，具有最高的表面灵敏度，能够获取分子信息；AES检测到的是俄歇电子带来的表面6nm以内的信息，能进行半定量分析，具有最好的空间分辨率。报告中主要介绍了使用XPS分析锂硫电池的SEI层和质子交换膜信息、锂离子和电解液界面的动态演变，使用TOF-SIMS分析OLED、锂电等。更多内容关注后续回放视频：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/bmfx2022

颗粒分析在医药行业中，无论是对生产结果或生产过程，都起着关键性的作用。粒径可以影响辅料或活性药物成份（ API ）的溶解度，并也可能会影响到药物制剂。各种已有的颗粒分析技术完全能满足今天的药品市场所需的颗粒粒度测量要求。 然而，在某些情况下，简单的控制颗粒大小并不能完全的控制最终产品。对监测和控制颗粒的形状尤为重要。近年来，在制药行业的研究和质量控制中，了解颗粒形状的信息促进了图像分析的发展。 大多数粒度分析方法在分析颗粒时，都把颗粒假定为球形，输出的报告也为&ldquo 相当于球形直径&rdquo 的结果。这种假设在大多数情况下是不能接受的。例如，样品在流动生产过程中，单独监测颗粒大小是不准确的。有些粒子可能是球形，一些可能是矩形，球形颗粒比长方形颗粒流动性更好些&mdash 需要更少的能量。为确保矩形颗粒均匀流动，则需要更多的能量。颗粒形状影响流动性，颗粒与其他样品组成成分正确地混合能力将影响最终产品的结果。 图像分析系统可以测量颗粒大小、形状和浓度，并且允许用户对特定的颗粒设置测量参数。在选择辅料时，对颗粒形状的测量在生产过程中是非常重要的。像润滑油一样，具有低表面粗糙度的或者高形状因素的辅料可以促进粉末的流动和压片的形成。在生产过程中，表面粗糙的辅料填充剂会影响药物的粘结和溶解，并且影响API在消化道里释放的位置。动态图像分析仪的出现实现了前所未有的自动化信息的传递。在这种情况下，Particle Insight根据表面粗糙度来区分辅料的种类，并且在生产过程中，表面粗糙度也是颗粒的一个重要特征。

自2014年起，国产12寸晶圆的量产问题得到解决，国产晶圆进入到一个飞速发展的时期中。晶圆作为芯片的载体，在当今科技时代起着至关重要的作用，小到遥控器、手机，大到航天领域，例如卫星等都离不开晶圆。那么晶圆的加工工艺是否达到标准决定了成品的优劣。今天笔者就为大家介绍Bruker Dektak-XT接触式表面轮廓仪在晶圆方面的测试应用。Bruker Dektak-XT接触式表面轮廓仪（台阶仪）作为Dektak系列第十代产品，经过50多年的更新升级及技术创新，目前已成为使用广泛的接触式表面检测设备，有着众多的用户群体并得到好评。①台阶高度重现性低于4Å②主流的LVDT传感器技术晶圆在制作电路的流程中，主要以光刻、蚀刻、沉积、研磨、抛光等工艺排列组合，在硅片上将电路层层叠加。Dektak-XT接触式表面轮廓仪能够用于每个工艺过程。光刻/沉积：光刻/沉积工艺中台阶高度的测试蚀刻：蚀刻工艺中台阶高度或凹槽深度的测试抛光/研磨：抛光/研磨工艺中粗糙度的测试在以上测试中，台阶仪都能够快速的得到相应数据。

全球半导体行业规模最大的旗舰展览盛会—SEMICON CHINA 2024将于3月20日-3月22在上海浦东新国际博览中心隆重举行。此次展会汇聚了中外行业领军人物和技术大咖，将打造一个覆盖芯片设计、制造、封测、设备、材料、光伏、显示等全产业链的合作交流平台。本次大会上，Bruker 纳米表面与计量部将在展台N5 5176为大家展出四台先进的设备：具有大样品台、扩展功能强大的原子力显微镜Dimension Icon，具有专利的智能成像技术以及其他创新设计的Icon，能测试多种类型的样品并得到高分辨率、可重复的数据结果；集合纳米级红外光谱（nanoIR）技术和扫描探针显微镜（SPM）技术的Dimension IconIR，在Icon的大样品台基础上，除了获得纳米级尺度的红外信息之外，还可以为材料领域的研究提供纳米尺度下的力学、电学和热学表征；用于表面三维形貌及粗糙度快速测量分析的三维非接触式光学轮廓仪Contour X，测量的准确性、鲁棒性以及强大的自动化测量功能，可极大提升用户的操作体验；以及用于表征纳米尺度表面的机械性能、摩擦磨损和薄膜结合力的纳米压痕仪TI980，其先进的控制模块和电子设计为纳米力学表征带来了更高水平的性能、功能和易用性。同时，多位来自布鲁克研发部门以及应用部门的资深专家将详细介绍我们的产品在半导体、LED、太阳能、触摸屏、通信、材料、化学、生命科学、物理以及数据存储等多领域的应用案例。仪器展示 为回馈广大用户长久以来的支持和帮助，我们将于3月20日-3月22日期间在展位N5 5176现场展开抽奖活动，300份精美礼品(包括键盘，罗技鼠标，洗漱包，膳魔师保温杯，膳魔师马克杯，多功能数据线，U型枕)等您来取，中奖率高，欢迎莅临，仅限现场抽奖和领取。

增材制造常被称作3D打印，是一种从无到有逐层构建三维结构或组件的制造工艺。其原理是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、塑料等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。目前增材制造应用行业日益增多，包括航空航天，汽车制造，消费电子，生物医疗，工业设备等。增材制造工艺包括：粉床熔融成型，立体光刻工艺，熔融沉积成型，喷胶粘粉工艺等。相比于传统的减材制造方式，增材制造工艺具有低成本、高效益等优势，越来越受到各行业的青睐。但要成功地进行增材制造，前提是必须对组件的原材料（如金属粉末和聚合物粉末）进行表征筛选。为什么材料表征很重要？使用增材制造工艺生产的组件在性能上高度依赖于其基本的微结构，而微结构又取决于原材料（金属、聚合物）的性能和所使用的工艺条件。在工艺条件固定的情况下，最大的不确定性就来自于材料；材料性能不一致会导致组件成品的性能不一致。因此，要生产出质量一致的增材制造组件，制造商必须了解并优化材料的特性，例如金属粉末、聚合物粉末或其他材料（如陶瓷和聚合物树脂）。材料的哪些特性很重要？这取决于所采用的增材制造工艺和使用的材料类型。例如，在喷胶粘粉工艺和粉床熔融成型等金属粉床工艺中，材料的粒度和粒形是其关键特性，因为它们会影响粉末的流动和填充度。而在这些工艺中，材料的化学成分同样重要，尤其是金属粉末；粉末材料需满足指定的合金成分，这会直接影响成品的性能。晶体结构是金属粉末的另一个重要特性。因为在某些增材制造过程中，快速加热 - 冷却循环会引起物相变化并产生残余应力，进而影响组件的疲劳寿命等机械性能。另外，对于增材制造使用的聚合物材料，聚合结构（支化度、结晶度）可能会影响材料的液态和固态性能，包括粘度、模量以及热性能等。增材制造原材料表征方案在粉床熔融过程中，金属粉末层分布于制造平台上，被激光或电子束等选择性地熔化或熔融。熔化后平台将被降低，此过程将持续重复，直到制造完成。未熔融粉末将被去除，根据其状态重复使用或回收。因此，粉末层增材制造工艺的效率和成品组件的质量在很大程度上取决于粉末的流动行为和堆积密度。从新合金或聚合物开发到粉末回收，制造商必须在供应链的各个阶段对粉末性能进行表征。其中，激光衍射、自动图像分析、X 射线荧光和 X 射线衍射是用于表征增材制造粉末的四种常用关键分析技术。粒度分布及大小在粉床式增材制造工艺中，粒度分布会影响粉床的填充度和流动性，进而影响生产质量和最终组件的性能。为了测定增材制造使用的金属、陶瓷和聚合体粉末的粒度分布，全球粉末生产商、组件制造商以及机器制造商通常使用激光衍射技术来鉴定和优化粉末性能。使用激光粒度衍射仪Mastersizer 3000 系统或在生产线上使用在线Insitec 粒度测量系统，可在实验室环境中提供完整的高分辨率粒度分布结果。激光粒度仪Mastersizer 3000颗粒形状粒度和粒形直接影响粉床的致密度和粉末流动性。形状平滑规则的颗粒比表面粗糙、形状不规则的颗粒更容易流动和填充。增材制造商为保证所用颗粒具有规则形状，可使用 Morphologi 4 自动成像系统对金属、陶瓷和聚合物粉末的粒度和粒形进行分类和鉴定。该系统可将颗粒的长度、宽度等大小测量结果与圆度、凸曲度（粗糙度）等形状特征评估结果相结合，帮助制造商完成上述工作。Morphologi 4快速自动化粒度和粒形分析仪元素组成元素组成对于合金材料尤其重要，合金元素含量的微小变化都会影响其化学和物理性能，包括强度、硬度、疲劳寿命和耐化学性。为了检测这些变化以及污染物或夹杂物，并确定这些金属合金和陶瓷的元素成分，可使用 X 射线荧光 (XRF) 系统，比如 Zetium 和 Epsilon 等系统。而且，与其他技术相比，XRF 还能显著节省时间和成本。X射线荧光光谱仪Zetium台式能谱仪一体机Epsilon1微结构诸如物相成分、残余应力、晶粒大小和晶粒取向分布（织构）等微结构特性，也会影响成品组件的化学和机械性能。 为了分析这些微结构特性并控制成品组件的性能，制造商通常使用台式 X 射线衍射 (XRD) 系统分析金属的物相，比如 Aeris 系统。 如需获取有关材料在各种条件下的织构、晶粒尺寸和残余应力的更多信息，则可以使用多用途衍射仪，比如 Empyrean 衍射仪。 XRD 还广泛用于研究聚合物和陶瓷的结构和结晶度。 如要确定聚合物粉末的分子量和分子结构，则大多会使用凝胶渗透色谱 (GPC) 系统，比如 Omnisec 系统。台式X射线衍射仪Aeris马尔文帕纳科增材制造表征解决方案可用于： 确保始终如一的粉末供应防止产品质量波动 为采用不同撒布器或耙式设计的机器确定合适粉末 优化雾化条件以实现所需的粉末特性 预测并优化粉末堆积密度和流动特性 确保粉末具有正确的元素组成和相结构 确定制造组件的残余应力、应变和织构作者：马尔文帕纳科

金属的电解抛光，是一种传统而常用的表面处理技术，通过可控的电化学反应使金属表面溶解（凸起部分溶解速度快）来降低表面粗糙度。利用电解抛光技术，可以获得纳米级粗糙度的镜面光泽表面，而且可以去除前序机械加工遗留的表面和亚表面损伤层。不过，不为一般仅使用该技术的研究者注意的是，在一定的电化学条件下，电解抛光后的金属表面会出现纳米级的图案（pattern），其中对金属铝的研究较多。研究者发现，金属铝（Al）经短时间电解抛光处理后，表面会出现周期或特征周期为几十至一百多纳米的有序条纹状（stripe）、六边顶角状（hexagon）及点状（dot）等多种有序或无序图案。这一现象，已经引起了研究者对其在金属表面微纳工程、微纳模板加工、微纳电子学等领域应用的关注。研究者已经开始深入挖掘纳米图案形成的机理，关键是揭示材料表面结构和界面电化学行为决定纳米图案类型及周期的物理化学规律。但是，目前已经发表的研究，缺少对多晶和单晶铝表面纳米图案形成行为的系统实验研究，定性的多定量的少，零散的多系统的少，难以用来检验和改进现有的表面纳米图案形成理论。其中一个被长期忽略的关键问题，就是铝表面结构差异导致的纳米图案的各向异性。哈尔滨工业大学化工与化学学院的甘阳教授和他指导的博士生袁原（论文第一作者）、张丹博士、杨春晖教授及机电学院的张飞虎教授，首次采用电子束背散射衍射（EBSD）对电解抛光后的多晶铝和单晶铝进行了定量的表面晶体学取向分析，并采用蔡司的Sapphire Supra 55场发射扫描电镜（FE-SEM）和原子力显微镜（AFM）对纳米图案的类型（type）和周期（size）进行了系统表征和量化分析，揭示了铝电解抛光表面纳米图案的类型和周期对于表面结构和晶体学取向的依赖性的规律。同时，基于表面物理化学的理论框架，对结果进行了深入分析和讨论，定性解释了大部分的实验结果，并指明了下一步的研究方向。研究结果近期以长文形式发表于电化学领域的国际知名期刊Journal of the Electrochemical Society，国际同行评审专家认为该工作是对本领域的重要贡献。甘阳教授课题组首先对多种铝样品的电解抛光表面纳米图案进行了系统的研究：1）多晶铝（polycrystalline Al）中不同取向的晶粒；2）切割角可控的系列单晶铝（monocrystalline Al）样品。通过EBSD测试获得晶粒表面的晶体学取向图，并结合定位SEM表征，他们发现，铝电解抛光表面纳米图案对晶面取向具有依赖性（如图1所示为多晶样品中三个毗邻的晶粒）。（背景知识：描述铝表面晶体学取向的EBSD反极图三角（IPF triangle）中，可划分为围绕三个低指数晶面方向（primary direction，主取向）的晶体学主取向区域—[101] //ND，[001] //ND和[111]//ND，单个晶粒或单晶的表面取向偏离主取向的角度称为取向差角（misorientation angle）。）通过对数十个不同取向的多晶晶粒的逐一定位SEM表征，他们发现了一系列未被报道过的现象（图2）：1）纳米图案类型和周期对晶面取向的依赖性是否显著取决于所属的主取向区域；2）在同一主取向区域内，纳米图案类型和周期随着取向差角的改变呈现渐变性规律；3）对于具有相同取向差角但偏向不同主取向的晶面，纳米图案类型和周期也发生变化；4）在两个或三个主取向的交界处，纳米图案类型和周期基本相同。他们进一步测试和分析了一系列取向差角可控的单晶铝样品（图3），证实了上述多晶样品的结果，并揭示出目前尚难以解释的单晶和多晶样品间的图案周期性大小的差异问题（图4）。图1 （a）电解抛光多晶Al样品的EBSD分析IPF图，（b）放大后的IPF图和IPF三角显示三个相邻的A、B、C晶粒及其所属的主取向区域和各自的晶面取向差角值，（c）三个晶粒的定位SEM形貌图像，相邻晶粒被晶界隔开并交于一点，（d–f）三个晶粒的AFM形貌图像和细节放大图及FFT分析图，（g–i）为对应AFM图中白线段的线轮廓分析图。图2 （a）电解抛光后不同晶面取向的多晶铝晶粒在IPF三角中的位置图，（b–y）不同晶粒表面的SEM形貌图和对应的FFT分析图（SEM图上均给出了取向差角和图案的周期）。图3 （a）不同晶面取向的单晶铝样品在IPF三角中的位置图，（b–s）电解抛光后不同单晶样品表面的SEM形貌图和对应的FFT分析图（SEM图上均给出了取向差角和图案的周期）。图4（a，b）单晶和多晶样品的表面纳米图案周期（L）随取向差角（θ）变化的L–θ图，上方刻图轴给出了三个主取向区域内与θ对应的所属表面的表面台阶宽度（w）。（c，d）单晶和多晶样品的各晶面在IPF三角中的对应位置图。L–θ图和IPF三角中的几条连线，表示的是连接了近似位于延某个主取向辐射出去的直线上的若干晶面（及IPF三角中的若干对应的点）。为了解释实验结果，他们建立了一系列不同取向晶面的表面原子排列的“平台–台阶”模型（图5），还特别关注了更复杂的“平台–台阶–扭折”表面结构（图6）。尽管尚没有考虑表面驰豫、重构等的影响，他们根据表面结构特征随取向差角的变化规律，解释了实验观察到的纳米图案类型和取向差角的关系。比如，在一个主取向区域内，随着取向差角的增大，表面台阶宽度逐渐减小而不是突变，界面能的变化也应该呈现渐变的特性，这就解释了纳米图案的类型随取向差角改变的渐变现象。此外，在两个或三个主取向区域的交界处，大取向差的晶面的表面结构（平台宽度和台阶处的原子排列）很相似，所以导致纳米图案的类型基本相同。而不考虑上述结构特征，就很难解释实验上观察到的现象。图5（a–f）[001]和[101]//ND主取向区域内6个不同取向差角的晶面的表面“平台–台阶”结构模型的正视图和侧视图。表面单胞用红色平行四边形或矩形表示。（g）6个晶面在IPF三角中的位置图。图6 （a–c）[001]//ND主取向区域内3个取向差角相等但偏向不同方向的晶面的表面“平台–台阶–扭折”结构模型的正视图。表面单胞用红色平行四边形表示，特别给出了平均台阶宽度。（d）3个晶面在IPF三角中的位置图。图7 在电解抛光过程中吸附分子在不同平台宽度“平台–台阶”表面的扩散和脱附行为差异的示意图。（a）宽平台表面；（b）窄平台表面。他们基于表面结构影响电化学溶解和界面分子吸附、扩散行为的理论框架，对文献中现有的“吸附–溶解”理论进行了深化，进一步提出了表面平台宽度和台阶位点的数量会影响电解抛光液中的表面吸附分子（如乙醇）在表面的扩散（以扩散系数表征）和吸脱附（脱附速率常数）行为。取向差角越大，平台宽度越窄（台阶密度也越大），分子在表面的扩散障碍越大，但同时脱附也更困难，这二者的竞争导致图案的周期先增加并逐渐达到峰值后减小。以外，他们还提出了一套结合SEM测量和图像的FFT处理的分析步骤，以此为基准来准确确定准无序纳米图案的平均周期大小，有效避免了单点测量的较大偏差。以上研究工作，对铝及其它金属（如Ti，Ta，Zn，W）及合金的电解抛光表面纳米图案化研究具有普通意义。甘阳教授课题组正在继续深入研究更多实验因素的影响、图案演化的计算机模拟及理论模型的建立，力图全面揭示金属电解抛光表面纳米图案的形成机理。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目等的资助。恭喜哈尔滨工业大学化工与化学学院甘阳老师课题组使用蔡司场发射扫描电镜做科学研究，取得丰硕的科研成果！

在低温条件下，室外设备的冻结已经成为一个严重的问题。特别是电路线、道路、飞机机翼、风力涡轮机等基础设施部件结冰对经济和生命安全造成了严重影响。铝(Al)及其合金具有重量轻、稳定性好、韧性高等优点，广泛应用于各个工业领域。然而，酸雨会腐蚀金属基底，冰雨会对铝结构造成严重的冰积。疏冰性被认为是通过保持基底表面尽可能无水和降低冰晶与基底之间的粘附力来延缓或减少冰在表面的积累。超疏水(SHP)表面由于其拒水和自清洁特性而具有疏冰性。Tan等通过水热反应在Al表面形成机械坚固的微纳结构，然后用十六烷基三甲氧基硅烷修饰形成SHP表面。其中水接触角(WCA)和滑动角(SA)采用光学接触角仪进行测量，水滴为10µ L。该SHP表面在酸性和碱性环境中都表现出令人印象深刻的疏水性，并表现出显著的自清洁和疏冰性能。图1. (a)裸铝、(b)铝表面微纳和(c)十六烷基三甲氧基硅烷改性SiO2微纳表面的WCA值。(d)不同酸碱溶液在SHP表面静置1min后的静态接触角。(e)在SHP表面静置30min后的水滴(红色1.0，透明7.0，黑色14.0，附有pH试纸)图片。(f)在不同溶液中浸泡30min后的耐酸碱性测试(左)和静态WCA(右):水(上)，0.1 M HCl(中)，0.1 M NaOH(下)涂层的润湿性主要受两个因素的影响:表面粗糙度和表面能，润湿性可以通过静态WCA可视化。裸铝(图1(a))、具有微纳米SiO2表面的氧化铝(图1(b))和SHP表面(图1(c))的WCA值分别为87°、134°和158°。WCA值的显著变化说明了微纳结构和十六烷基三甲氧基硅烷对SHP表面的重要性。同时，SHP表面的SA值小于5°。SHP表面也采用不锈钢和合金材料(Supplementary Movie 1)。根据Nakajima等人的报道，大的WCA和低的SA预计会导致液滴从表面滚落。图1(d)为pH 1.0 ~ 14.0溶液在SHP表面的静态WCA: WCA在148°~ 158°之间，当pH值接近7.0时，WCA值较大。图1(e)为SHP表面水滴形状(体积约60 μL, pH 1.0 ~ 14.0)。30分钟后形状没有变化。这显示出良好的耐酸性或碱性溶液。图1(f)进一步说明了SHP涂层的耐酸碱性能。左图为实验方法，右图为水(154°)、0.10 M HCl(142°)、0.10 M NaOH(143°)浸泡30 min后的WCA。这些结果表明，SHP涂层在各种酸性/碱性环境下都具有良好的性能。图2. 裸铝和SHP Al的WCA和SA在结冰状态下，进一步测量5次重复实验的WCA和SA，结果如图2所示。SHP表面的WCA约为154°，SA小于8°，而裸露Al表面的WCA约为85°，SA大于10°。因此，在SHP铝表面获得了良好的疏冰性。参考文献：[1] Tan, X., Wang, M., Tu, Y., Xiao, T., Alzuabi, S., Xiang, P., Chen, X., Icephobicity studies of superhydrophobic coating on aluminium[J]. Surface Engineering, 2020, 37(10), 1239–1245.

2014年全国微束分析标准化技术委员会表面化学分技术委员会年会于6月12日在中山大学测试大楼召开。全国各地的表面分析标准制定的专家齐聚一堂，共同讨论XPS、AES及TOF-SIMS国家标准的制定，并审查相关标准完成的进度。在去年的基础上，会议表决新的标准立项项目。相关工作取得重大进展，并且顺利达到了预订目标。 高德英特（北京）科技有限公司的陈文征先生、宋维先生和鲁德凤女士作为业界厂商的代表出席了此次会议。从设备厂商的角度对全国标准的制定给出建设性的意见。高德英特（北京）科技有限公司作为ULVAC-PHI在中国区域全权代表，负责其在中国的销售及售后服务。 ULVAC-PHI 为全球最专业的表面分析仪器制造商。公司专注于研发生产表面分析仪器，是唯一可提供四种表面成分分析设备的厂商，其产品包括光电子能谱仪（XPS），俄歇电子能谱仪（AES），飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）和动态二次离子质谱仪（D-SIMS）。PHI一直致力于将全面的表面分析技术知识在中国进行推广，通过协助举办全国表面分析会议、主办地方性的学会讲座及线上讲座，不遗余力的将丰富的表面分析技术与国内从事相关工作的技术人员分享。 ULVAC-PHI旗下的光电子能谱仪（XPS）约占世界份额的60%，其产品定位于高端XPS，性能被行业内专家学者认可，是目前唯一提供扫描聚焦型X-ray源的厂家，真正实现了XPS的微区分析能力。AES系统采用专利设计的筒镜式（CMA）能量分析器，实现高空间分辨率、高灵敏度的同时，避免了表面形貌对俄歇成像的阴影效应。TOF-SIMS独特的三重聚焦分析器（TRIFT Analyzer），能够最大限度的提高二次离子质谱的景深，对表面粗糙样品也可轻松处理。与此同时，ULVAC-PHI提供最高灵敏度四级杆式D-SIMS，可高效快速完成动态SIMS分析。

仪器信息网讯 2023年11月29-30日，第八届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2023）在浙江杭州成功举办。本届大会由中国仪器仪表学会分析仪器分会主办，吸引了全国500余位科技管理人员、专家学者和和仪器企业相关人员齐聚杭州，并组织了11个分论坛，聚焦分析仪器、生命科学仪器、电镜、半导体，以及核心零部件、临床诊断等主题。论坛现场分析仪器在集成电路技术发展中具有非常重要的地位。它们在材料分析、工艺监控、失效分析和研发支持等方面都发挥着不可或缺的作用，为推动集成电路技术的进步提供了强有力的支持。11月30日上午，由中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国科学院半导体所集成技术中心共同主办的“集成电路技术发展与分析仪器创新论坛”成功召开。中国科学院半导体研究所研究员 王晓东 主持会议上海精测半导体技术有限公司 周涛博士 致辞本次会议由中国科学院半导体研究所王晓东研究员主持，上海精测半导体技术有限公司周涛为会议致辞。致辞结束后，会议进入报告环节。报告人：杭州士兰微电子股份有限公司先进功率系统研究院院长 刘慧勇报告题目：芯片行业用到的量测和检测设备概览芯片制造过程必须经历多次量测(Metrology)和检测(Inspection)以确保产品质量，其中量测设备用于工艺控制和良率管理，要求快速、准确且无损；检测设备则对不同工艺后的晶圆进行无损的定量测量和检查，用以保证关键物理参数(如膜厚、线宽、槽/孔深度和侧壁角度等) 满足要求，同时发现可能出现的缺陷并对其分类，及时剔除不合格晶圆。报告中，刘慧勇院长介绍了芯片行业用到的量测和检测仪器分类标准、常用仪器介绍、行业全球情况和行业本土情况，并表示，芯片生产全程需要各种量测和检测仪器为其保驾护航，国产替代前景广阔。此外，刘慧勇还提到诸如椭偏仪、四探针测试仪、薄膜应力测试仪、热波仪、扩散浓度测试仪、少子寿命测试仪、拉曼光谱仪、二次离子质谱仪等工业上用量较少的仪器缺少关注。报告人：上海集成电路材料研究院性能实验室总监 王轶滢报告题目：提升分析检测能力，助力集成电路材料发展全球已将半导体产业视为战略资源，各国政府如美国、日本、韩国、欧盟与中国等纷纷推动半导体产业振兴相关政策，试图扶持本土半导体制造业以及加强与海外半导体企业合作。除先进半导体技术的研发投资外，供应链安全也是各国高度关注的重点。材料创新支撑集成电路发展，材料性能严重影响芯片质量，集成电路材料国产替代正当时。提升分析检测能力对集成电路材料的发展具有重要意义。王轶滢认为，集成电路产业发展历程中，分析检测技术在各里程碑时刻也发挥了重要作用。我国集成电路产业国产化进程逐渐向上游深入，集成电路材料目前自给率有所提升，但仍需要持续研发并提升质量。当前迫切需要完善系统全面科学的材料分析与检测体系，助力集成电路材料国产化打破基础制约因素。报告人：上海精测半导体技术有限公司产品经理 罗浒报告题目：FIB/SEM双束电镜在集成电路失效分析中的应用据介绍，聚焦离子束FIB是通过把离子束聚焦成纳米级光束 (5nm)，实现材料微纳加工的一种新技术。1978 年美国加州休斯研究所建立了世界上第一台镓液态金属离子源的FIB 加工系统，距今己有40多年的历史。FIB优异的加工性能搭配上SEM高分辨成像能力，其组成的双束电镜在材料形貌表征、微纳米结构加工、TEM样品制备、材料辐照改性、定点微区分析、3D微结构重构和IC芯片缺陷分析、修复等领域得到了广泛的应用。报告中，罗浒主要介绍了上海精测半导体技术有限公司电子光学部门相关产品，重点介绍了公司自主研发AeroScan Duo系列FIB/SEM双束电镜研发进展以及在科研、工业领域的应用情况。报告人：北京聚睿众邦科技有限公司市场总监 朱震报告题目：半导体检测与SEMI认证技术当前，半导体芯片已成为各行各业的核心“粮食”。而高集成度和高性能需要超高强度研发，其中检测技术是关键。半导体检测服务在产业链中至关重要，而半导体检测认证对良率提升价值巨大，决定成败。报告中，朱震分享了半导体检测技术概况、SEMI认证技术概况和项目情况介绍。报告人：中国科学院半导体研究所高级工程师 颜伟报告题目：测试分析仪器在半导体器件与芯片研发中的应用半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体的导电性能通过“掺杂”的方式人工调控。半导体内部有电子和空穴两种导电的载流子，从而可以将半导体分为P型半导体和N型半导体，它们之间可以形成PN结。报告中，颜伟介绍了半导体研发中用到的关键测试分析仪器以及飞秒激光时域热反射测试技术，并表示飞秒激光时域热反射测试技术有力支撑了热电相关的前沿和应用科学探索。报告人：中国科学院微电子研究所 屈芙蓉学生代讲报告题目：集成电路先进制程关键装备随着集成电路先进制程工艺的快速发展、器件尺寸的缩小以及新结构的采用，都将对制备工艺提出更高的要求，同时也对集成电路装备提出新的需求。集成电路先进制程关键工艺及设备主要包括了光刻设备、薄膜沉积和刻蚀工艺设备。其中原子层沉积（ALD）作为一种薄膜沉积技术具有优秀的台阶覆盖率、表面粗糙度和厚度控制能力，原子层刻蚀（ALE）相比于其他刻蚀工艺可以实现优秀的线宽、表面粗糙度、刻蚀均匀性、刻蚀深度和成分控制。报告主要介绍了课题组在ALD、ALE工艺及装备的研究进展及展望。本次“集成电路技术发展与分析仪器创新论坛” 将助力集成电路产业发展、探索国产仪器在半导体产业中的应用前景，激发创新思维，促进合作共赢，为分析仪器行业发展注入新的动力。随着技术的不断发展，国产分析仪器的种类和性能也在不断提高和完善，将为集成电路技术的持续创新提供了有力保障。

3D 打印技术是一种新型的快速成形(rapid prototyping)打印技术，其突出优点在于无需机械加工或 任何模具，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体（即“增材制造技 术”）,直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降 低生产成本，因此成为先进制造技术。 金属 3D 打印技术近年来发展迅速。然而，对于工业级金属 3D 打印领域，粉末耗材仍是制约该技术规 模化应用的重要因素之一。金属粉体材料是金属 3D 打印的原材料，与传统的减材制造方式相比，3D 打印几 乎不会造成金属材料浪费，而且这种“增材制造”直接成形的特点使得产品在生产过程中的设备问题大大 减少。2021 年 6 月 1 日，8 项有关 3D 打印的国家标准正式实施，其中包括金属粉末性能的表征方法（GB/T 39251-2020）。金属 3D 打印对于粉体的要求主要在化学成分、颗粒形状、粒度及粒度分布、流动性、循环 使用性等几个方面。除了化学成分以外，粒度和粒形及其分布是产品质量控制的关键，它将影响粉末的流 动性、密度等其它性能。 一、对 3D 打印金属粉的粒度粒形要求【1】： 1、金属粉体的粒度要求： 由于粉体是通过直接吸收激光或电子束扫描时的能量而熔化烧结的，所以  颗粒越小则比表面积越大，直接吸收能量多，更易升温，更有利于烧结；  粉体粒度小，颗粒之间的间隙就小，松装密度高，成形后零件致密度高。因此，有利于提高产品 的强度和表面质量；  但粉体粒度过小时，粉体易发生粘附团聚，导致粉体流动性下降，影响粉料运输及铺粉均匀。 所以，细粉、粗粉应该以一定配比混合，选择恰当的粒度与粒度分布以达到预期的成形效果。 2、对金属粉体颗粒形状的要求： 常见的颗粒的形状有球形、近球形、片状、针状及其他不规则形状等。  不规则的颗粒具有更大的比表面积，有利于增加烧结驱动；  球形度高的粉体颗粒流动性好，送粉、铺粉均匀，有利于提升产品的致密度及均匀度；图 1 理想的 3D 打印金属粉（左）和卫星化粉末（右） 理想的 3D 打印金属粉应该是接近于球形，但由于表面能的缘故，大颗粒与小颗粒往往吸附在一起 形成卫星粉（图 1），从而对粉体的许多性质都产生重要影响。合金的粉末制备主要是雾化法，减 少“雾化球型金属粉末”的卫星化【2】， 提高颗粒的球形度，降低表面粗糙度是一个重要研究课题。 因此，3D 打印金属粉体颗粒一般要求是球形或者近球形。二、当前对 3D 打印金属粉的粒度和粒形参数的主要测定方法及存在的问题：1. 粒度及其分布的测定： 3D 打印金属粉末平均粒度小于 50μm，但一般工艺过程是将细粉与粗粉配比使用，通过细粉填充到粗粉 的空隙中，提高熔融/烧结密度，改善打印质量，这就要求粒度测定仪器能够对宽分布的颗粒能够区分不同 的粒群。最新实施的 GB/T 39251-2020，采用目前最流行的激光衍射法粒度分析仪对粒度分布进行检测【3】， 通过等效体积直径的 D50，D10和 D90进行质量控制。然而，对于约为一个数量级的粒度分布宽度，由于基于瑞 利散射的激光衍射法的光散射强度会相差一百万倍，小颗粒的散射光极容易被大颗粒掩盖，且对离散的大 颗粒也不敏感【4】。即使对于具有窄分布的标准颗粒，将两种不同粒径的颗粒混合后，按照常规样品的测定 方法也只能得到单分布曲线和两种颗粒的平均粒度值。除非采用特殊的多峰模型，否则无法区分粒群（图 2）。图 2 用激光衍射法粒度分析仪测定 0.5μm 和 1μm NIST 标准颗粒混合物的粒度分布图 上图：按常规测量方法，在通用模型下测定得到的粒度分布图，为一个单峰； 下图：按厂家指定的只用于标准颗粒的多峰模型进行计算，可以分辨两种颗粒， 但残差增大了一倍，与实验得到光散射曲线吻合程度比通用模型差。自 2000 年以来，随着计算机技术的进步和视觉技术的迅猛发展，图像法对颗粒的粒度和形貌分析正在 成为趋势。它没有理论假设，不需要折射率和吸收率等参数，因此，能够准确地反映样品的真实粒度及其 分布，并且能对颗粒形貌进行定量分析，给出各种形貌分布图【7】。最新一代图像法粒度分析仪能够识别 0.2 μm 以下的小颗粒，在几分钟内完成数万颗粒的图像采集、统计处理，从而快速提供准确的粒径和粒形信息。 它是在获得每一个被成像颗粒的粒度或形状参数后，累加得到的粒度或粒形分布，因此其结果更加可靠， 更加接近真实，分辨率也更高（图 3）【4】。图 3 同一 3D 打印金属粉的激光衍射法（上）和图像法（中、下）粒度分析结果的比较 激光衍射法分析仪器：Mastersizer 2000；图像法分析仪器：Occhio 500nano XY 结果显示，大于 50%数量的颗粒小于 10μm（下图），但在上图中没有任何体现。2. 颗粒形状的测定： 对于金属粉末颗粒的形貌，目前一般通过扫描电子显微镜（SEM）定性分析（图 1）。但是 SEM 视野小 和检测的颗粒数有限的不足，而且制样繁琐，对粉体颗粒形貌的定量统计能力弱，对颗粒的球形度不能做出定量的评价。 最新实施的 GB/T 39251-2020 国家标准采用颗粒图像分析法分析颗粒形状【3】 ，这是一个极大的进步。 但是该标准的题目采用的是“动态颗粒图像分析法”，内容却是基于显微镜的静态图像法，产生了谬误。 显然，该标准的制定人员中缺少颗粒表征专业人士，并且标准的制定者也没有认真阅读他们所引述的“动 态图像法”国家标准。动态图像法由于颗粒的运动，对 10μm 以下的颗粒分辨率极低，造成大量颗粒漏检， 因此不适用于 3D 打印金属粉的粒度和形状分析，确实应该采用静态图像法进行分析。 一般而言，球形度佳，粉末颗粒的流动性也比较好，在金属 3D 打印时铺粉及送粉时更容易进行控制， 更易获得更高打印质量的零部件。GB/T 39251-2020 中有关颗粒球形度的定义，实际是 ISO9276-6 中的圆形 度（circularity）【5】。早已证明【6，9,11】，这个与周长有关的介观粒形参数是一个极其不灵敏的参数，其“优 点”是对 3D 金属打印粉的制造者来说可以获得很高的产品合格率，其缺点在于对于金属粉的使用者来说， 很难发现影响 3D 打印工件质量的真正原因。 根据 ISO9276-6，球形度的定量评价应分为宏观、介观和微观三个层级【5，6】。图 4 欧奇奥（Occhio）500nano XY 静态图像法粒度分析仪（左）及其内部结构（右） 用于干法分析的真空分散器可以很好地分散金属粉末【8】三、图像法技术分析粒度和形貌及其可靠性验证 基于图像的粒度测量技术是从计算机视觉领域中发展起来的新型非接触测量技术，它是把图像当作检 测和传递信息的手段而加以利用的测量方法。通过提取图像的特征，最终从图像中获取被测对象的实际信 息。图像法测量技术在精度、速度和智能化等方面具有很强的适应性，并且具有精度高、稳定性好、可计 数、可重复测量、唯一可准确体现 100%粒度（Dmax，D100）等特点。实验证明，由图像法得到的等效体积分布 （图 3）或等效面积分布（图 6）都比激光衍射法具有更加准确的粒度分布及分辨率，而且欧奇奥（Occhio） 微观粒形参数钝度（bluntness）和赘生物指数（outgrow）对于 3D 金属粉体的球形度和卫星化程度的定量 评价具有独特优势【2，6,11-13】。但是，与周长相关粒度参数（等效周长直径）和粒形参数（圆形度）却存在着 无法忽视的问题。 1、颗粒轮廓周长的确定及其对粒度和粒形结果的影响： 最新一代 Occhio 500nano XY 图像法粒度分析仪（图 4）的计算机视觉系统具有通过二维图像认知三维 环境信息的能力，可以更准确地表达颗粒大小。图像是由像素组成的，但像素的轮廓并不等同于颗粒的轮 廓。传统的图像法仪器提取颗粒的轮廓采取的 4C 或 8C 法，这种方法在低像素密度时计算得到的圆周长偏 低，在高像素密度时则偏高（图 5 左），因此，由周长得到的等效周长直径就会产生极大的偏差，并且对 圆形度（circularity）的评估也存在很大偏差（图 5 右）；而 500nano XY 采用 Crofton 算法则能在颗粒 像素数大于 200 时，准确评估颗粒周长、粒度和形状（图 5）【9】。Occhio 500nano XY 不是以传统显微镜为基础的静态图像分析仪器，采用的是蓝色脉冲光源，因此具有 更加低和灵敏的检测下限，可以达到 200nm 以下。对同一进口的优质 3D 打印金属粉进行分析比较，500nano XY 得到了双峰粒度分布图，峰值分别为 13μm 和 50μm，并且可以看到团聚的离散颗粒分布。因采用三维 双曲几何的克罗夫顿模型能更准确地确定每个颗粒的边界、曲率和周长，反映出了颗粒大小分布的细节（图 6）。而其它著名进口品牌的图像法粒度仪分析该样品，只能得到一个峰值 38μm 的粒度分布图，即使转化 成数量分布也看不到 10μm 左右的小颗粒群（图 6 右）。因此，用 500nano XY 评价 3D 打印粉更加灵敏、 更加准确、更加符合预期。实验表明，3D 打印金属粉的粒度分布可能是一个离散的分布（图 6 上），如果 为了获得感官愉悦的连续粒度分布而进行数据过滤，往往使粒度数据失真或丢失（如图 6 下，采用 11 点平 均法对曲线进行了平滑处理）。图 5 对半径 100 的圆盘进行一系列平移和旋转，在不同像素密度（从像素数 20 到 20000）时的图像用两种 方法进行粒度（左图）和粒形（右图）的评价【9】 左图：圆盘周长计算（真值=628）。其中 8C 内轮廓法在低像素密度时计算得到的圆周长偏低，在高像素密度 时则偏高；Crofton 方法平均值始终在 628 左右，并且随像素密度升高，标准偏差减小。 右图：不同像素密度与圆形度的关系（Circularity 真值=1）。使用 Crofton 方法时随像素密度升高，圆形度趋近 于 1，而 8C 内轮廓法得到结果则是介于 1.5 到 0.9 之间。2、圆形度（circularity）参数的灵敏性及其用于判断球形度的问题：圆形度因为与周长有关，所以也曾被称作周长球形度【6】 。它在 GB/T 39251-2020 成为判断球形度的唯 一粒形参数。然而，这个参数极其不灵敏，即使颗粒呈正方形，其圆形度还有 0.886（88.6%），甚至三角 形也有 77.7%的高值（图 7a）。图 7b 显示，圆形度值基本无法区分 2:1 的椭圆和圆之间的形状区别。Pirad比较了被普遍当作球形度使用的介观参数圆形度和微观参数钝度，用它们分别表征 Krumbein 从等级 1（10%） 到 9（90%）的标准形状颗粒（图 7d）。可以看出（图 7c），圆形度无法区分从 0.6 到 0.9 的颗粒形状，甚至 与 0.4 和 0.5 也差别不大；而钝度与标准形状分级基本呈线性关系，比圆形度要灵敏得多【11】 。圆形度是椭圆度和粗糙度的函数【14】 ，但在周长轮廓数字化过程中因分辨率低，误差大【9】，粗糙度被忽略，造成了圆形 度参数的不灵敏。因此，对于涉及周长的粒度和粒形参数的使用要特别小心。因为灵敏度差，若以圆形度 （Circularity）作为球形度质量指标，则总能显示出很高的合格率，根本无法代表工业上真正关心的颗粒球 形度【6，11】。图 6 对某进口优质 3D 合金打印粉进行粒度分布测定（等效面积分布）。左：基于体积；右：基于数量 上图：500nano XY 的测定结果，得到双峰粒度分布图，峰值分别为 13μm 和 50μm，并可看到离散颗粒分布。 下图：某一进口著名品牌的测定结果，只能得到一个峰值 38μm 的粒度分布图。数据进行了 11 点平均过滤。四、用于 3D 打印金属粉的典型粒度和形状分析参数 形状描述中的常见问题是如何判断形状描述方法的质量。不是所有的方法都适用于各种形状和应用。 国际标准中给出了形状描述方法的评估标准【10】： ——可达性（Accessibility）：用来描述根据计算机存储要求和运算时间计算形状描述参数的容易程度； ——能力范围（Scope）：指可通过该方法描述的形状类别； ——唯一性（Uniqueness）：描述形状和形状描述符之间是否存在一对一的映射关系； ——稳定性和灵敏度（stability and sensitivity）：形状描述参数对形状“微小”变化的敏感程度。 球形度是颗粒的重要特性，但它不是一个参数，而是至少应该包括宏观、介观和微观描述的一组参数【6】。 根据实践，我们推荐的球形度分析参数如下：参数分类推荐的球形度评价参数归一化粒度参数（等效直径）等效体积直径，等效面积直径宏观形状几何描述参数（直径）内径，最小外接圆直径，费雷特直径宏观形状比例描述参数椭圆度、长宽比、无规度介观形状描述参数圆形度、Wadell 圆润度、坚固度微观形状描述参数钝度，赘生物指数图 7 圆形度（circularity）的灵敏性及其和其它粒形参数的关系 a. 圆形度的定义及规则几何形状的评价值。 b. 不同长宽比的一系列椭圆及其圆形度评价值【11】。 用圆形度和钝度曲线（c）分别表征克鲁宾（Kunbbein）从 10％到 90％的颗粒形状图表（d）【11】微观形状参数钝度（bluntness），由于其在图形计算机数字化过程中的鲁棒性，在每个颗粒只有 5000 个体积像素的分辨率下，也可以清楚地测量出明显的差异【12】，具有极为出色的分辨力，并且灵敏度高，可 靠性强。这是与 circularity 参数（圆形度）的最大区别【11】。因此，钝度参数在二维颗粒图像处理中成为目前 颗粒球形度表征的最佳参数【9】，并且已经成功地应用于 3D 打印金属粉的表征【13】。 图 8 是某国产 3D 打印金属粉（样品 A）的钝度分布图。该样品具有极宽的钝度分布，峰值钝度为 67%， D50（P50）只有 62.38%。通过与相应钝度的颗粒形状图片对比可知，只有不到 50%的颗粒球形度较好或属 于类球形颗粒，但还有一半体积的颗粒棱角较多或已经卫星化（卫星粉）。图 8 某国产 3D 打印金属粉的钝度分布图及对应的颗粒形状。右上角为原始成像图片之一。图 9 广西产钨粉赘生物指数分布图 表示方法：0：没有 50%: 有一个；66%：有两个；75%：有三个3D 打印金属粉末分为单质金属粉末和合金粉末。单质金属粉末的制备有还原法和电解法。合金的粉末 制备主要是雾化法。雾化法得到的球形颗粒的主要缺陷是容易卫星化，即颗粒与颗粒的粘连，大颗粒与小 颗粒粘连以及颗粒表面存在未成形的不规则浆料残渣。欧奇奥赘生物指数（Outgrowth）就是定量评价球形 粉末卫星化程度的非常简单和实用的方法，可以清晰地给出球形颗粒和卫星化颗粒（有赘生物）比例及其严重程度（即赘生物比例或数量，图 9）。 用 5oonano XY 对 4 微米以下的细粉进行专门分析。分析表明，即使这么小的颗粒，也存在卫星化现象。 将样品 A 的卫星化颗粒全部过滤，其粒度变化如图 10 左中蓝色线条所示呈离散分布，颗粒数量减少了 3/4， 但圆形度极大地提高（图 10 右）。图 10 3D 打印合金粉过滤掉卫星粉前后的粒度分布变化图和圆形度变化分布图 图左：过滤前后的等效面积直径分布图；图右：过滤前后的圆形度分布图及过滤后保留的颗粒形状。红色：滤前；蓝色：滤后五、 总结 3D 打印合金粉的粒度分布是进行质量控制和评价的重要参数，优质的打印粉应该细粉和粗粉以一定配 比混合，但是因其原理限制，激光衍射法粒度分析仪不能正确给出两个粒群的分布。欧奇奥 500nano 系列 代表图像法粒度粒形分析的最高水平，全自动变焦，无需镜头拼接, 给出最真实的分析结果，干法分析范 围覆盖 0.2μm - 3000μm，使我们对 0.2 至 4 微米的 3D 打印合金细粉有了全新认识。 球形度是颗粒的重要特性，但它不是一个参数，而是至少应该包括宏观、介观和微观描述的一组参数。 微观粒形参数包含了宏观和介观参数的信息，能正确反映颗粒轮廓形状的光滑或粗糙程度。钝度是颗粒球 形度表征的高阶粒形参数，它包含了类球度和圆润度两个参数的特征，钝度高表明颗粒既圆又光滑；赘生 物指数则可以反映球体颗粒的卫星化程度，定量给出分散的球体和粘连球体的各自比例，以及粘连球体附 着微粒的数量及所占比例，可直接用于 3D 打印粉的工艺评估和质量控制。因此，钝度及赘生物指数是 3D 打印合金粉颗粒形貌评价中不可或缺的微观形状定量参数。其它粒形参数如椭圆度，也可以和粉体的流动 性和堆积密度建立起函数关系【14】。参考文献： 1、 吴晟霖. 3D 打印金属原料粉体的要求. 中国模具网. 2017-12-13 2、 杨正红. 卫星化粉末(颗粒)及其微观形态表征参数. 第九届全国颗粒测试学术会议暨现代颗粒测试技术发展与应用研讨 会论文集, 2013( 贵阳). 43-46 3、 GB/T 39251-2020. 增材制造 金属粉末性能表征方法, 5.3 & 5.4. 2021 年 6 月 1 日实施 4、 徐喜庆，杨正红. 激光衍射法粒度分析的准确性及其与图像法分析结果的比较. 仪器仪表与分析监测. 2020,4:26-32 5、 ISO 9277-6:2008(E). Representation of results of particle size analysis —Part 6: Descriptive and quantitative representation of particle shape and morphology.2008. 6、 李叶, 殷喜平, 杨正红. 颗粒球形度的表征、分级及其应用. 现代科学仪器. 2020, 3:61-69 7、 杨正红，孙志昂，高岩， 王莘泉. 静态图像粒度粒形分析方法对氧化铝颗粒的测定研究. 现代科学仪器. 2019 (5) 51-55+66 8、 杨正红 , 欧阳亚非 . 静态图像粒度分析中真空分散器原理和分散效果解析 . 现代科学仪器 .2019,1:65-68 9、 Pirard E , Dislaire G . Robustness of Planar Shape Descriptors of Particles. Proc. Int. Assoc. Math. Geol. Conf. Toronto, CA，PUB_2005_01 10、ISO 9277-6:2008(E). Representation of results of particle size analysis —Part 6: Descriptive and quantitative representation of particle shape and morphology.2008. 11、Pirard. E. and Dislaire G. Sensitivity of particle size and shape parameters with respect to digitization. Procedings 13 Int. Congress for Stereology. Beijing 2011 12、Pirard, E.et al, Shape processing and analysis using the calypter. Journal of Microscopy. 1994. 175(3):214 – 221. 13、GAO, Chao-feng. Et al. Characterization of spherical AlSi10Mg powder produced by double-nozzle gas atomization using different parameters. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019, 29(2), 374-384. 14、杨正红. 欧奇奥粒度和形貌分析在化肥质量控制中的应用. 化肥工业, 2019(2), 6-11作者：杨正红仪思奇（北京）科技发展有限公司总经理（注：本文由杨正红老师供稿，不代表仪器信息网本网观点）

10月15日，水利部“948”项目管理办公室在天津主持召开会议，验收通过了海委承担的水利部“948”项目——“3D激光地貌分析仪”项目。海委副主任户作亮出席验收会。　　会议听取了项目承担单位的工作汇报和成果介绍，观看了现场演示，审阅了有关技术资料，进行了技术讨论，认为该项目提供的验收资料完整齐全，组织管理规范，经费使用合理，符合验收的有关规定和要求，全面达到了合同目标要求，同意通过验收。　　“3D激光地貌分析仪”项目借助德国3D激光地貌分析仪，针对海河流域水土流失特点，通过对土石山区和黄土丘陵区典型小流域进行微地貌监测，分析地表高度变化、坡度变化、粗糙度变化，得出微地貌变化与水土流失关系的科学结论，进而归纳出精准观测坡面水土流失情况的新方法，为研究不同类型区水土流失规律提供了技术支撑。同时，通过对设备安装调试、数据处理等方面进行的改进和完善，保证流域微地貌监测的精度，为该仪器在水土流失监测中推广应用奠定了基础。　　水利部水土保持监测中心、松辽委水土保持监测中心站、中水北方勘测设计研究有限责任公司和海委的有关专家参加验收。

石墨烯等二维材料的载流子迁移率高、光-物质相互作用强、物性调控能力优，在高带宽光电子器件领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。当前，发展与主流半导体硅工艺兼容的二维材料集成技术受到业内广泛关注，其中首要的挑战是将二维材料从其生长基底高效转移到目标晶圆衬底上。然而，传统的高分子辅助转移技术通常会在二维材料表面引入破损、皱褶、污染及掺杂，严重影响了二维材料的光电性质和器件性能。因此，实现晶圆级二维材料的无损、平整、洁净、少掺杂转移是二维材料面向集成光电子器件应用亟待解决的关键问题。　　针对这一难题，北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与国防科技大学秦石乔、朱梦剑课题组合作，设计了一种梯度表面能调控（gradient surface energy modulation）的复合型转移媒介，可控调节转移过程中的表界面能，保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底（SiO2/Si、蓝宝石）的干法贴合与无损释放，得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜，展示了均匀的高迁移率器件输运性质，观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应，并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件，在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性，也适用于其它晶圆级二维材料（如氮化硼）的转移。研究成果以“Integrated wafer-scale ultra-flat graphene by gradient surface energy modulation”为题，于9月15日在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications 2022, 13, 5410）。　　文章指出，二维薄膜材料从一表面到另一表面的转移行为主要由不同表界面间的能量差异决定。衬底的表面能越大，对二维薄膜有更好的浸润性及更强的附着能，更适合作为薄膜转移时的“接受体”；反之，衬底的表面能越小，其更适合作为薄膜转移时的“释放体”。因此，作者设计制备了表面能梯度分布的转移媒介【如图1，聚二甲基硅氧烷(PDMS)/PMMA/冰片】，其中冰片小分子层吸附在石墨烯表面，有效降低了石墨烯的表面能，保证石墨烯向目标衬底贴合过程中，衬底的表面能远大于石墨烯的表面能，进而实现良好的干法贴合；另一方面，转移媒介上层的PDMS高分子膜具备最小的表面能，能够实现石墨烯的无损释放。此外，该转移方法还有以下特点：PDMS作为支撑层可以实现石墨烯向目标衬底的干法贴合，减少界面水氧掺杂；容易挥发的冰片作为小分子缓冲层能有效避免上层PMMA高分子膜对石墨烯的直接接触和残留物污染，得到洁净的石墨烯表面；高分子PMMA层的刚性使得石墨烯转移后依旧保持超平整的特性。图1 晶圆级二维材料的梯度表面能调控转移方法　　基于梯度表面能调控转移的石墨烯薄膜具备无损、洁净、少掺杂、超平整等特性，展现出非常优异的物理化学性质（如图2）。转移后4英寸石墨烯晶圆的完整度高达99.8%，电学均匀性较好，4英寸范围内面电阻的标准偏差仅为6%（655 ± 39 Ω/sq）。转移到SiO2/Si衬底上石墨烯的室温载流子迁移率能够达到10000 cm2/Vs，并且能够观测到室温量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应（经氮化硼封装，1.7K）。基于SiO2/Si衬底上4英寸石墨烯晶圆，成功构筑了热电子发光阵列器件，在较低的电功率密度下（P = 7.7 kW/cm2）能够达到较高的石墨烯晶格温度（750K），并在近红外波段表现出显著的辐射热效应（如图3）。　　图2 梯度表面能调控转移的石墨烯晶圆。（a）无损转移到SiO2/Si衬底上高完整度4英寸石墨烯晶圆；（b）超平整石墨烯与粗糙石墨烯褶皱数目的对比（5×5 μm2范围内）及典型的原子力显微镜图片对比（内嵌图）；（c）转移后4英寸石墨烯晶圆的面电阻；（d）梯度表面能调控与传统湿法转移的石墨烯的电学转移曲线对比；（e）转移到SiO2/Si上的石墨烯在不同温度下的霍尔曲线及室温量子霍尔效应；（f）转移后石墨烯（氮化硼封装，1.7 K）的朗道扇形图，表现出分数量子霍尔效应。　　图3 晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件。（a）石墨烯热电子发光示意图；（b）基于4英寸晶圆石墨烯的热电子发光阵列；（c）石墨烯热电子发光阵列的光学显微镜照片；（d）器件在电功率密度为3.0 kW/cm2时的红外照片；（e）器件在不同电功率密度下的辐射光谱；（f）石墨烯晶格温度随电功率密度的变化。　　此外，梯度表面能调控转移方法可作为晶圆级二维材料（石墨烯、氮化硼、二硫化钼等）向工业晶圆转移的通用方法，有望为高性能光电子器件的集成奠定技术基础。　　该论文的共同通讯作者为北京大学彭海琳教授和国防科技大学秦石乔教授、朱梦剑副研究员。共同第一作者是北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生高欣、北京大学化学学院博士毕业生郑黎明、国防科技大学前沿交叉学科学院罗芳博士、北京大学化学学院博雅博士后钱君。其他主要合作者还包括北京大学化学学院刘忠范教授、北京大学材料学院林立特聘研究员、北京石墨烯研究院尹建波研究员和孙禄钊研究员、及长春工业大学高光辉教授等。　　该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京分子科学国家研究中心、腾讯基金会等项目资助，并得到了北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室（MMNL）仪器平台的支持。　　原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33135-w

2017年7月，美国康塔仪器正式发布革命性高通量比表面积分析仪Autoflow。作为基于动态法技术设计的革命性高通量比表面积分析仪，Autoflow在采用单点法或多点法比表面积计算时使用了不同的标准方法（如BET 和STSA），分析更为简单快速，最高可实现每小时对36个不同样品的完全独立分析。其具有极宽的分析范围，可实现微孔材料面积分析和孔体积表征。 通过对1-3个独立分析站进行任意组合，Autoflow比表面仪完全可以满足您测试分析通量的需求。多种革命性技术的采用，使每个分析单元都可获得更精准的结果:(a) 内置高精度质量流量计，无需预配混气(b) 康塔自主创新开发的基于MEMS技术的热导池检测器，使检测器具有超高的稳定性 (c) 具有可准确定义操作的程序协议，自动化更高(d) 无需真空泵，免除了噪音以及泵的维护和泵油不足的影响 (e) 无需再花费时间进行死体积的测试 (f) 无需非理想校正因子 (g) 无累积误差，因为每个数据点的测试与其他点相互独立 AutoFlow BET比表面分析仪的所有测试分析是以STP条件为基准，因此无需校准且不受环境因素影响。革命性的仪器设计和智能控制软件让操作更为简单友好，也使它成为生产线质控和研发实验室分析中极为经济、快速、可靠的理想之选。 精准、快速的比表面积评价分析AutoFlow 比表面分析仪不到15分钟就可以完成一个3点BET的测试。多达3个的独立操作单元的完美灵活组合可持续实现高通量的测试分析。同时仪器可以使用氮气或者氪气作为吸附质，使用氦气作为载气进行样品的分析。AutoFlow 的气路设计也非常具有优势，可以同时连接3种不同的气体，从而实现相当宽范围的比表面积的快速分析。AutoFlow BET+TM采用独立的样品制备单元模块，采用流动法脱气，可以多阶段程序控温进行加热。每个单元可同时进行3个样品的独立加热脱气预处理。最终可实现独立而连续的高通量样品制备。 美国康塔仪器美国康塔仪器(Quantachrome Instruments)被公认为是对样品权威分析的优秀供应商，它可为实验室提供全套装备及完美的粉末技术，及极佳的性能价格比。康塔公司不仅通过了ISO9001及欧洲CE认证，也取得了美国FDA IQ/OQ认证。作为开发粉体及多孔材料特性仪器的世界领导者，美国康塔仪器产品涵盖比表面、物理吸附、化学吸附、高压吸附、蒸汽吸附、竞争性气体吸附、真密度、堆密度、开/闭孔率、孔隙率、压汞仪、大孔分析、微孔分析、滤器分析等诸多领域。 康塔仪器不仅受到科学界的青睐，装备了哈佛、耶鲁、清华等世界各个著名大学，而且已经向全世界的工业实验室发展，以满足那里开发和改进新产品的研究与工艺需求。工厂中也依靠康塔仪器的颗粒特性技术更精确地鉴别多孔材料，控制质量，或高效率查找生产中问题的根源通过颗粒技术使产品上一个台阶，在当今工业界已成为一个不争的事实。 康塔克默仪器贸易（上海）有限公司作为美国康塔仪器公司在中国的全资子公司。集市场开发、仪器销售、备件供应、售后服务和应用支持于一体，它拥有国际水准的标准功能、形象和硬件配套设施，包括上海和北京的应用实验室和应用支持专家队伍。康塔克默仪器贸易（上海）有限公司使美国康塔仪器几千家中国用户同步享受国际品质的产品和服务，将掀开美国康塔仪器公司在中国及亚太地区的全新篇章！