高速颗粒粉末缺陷分析去杂扫描仪

近日，卡尔帕斯（塑料黑点缺陷扫描仪厂家）总部传来消息，用于检测塑料树脂黑点和PVC黑点杂质的产品在一台机上自由切换的技术完美解决。 塑料树脂粒子表面外观上会出现黑点、黑斑点，甚至整颗都是色粒，将粒子快速挑选出来并进行分析是几乎每个工厂质检部门都希望的事情，用人眼按照现行国标1公斤的方法，量太大，重复性差，颗粒外观仪器法国家标准在2016韵鼎公司承办至今仍在推荐，黑点缺陷扫描仪检测技术也越来越好，快速、重复性高。 PVC粉末中也经常存在黑点或杂质，很多生产厂在经过对比后，选择卡尔帕斯黑点缺陷扫描仪的产品。 有些客户两种产品都有，虽然原来的技术也是一台主机就可以测量塑料粒子和PVC粉末的黑点外观，但需要更换备件，现在两者的一体化设计让这类客户非常方便测试。 到目前为止，卡尔帕斯黑点缺陷扫描仪产品多模块化的设计可以自由组合完成客户任意对颗粒或粉末样品中黑点、黑斑点、色粒、纤维、拖尾、连粒及塑料膜上鱼眼的快速测量、评估。

碳纳米管制成的可弯曲太赫兹扫描装置　　据美国电气与电子工程师协会(IEEE)网站14日报道，日本东京工业大学川野由纪夫(音译)和同事利用碳纳米管研发出首个可移动、可弯曲、可穿戴的太赫兹扫描仪，能对包括人体在内的三维卷曲物体进行成像检测。相关研究细节发表在《自然光学》杂志网络版上。　　太赫兹射线对应的频率范围在电磁光谱的红外和微波之间，能穿透几乎各种材料且不会造成损害，因此，太赫兹摄像头在非侵入性高分辨率成像领域运用潜力广泛，可检测暗藏的武器、识别爆炸物及检查机械部件缺损等。　　但传统太赫兹成像技术用不可弯曲的材料制成，只适用于检测平面样本，难以对大多数三维卷曲结构进行扫描，很多安检场所使用的太赫兹扫描仪需旋转360° 才能拍摄到人体各个角度，这使得安检系统体积过于庞大。　　川野和同事利用碳纳米管薄膜设计研制出的首个可弯曲太赫兹成像装置，能在室温下探测到频率在0.14到39太赫兹范围内的所有射线，并且可包裹起来方便携带。利用这种成像仪，他们成功检测出隐藏在多张纸下的纸屑和锗盘堆中的金属线圈，并找出塑料盒内潜藏的一块口香糖。他们还识别出塑料瓶内的金属杂质和注射器上的细微裂口。上述结果表明，新太赫兹扫描仪可用在工业企业中对非平面产品如塑料瓶和药品进行快速和多角度检测。　　另外，他们开发出可穿戴扫描仪并成功检测到人手发出的太赫兹射线。川野认为，不需外来太赫兹射线就能给一只手成像，是太赫兹扫描仪向医学运用迈出的重要一步，未来可用来检测癌细胞、汗腺和虫牙等各种健康问题，实时监控自身日常健康状况。　　川野表示，接下来他们会将这些新太赫兹成像仪和信号识别电路与无线通信装置一起集成到单个芯片上，从而开发出高速太赫兹监控系统。之后会启动实时医用监控设备的开发工作。

大飞机制造与维护是航空产业链关键一环，守护国产大飞机冲上云霄的背后，正是一大批“专精特新”的中坚力量，顺应新时代的产业变革，坚持科技攻关、协同创新，持续塑造航空工业发展新动能新优势。中共中央政治局委员、国务院副总理张国清在上海调研制造业发展期间，深入走访中国商飞创新中心、实验室和工厂车间，他指出，制造业是立国之本、强国之基，要扎实推进新型工业化，坚定不移建设制造强国，为构建新发展格局、推动高质量发展提供坚实支撑。此前，思看科技与中国商飞旗下上海飞机制造有限公司开展合作，产品成功应用于“C919大飞机”项目，获得客户高度评价。在现代航空工业中，飞机作为大型、复杂的高精密工业产品，对其零部件生产制造和日常周期性维修检测的要求高。借助三维扫描仪可以更好地应对飞机复杂曲面、涡轮叶片、死角等传统方案难以检测部位的测量需求，实现对飞机的无损检测。思看科技产品已进入中国商飞、航空工业集团、中国科学院空间应用工程与技术中心、中国科学院微电子研究所、南京航空航天大学等知名企业和研究机构供应链，并被用于航空航天产品及系统设计、高精度零部件检测、虚拟装配、产品维护、维修和检测改造等主要生产环节。01 优化设计，缩短研发周期设计优化是航空产品的研发过程中的一个关键环节。思看科技三维扫描技术能够快速获取物体的三维数据，并生成高精度的数字模型，完整还原机身和配套设施的结构尺寸，为飞机及其零部件的二次开发和设计改良奠定基础。此前，思看科技SIMSCAN三维扫描仪全程参与阅众航科驾驶舱座椅导轨生产制造环节的测量工作，助力阅众航科填补了云南民航零部件设计制造行业空白，推动民航制造产业高质量自主发展。SIMSCAN扫描仪凭借其高精度、高效率、便携式的测量特性，以及出色的光亮表面处理能力，有效解决了项目中三维孔心距、光亮表面和曲面R角测量等难题，辅助阅众航科成研发出了性能优越、成本低廉的驾驶舱导轨产品。随着国内航空市场的快速发展，对零部件的需求日益多样化。三维扫描技术作为一种先进的测量手段，在解决复杂零部件测量难题、提高产品质量和生产效率方面具有重要作用。02 精确测量，提升制造精度航空零部件产品的制造过程中，对零部件的精度要求极为严格，且航空发动机和零部件通常具有大型、高精密、高度复杂、异形结构多等特性，指标参数众多且评价体系复杂，传统的测量手段已无法满足现代制造的需求。思看科技的三维扫描技术能够提供高精度的测量解决方案，通过非接触式扫描，对复杂零件进行全面数据采集，不仅提高了零部件的制造精度，还有效降低了返工率和废品率，大幅提升了生产效率。航空铸件往往造价昂贵，在加工前都需要进行余量检测，以保证余量充足，降低废品率。以航空异形流道铸造毛坯件检测为例，流道类零件由于气密性要求极高，往往空间结构紧凑复杂且厚度不均，导致铸件质量和尺寸精度控制难度非常大。客户以往通过测量室测量，只能测得各被测点的坐标值，无法获取完整型面的三维数据。此外，测量环境方面也有诸多限制，不方便在车间现场进行测量，需要人工搬运工件至测量室，测量过程耗时耗力，效率较低。使用激光三维扫描仪对流道铸件表面进行全面扫描，提取出铸件表面的各种特征，如凹凸、曲率、倾斜度等，得到精确几何形状和尺寸信息。根据余量检测的结果，生成准确的色谱偏差值报告，指导后续进一步的加工调整。03 机身及零部件的虚拟装配在飞机机身和发动机等部位的装配过程中，会涉及到来自不同厂商生产的设备、部件等的装配，因此对不同设备、部件之间的尺寸、形状、位置等参数的精度和匹配度要求高。在各个部件出厂前，飞机总装部门通过借助3D扫描仪对其进行扫描，提前获得各个零部件的高精度三维模型数据并进行虚拟装配，掌握机身部件的匹配度，以提升真实装配过程的一次成功率，帮助飞机制造商提高生产效率和质量。 01飞机舱门装配间隙检测借助三维扫描仪扫描飞机舱门，获取外表面高精度完整数据，通过软件即可直观分析出舱门跟机身的面差，保证飞机在后期飞行过程中受气流的影响，增强的飞行的安全性。02航空发动机管路检测航空发动机管路轮廓复杂，装配前需要进行装配精度检测。受制于有限的空间环境，检测工作往往比较困难，测量效率低且精度差。凭借三维扫描仪的灵活便携，可以携带至作业现场进行测量，减少了数据采集的成本。将扫描数据与理论位置进行对比，偏差值一目了然，装配人员可以根据检测情况及时调整装配位置，大幅提升管件装配效率和质量。04生产制造质量控制质量控制是航空制造中的重要环节，生产过程中对关键部件进行实时扫描和检测分析，可以及时发现并纠正潜在的质量问题。以航空雷达罩三维检测为例，雷达罩为光滑的全曲面外形，以往是通过模具来保证产品质量，但在生产过程中产品出现变形或者收缩等瑕疵问题，却没有很好的检测手段，借助三维扫描仪则可以很好地解决这一测量难题。三维扫描仪以及探测式光笔非常适合用于检测飞机外表面机械紧固件的安装情况。通过高效精准地测量大量紧固件，并生成全面的数据可视化检测报告，为后续工作提供精确的数据支持。05 数字化检修，助力安全飞行航空产品的维护和维修同样需要保证高精度和高效率。在检测由于工作条件、极端天气、飞鸟撞击等原因导致的机身及零部件凹痕、缺陷或表面破损时，依靠普通的检测方式耗时长，检测效率低。01叶片叶形检测由于叶片工作条件非常恶劣，冲击、摩擦、高温和冷热疲劳等，很容易导致叶片产生裂纹、凹陷，从而给运行安全带来极大的隐患。因此需要定期对叶片进行检测，以监测形变情况进一步指导叶片矫型。借助三维扫描仪沿着叶片表面进行扫描，精准获取每个叶片的几何尺寸，并结合配套的检测软件进行曲面分析，得到精准的型面误差及缺陷值，辅助工作人员评估叶片缺陷情况，并指导进一步加工矫正。02发动机唇口检测在飞机使用过程中，容易导致发动机唇口发生形变甚至损坏， 需要及时进行修复以避免造成安全事故。但由于唇口体积较大，且一般设计为圆滑过渡的变截面抛物线形状，生产商不会提供原始数据，维修人员通过手工测量获取数据进行修复的难度较大，需要耗费大量时间，且无法保证精度。思看科技的3D数字化解决方案通过快速扫描唇口，获取唇口的高精度三维数据，再基于客观标准对缺陷处进行量化分析和自动记录，实现表面缺陷的有效识别和分析，协助MRO制定相应的维修方案，相较于传统检测方式，大幅提升了检修效率。03飞机机翼检测飞行过程中，机翼上下方的气流对机翼产生的压强致使机翼发生形变，机翼的变形会显著影响飞机的空气动力性能，因此定期检修至关重要。传统的方法是根据经验者设置标准，记录该机翼的累计飞行时间，若飞行时间达到一定量后，就需要更换机翼，使得资源利用率低下。思看科技三维扫描仪能够高效采集机翼的三维数据，将数据与机翼的数模进行对比，计算出飞行后发现的形变量以及关键部位的尺寸偏差值，为维护决策提供精准、全面的数据支持。随着智能制造的不断发展，思看科技三维数字化技术也在航空领域得到广泛的应用，凭借高精度、高效率、便携性和智能化的优势，为航空工业产品及部件的质量控制、性能评估及生产加工提供可靠的数据支持。思看科技一直致力于为客户提供专业的三维视觉测量解决方案，面向未来，思看科技将在技术和产品方面持续创新，以不断革新的3D数字化技术赋能航空工业高质量发展，为智慧航空保驾护航。

2021年6月1日，《增材制造 金属粉末性能表征方法》（GB/T 39251-2020）[6]正式实施， 该标准中明确要求按照《粒度分析 图像分析法 第2部分:动态图像分析法》（GB/T 21649.2- 2017）[3]来检测并计算金属粉末颗粒投影的球形度值。早在2018年，德国最大的学术组织德 国工程师协会（Verein Deutscher Ingenieure，VDI）在《Additive manufacturing processes, rapid manufacturing Beam melting of metallic parts Characterisation of powder feedstock》（VDI 3405 Part 2.3）[13]中已将动态图像分析法列为增材制造金属粉末粒度及粒形分析的首选方法；美国材料试验协会（American Society of Testing Materials，ASTM）在《Additive manufacturing — Feedstock materials — Methods to characterize metal powders》（ASTM 52907:2019）[12]中， 也将动态图像分析法列为金属粉末粒度分析的方法之一。此次GB/T 39251的实施，代表着我国在金属粉末表征领域与国际同步。 自1999年动态图像法被发明至今已有22年的发展历程，技术层面已经十分成熟，得益于其“所见即所得”的直接测量方法，如今在亚微米-毫米尺度内正被越来越多的用户推崇， 用于颗粒粒度与粒形表征。本文使用图像分析法，激光衍射法和筛分法分别测量了金属粉末的粒度与形状，从形状分析灵敏度、与传统方法对比以及对大颗粒的检测灵敏度等方面对测量结果进行了对比分析，论证了图像分析法在该领域的应用优势。 1. 动态图像法分析原理说明：1 分散态的颗粒；2 颗粒运动控制装置；3 测量区域；4 光源；5 光学系统；6 景深；7 图像采集 设备；8 图像分析设备；9 显示 图1 动态图像法流程图 动态图像分析流程：粉末样品在（2）颗粒运动控制装置的控制下，均匀分散地进入（3） 测量区域，（4）光源发射的可见光经（5）光学系统转变为平行光，平行光照射到粉末颗粒 后形成的颗粒投影被（6）图像采集设备拍摄捕捉，颗粒图像传输至（8）图像分析设备，统 计分析得到最终结果（9）。图2 基于双摄像头成像技术的Microtrac MRB动态图像分析仪Camsizer X2，分析范围0.8μm-8mm 2 . 动态图像法在增材制造领域的应用优势 增材制造金属粉末粒度一般在20μm-80μm之间并且分布尽可能窄，同时卫星颗粒、非球形颗粒、超大颗粒或熔结颗粒的含量应尽可能低，以提高粉末烧结性能并且避免成型缺陷。 另外，3D打印过程中仅有少部分粉末用于部件成型，另有大部分粉末需要回收利用，回收粉末是否仍然满足打印质量要求是金属粉末质量检测的重要课题。传统方法一般使用筛分法或 气流分级法分级金属粉末得到所需粒度段，使用激光衍射法和筛分法测定金属粉末粒度分布，使用扫描电镜观察金属粉末球形度。 2.1 快速准确定量分析颗粒形状 利用气雾法在不同生产条件下得到原始粉末，并使用筛分法筛选出＜60μm的1#与2#合 金粉末，使用SEM扫描电镜观察1#与2#合金粉末，得到图3样品图片，使用动态图像分析仪 Camsizer X2检测1#与2#合金粉末，得到图4的粒度分布与粒形分布曲线。图3 1#、2#合金粉末的扫描电镜图像图4 1#与2#合金粉末的粒度频率分布曲线（左）与球形度曲线（右）分析仪器：Microtrac MRB德国麦奇克莱驰 Camsizer X2 如图4所示，1#与2#样品粒度分布几乎完全重叠，但其球形度SHPT分布曲线呈现明显差 异，其中1#样品SHPT曲线整体更靠近右侧，表明1#样品的颗粒形貌更加规则。 表1 具有相同粒度分布的两个金属粉末样品的动态图像分析结果从表1中可知，1#与2#样品的D10、D50、D90值偏差仅有1μm左右，使用激光粒度仪根 本无法检测出两个样品的差异；使用SEM观察颗粒形状，如图3所示，虽然直观感觉1#样品 的形貌比2#样品更加规则，但SEM无法量化表征粒形数值，只能作为参考展示和定性分析； 使用动态图像法检测两个样品，球形度SPHT平均值分别为0.9166和0.8596，如果把球形度值 0.9作为球形颗粒认定标准的话，1#与2#样品SPHT＞0.9的球形颗粒占比分别为65.88%和 38.02%。动态图像分析仪仅用时4-5分钟，就统计了超过1000万颗颗粒信息，得到极佳的具 有统计代表性的结果。 2.2 粒度粒形同步分析 Microtrac MRB动态图像分析仪Camsizer X2采用两个420万像素的高分辨率摄像头，每 秒钟可拍摄超过300张图像，软件统计每一张图像中的每一颗颗粒粒度及形状数据。 使用Camsizer X2检测金属粉末得到颗粒投影原始灰度图像，如图5所示，使用图像分析 功能提取出两颗颗粒的粒度与粒形数据如表2所示。图5 动态图像法单颗粒投影原始图像 表2 单个颗粒粒度与粒形数据动态图像法拍摄统计每一颗颗粒的粒度及粒形数据，基于真实的颗粒测量，所见即所得， 不受样品折射率、遮光率的影响，不受筛网变形影响，检测结果比激光粒度仪和筛分仪更加 可靠。但是在新颁布的国家标准中，粒度分布测定方法仅列出了激光衍射法与筛分法，笔者 分析是在标准制定过程中，考虑到目前图像法分析仪的市场占有率远远低于激光粒度仪，出 于方法普遍性而做出的选择。在德国VDI和美国ASTM标准中，均将图像法列为粒度和粒形 分析方法之一，在后续的标准修订中我们应该改进。 2.3 与传统方法的对比 根据样品不同、检测方法不同、应用方向不同，颗粒粒径有多种不同定义，如图6所示。 图 6 常用的颗粒粒径定义 Xc min：颗粒弦长，从 64 个不同方向测量颗粒在该方向上的最大弦长 Xc，取 64 个弦长值中最小的一 个作为颗粒弦长 Xc min，Xc min常用于和筛分法结果对比。 Xarea：等效球径，与颗粒投影面积相等的圆形的直径，Xarea 常用于和激光衍射法结果对比。 XFe max：颗粒长度，从 64 个不同方向测量颗粒在该方向上的费雷特直径 XFe，取 64 个费雷特直径中最大的一个作为颗粒长度 XFe max，即颗粒的最大卡规径。 动态图像法根据颗粒投影所占据的像素数量与位置，一次进样可以检测图 6 中 3 种不 同的粒径定义。 2.3.1 动态图像法与激光衍射法的对比 激光粒度仪一般基于米氏理论或弗朗霍夫理论，利用颗粒对光的散射现象，根据散射光 能的分布计算被测颗粒的粒度分布：当样品颗粒的散射光分布与某一大小的球形颗粒的分布 一致时，即认为样品颗粒大小等于该球形颗粒的直径。即激光粒度仪所测粒径为图6中的等 效球径Xarea，对于大部分非规则的颗粒样品，激光粒度仪测量结果存在系统性偏差。 分别使用动态图像分析仪与激光粒度仪测量4种不同形状的金属粉末，得到图7的粒度累积分布曲线。图7 激光粒度仪与动态图像分析仪粒度累积分布曲线对比 动态图像分析仪器：Camsizer X2（Microtrac MRB） 激光粒度分析仪器：Sync（Microtrac MRB） 红色曲线：Xc min 颗粒弦长；绿色曲线：Xarea 等效球径；蓝色曲线：XFe max 颗粒长度；黑色曲线：激光粒度 使用动态图像分析仪可以同时得到颗粒弦长Xc min、等效球径Xarea与颗粒长度XFe max三条 曲线，如果样品是球形颗粒，如图7中Sample1与Sample2所示，3条曲线差距很小；如果样品 中含有非球形颗粒，如图7中Sample3与Sample4所示，3条曲线就会呈现明显差异，并且样品 越不规则，3条曲线差异越明显。激光粒度仪无法区分颗粒宽度与长度，其检测结果一般位 于动态图像分析仪的颗粒弦长与颗粒长度之间。Sample2为通过53μm孔径筛网的金属粉末，所有颗粒的弦长均应小于53μm，只有部分 颗粒的长度可能大于53μm。如图7所示，Sample2的红色曲线Xc min上限D100＜53μm，只有 蓝色曲线XFe max检测到少量＞53μm的颗粒，而黑色曲线激光粒度数据显示有超过5%的颗粒 ＞53μm，与实际存在误差。这表明，激光粒度仪对颗粒粒度上限的检测精度不够准确，图 像分析仪可以准确检测粒度上限D100，更接近真实结果。 2.3.2 动态图像法与筛分法的对比 筛分法作为一种经典的颗粒分级与粒度分布测量方法，被广泛应用于金属粉末的质量控制，此次实施的国家标准中，建议＞45μm的金属粉末可以采用筛分法来测定粒度及粒度分布。筛分法的优点是检测范围宽、重复性好、设备成本低，缺点是检测效率低，人为误差大， 受筛网变形影响大。目前所用的筛网一般是金属丝编织筛网，网孔大小指方形网孔编织丝线 间的垂直距离。理论上标准球形颗粒通过筛网的最小孔径等于其颗粒直径，非球形颗粒通过 筛网的最小孔径约等于其颗粒弦长，如图4所示。 分别使用筛分法和动态图像法测量某粒度区间位于100μm-5mm的宽分布塑料颗粒，得到图8所示曲线。图8 宽分布塑料颗粒动态图像法与筛分法一致性曲线，横坐标为筛网目数 动态图像法分析仪器：Camsizer P4（Microtrac MRB） 筛分法分析仪器：AS200C（Retsch GmbH） 如图8所示，即使是粒度分布非常宽的样品，动态图像分析仪Camsizer也能够准确检测， 检测结果Xc min与筛分法结果高度一致，可以直接替代筛分法用于金属粉末的粒度和粒度分布测定。 实际筛分过程中，由于筛网的产地不同、标准不同、质量不同等多方面因素，再加上筛分过程中的人为误差，常常会产生非常大的筛分误差。为减小筛分误差，首先应选用经过计量认证的不易变形的标准筛网，其次，应使用振动筛分仪器在标准程序下进行筛分。 2.4 超大颗粒的检测灵敏度 增材制造金属粉末中少量大颗粒的存在会很大程度上影响粉体流动性和铺粉效率，从而影响成型件的结构强度，容易形成空隙和划痕，所以需要对金属粉末的粒度分布，尤其是超大颗粒的含量进行严格的控制。传统的激光粒度仪由于分析原理限制，对于超大颗粒的检测灵敏度仅为 2%左右。德国麦奇克莱驰 Microtrac MRB 的动态图像分析仪 Camsizer X2 采用 双摄像头技术，拍摄区域宽，分析精度高，对超标颗粒检测灵敏度可达 0.01%。 在约5克＜80微米的金属粉末样品（图9 上左）中加入约0.005克（0.1%）的超过200μm 的大颗粒（图9 上中），使用Camsizer X2检测该混合样品得到图9下粒度分布曲线。‍图9 动态图像分析仪Camsizer X2对超大颗粒的检测灵敏度 如图9下所示，Camsizer X2准确检测到0.1%的超大颗粒。继续添加不同组分的超大颗粒， 验证Camsizer X2对大颗粒含量的识别精度，得到如表3结果： 表3 Camsizer X2对不同组分大颗粒的检测精度即使低至0.005%含量的超大颗粒，Camsizer X2也能够准确识别，依靠其双摄像头成像 技术，Camsizer X2超宽的检测范围不会漏拍任何颗粒。 3. 静态图像分析法在增材制造领域的应用 此次实施的标准中，显微镜法也是测量粉末球形度的方法之一。显微镜配备测量软件， 即为一台静态图像分析仪器，方法依据《粒度分析 图像分析法 第1部分：静态图像分析法》 （GB/T 21649.1 2008）[4]。图10 德国麦奇克莱驰Microtrac MRB静态图像分析仪Camsizer M1 静态图像分析仪Camsizer M1配备最多6个不同倍数的放大镜头，可以清晰拍摄细至0.5 微米的颗粒，检测上限可达1.5毫米，完全覆盖金属粉末的粒度范围。 与动态图像法一样，静态图像法同时检测颗粒的多项粒度与粒形参数，如图13所示。分 别使用动态图像分析仪Camsizer X2与静态图像分析仪Camsizer M1检测粒度区间位于38-53 μm和90-106μm的颗粒样品，对比两种方法的优劣，得到图11所示粒度频率分布曲线与表 4检测数据。‍图11 动态图像分析与静态图像分析结果 动态图像分析仪：Camsizer X2 （Microtrac MRB） 静态图像分析仪：Camsizer M1 （Microtrac MRB） 表4 动态图像分析与静态图像分析检测结果静态图像分析仪样品统计量少，容易产生取样误差，适合窄分布的样品。由于颗粒统计量少，所以大颗粒对静态图像分析仪检测结果影响较大，如图11所示，90-106μm样品的静 态图像分析曲线连续性较差，为了增加颗粒统计数量提高统计代表性，静态图像分析仪检测 时间一般在10分钟以上。 由表4可知，窄分布细颗粒样品的动态图像与静态图像检测结果一致性较好，宽分布粗颗粒样品一致性较差；动态图像比静态图像分析时间短，颗粒统计量大。 同时，静态图像分析要求颗粒应以合适浓度均匀分散在载玻片上。Camsizer M1配备专门的粉末分散装置M-jet，使用10-70kPa的负压均匀分散粉末，避免由于分散不均造成的颗粒 堆叠、黏连现象，分散效果如图12所示。图12 采用M-jet分散的金属粉末总览图 Camsizer M1采用透射光与入射光两种光源，能够从多角度拍摄分析金属粉末，在软件中分别读取入射光颗粒图像与透射光颗粒图像，见图13。图13 Camsizer M1入射光（左）与透射光（右）拍摄的金属粉末原始图像 由于颗粒处于静止状态，并且光学系统性能更加优秀，静态图像分析仪的成像质量一般远远优于动态图像分析仪。Camsizer M1的入射光图像（图13 左）能够拍摄颗粒表面细节， 观察卫星颗粒、熔结颗粒以及异形颗粒的状态，有助于更深层次了解金属粉末。 总结 图像分析法在亚微米-毫米尺度内正被广泛应用于粉体粒度分布与颗粒形貌的分析，完美适用于增材制造金属粉末。 图像分析法分为动态图像分析与静态图像分析两种，动态图像法的优势是统计代表性好、 检测时间短，检测结果可以与激光衍射法和筛分法对比，适用于金属粉末的快速准确质检； 静态图像法的优势是图像清晰度高，可以观察更多金属粉末的表面细节，适用于研发，但静态图像法检测时间长、统计代表性有待提高，取样量少容易产生取样误差，摄像头的聚焦范围窄，不适用于宽分布样品的检测分析。参考文献 1. Microtrac MRB. 066 Metal Powders with Lazer Diffraction and Image Analysis Sync X2 EN 2. 郭瑶庆, 严加松, 舒春溪,等. 催化裂化催化剂形貌分析方法的建立[J]. 工业催化, 2020(3):73-77. 3. GB/T 21649.2-2017,粒度分析 图像分析法 第2部分:动态图像分析法[S]. 4. GB/T 21649.1-2008,粒度分析 图像分析法 第1部分:静态图像分析法[S]. 5. GB/T 15445.6-2014,粒度分析结果的表述 第6部分:颗粒形状和形态的定性及定量表述[S]. 6. GB/T 39251-2020,增材制造 金属粉末性能表征方法 7. 罗章, 蔡斌, 陈沈良. 动态图像法应用于海滩沉积物粒度粒形测试及其与筛析法的比较 [J]. 沉积学报, 2016, 34(005):881-891. 8. 涂新斌, 王思敬. 图像分析的颗粒形状参数描述[J]. 岩土工程学报, 2004, 26(5):659-662. 9. 杨启云, 吴玉道, 沙菲,等. 选区激光熔化用Inconel625合金粉末的特性[J]. 中国粉体技术, 2016(3):27-32. 10. [1]刘鹏宇. 典型选区激光熔化粉末的特性及其成型件组织结构的研究[D]. 兰州理工大 学. 11. Nan D , Zz A , Jl B , et al. W–Cu composites with homogenous Cu–network structure prepared by spark plasma sintering using core–shell powders - ScienceDirect[J]. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2019, 82:310-316. 12. EN ISO/ASTM 52907-2019,Additive manufacturing - Feedstock materials - Methods to characterize metal powders[S]. 13. VDI 3405 Blatt 2.3:2018-07 Additive manufacturing processes, rapid manufacturing - Beam melting of metallic parts - Characterisation of powder feedstock[S].作者：王瑞青 德国麦奇克莱驰 Microtrac MRB

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扫描仪体积小、重量轻，可以随身携带，几乎可以在任何地方使用。图片来源：朱利叶斯-马克西米利安-维尔茨堡大学在一项最新研究中，德国物理学家和医生团队成功开发出一种便携式扫描仪，可借助新的无辐射成像技术——磁粉成像，可视化人体内的动态过程，例如血流情况。科学家们表示，这是迈向无辐射干预的重要的一步。相关研究刊发于最新一期《科学报告》杂志。磁粉成像是一种基于对磁性纳米颗粒直接可视化的技术。这种纳米颗粒不是在人体内自然产生的，必须作为标记物给药。最新研究负责人、朱利叶斯-马克西米利安-维尔茨堡大学物理研究所的沃尔克贝尔教授解释道，与依赖放射性物质作为标记物的正电子发射断层扫描一样，他们开发出的磁粉成像技术具有灵敏快速的优势，不会“看到”来自组织或骨骼的干扰背景信号。论文第一作者、物理学家帕特里克沃格尔解释称，纳米颗粒的磁化强度在外部磁场的帮助下被专门操纵，因此不仅可检测到这些纳米颗粒的存在，还可检测到它们在人体内的空间位置。在最新研究中，贝尔等人开发出了一款新的介入磁粉成像扫描仪，其体积小、重量轻，几乎可带到任何地方。他们在逼真的人体血管模型上进行了测量，并拍摄出了第一批图像。研究团队表示，这是迈向无辐射干预的第一个重要步骤，有可能彻底改变这一领域。他们正在进一步提升这款扫描仪的性能，以提高图像质量。

本次网上研讨会着重介绍Lumina Instruments激光扫描仪的功能和应用实例。这个创新性的设备可以用作激光扫描椭偏仪来全表面测量样品上的薄膜厚度分布，又可以扫描各种表面缺陷，比如颗粒,划痕，陷坑，和鼓包等等。更让大家感兴趣的是它能一次扫描检测透明基底上下表面以及基底内部缺陷。主讲人简介:陈博士有近30年的半导体制程控制和光学检测经验。他曾带领开发化学机械研磨设备以及制程终点控制设备。在加盟Lumina Instruments之前他负责Filmetrics全部设备和部分KLA 设备的全球市场开发。会议时间：2021/01/21 11:00-12:00 (北京时间)报名入口：点击进入 会议密码：12121手机一键拨号入会+8675536550000,,501587457#(中国大陆)+85230018898,,,2,501587457#(中国香港)根据您的位置拨号+8675536550000(中国大陆)+85230018898(中国香港)欢迎大家前来收听~~~

摘要随着对性能优于硅基器件的碳化硅（SiC）功率器件的需求不断增长，碳化硅制造工艺的高成本和低良率是尚待解决的最紧迫问题。研究表明，SiC器件的性能很大程度上受到晶体生长过程中形成的所谓杀手缺陷（影响良率的缺陷）的影响。在改进降低缺陷密度的生长技术的同时，能够识别和定位缺陷的生长后检测技术已成为制造过程的关键必要条件。在这篇综述文章中，我们对碳化硅缺陷检测技术以及缺陷对碳化硅器件的影响进行了展望。本文还讨论了改进现有检测技术和降低缺陷密度的方法的潜在解决方案，这些解决方案有利于高质量SiC器件的大规模生产。前言由于电力电子市场的快速增长，碳化硅（SiC，一种宽禁带半导体）成为开发用于电动汽车、航空航天和功率转换器的下一代功率器件的有前途的候选者。与由硅或砷化镓（GaAs）制成的传统器件相比，基于碳化硅的电力电子器件具有多项优势。表1显示了SiC、Si、GaAs以及其他宽禁带材料（如GaN和金刚石）的物理性能的比较。由于具有宽禁带（4H-SiC为~3.26eV），基于SiC器件可以在更高的电场和更高的温度下工作，并且比基于Si的电力电子器件具有更好的可靠性。SiC还具有优异的导热性（约为Si的三倍），这使得SiC器件具有更高的功率密度封装，具有更好的散热性。与硅基功率器件相比，其优异的饱和电子速度（约为硅的两倍）允许更高的工作频率和更低的开关损耗。SiC优异的物理特性使其非常有前途地用于开发各种电子设备，例如具有高阻断电压和低导通电阻的功率MOSFET，以及可以承受大击穿场和小反向漏电流的肖特基势垒二极管（SBD）。性质Si3C-SiC4H-SiCGaAsGaN金刚石带隙能量（eV）1.12.23.261.433.455.45击穿场（106Vcm−1)0.31.33.20.43.05.7导热系数（Wcm−1K−1)1.54.94.90.461.322饱和电子速度（107cms−1)1.02.22.01.02.22.7电子迁移率（cm2V−1s−1)150010001140850012502200熔点（°C）142028302830124025004000表1电力电子用宽禁带半导体与传统半导体材料的物理特性（室温值）对比提高碳化硅晶圆质量对制造商来说很重要，因为它直接决定了碳化硅器件的性能，从而决定了生产成本。然而，低缺陷密度的SiC晶圆的生长仍然非常具有挑战性。最近，碳化硅晶圆制造的发展已经完成了从100mm（4英寸）到150mm（6英寸）晶圆的艰难过渡。SiC需要在高温环境中生长，同时具有高刚性和化学稳定性，这导致生长的SiC晶片中存在高密度的晶体和表面缺陷，导致衬底和随后制造的外延层质量差。图1总结了SiC中的各种缺陷以及这些缺陷的工艺步骤，下一节将进一步讨论。图1SiC生长过程示意图及各步骤引起的各种缺陷各种类型的缺陷会导致设备性能不同程度的劣化，甚至可能导致设备完全失效。为了提高良率和性能，在设备制造之前检测缺陷的技术变得非常重要。因此，快速、高精度、无损的检测技术在碳化硅生产线中发挥着重要作用。在本文中，我们将说明每种类型的缺陷及其对设备性能的影响。我们还对不同检测技术的优缺点进行了深入的讨论。这篇综述文章中的分析不仅概述了可用于SiC的各种缺陷检测技术，还帮助研究人员在工业应用中在这些技术中做出明智的选择（图2）。表2列出了图2中检测技术和缺陷的首字母缩写。图2可用于碳化硅的缺陷检测技术表2检测技术和缺陷的首字母缩写见图SEM：扫描电子显微镜OM：光学显微镜BPD：基面位错DIC：微分干涉对比PL：光致发光TED：螺纹刃位错OCT：光学相干断层扫描CL：阴极发光TSD：螺纹位错XRT：X射线形貌术拉曼：拉曼光谱SF：堆垛层错碳化硅的缺陷碳化硅晶圆中的缺陷通常分为两大类：（1）晶圆内的晶体缺陷和（2）晶圆表面处或附近的表面缺陷。正如我们在本节中进一步讨论的那样，晶体学缺陷包括基面位错（BPDs）、堆垛层错（SFs）、螺纹刃位错（TEDs）、螺纹位错（TSDs）、微管和晶界等，横截面示意图如图3（a）所示。SiC的外延层生长参数对晶圆的质量至关重要。生长过程中的晶体缺陷和污染可能会延伸到外延层和晶圆表面，形成各种表面缺陷，包括胡萝卜缺陷、多型夹杂物、划痕等，甚至转化为产生其他缺陷，从而对器件性能产生不利影响。图3SiC晶圆中出现的各种缺陷。（a）碳化硅缺陷的横截面示意图和（b）TEDs和TSDs、（c）BPDs、（d）微管、（e）SFs、（f）胡萝卜缺陷、（g）多型夹杂物、（h）划痕的图像生长在4°偏角4H-SiC衬底上的SiC外延层是当今用于各种器件应用的最常见的晶片类型。在4°偏角4H-SiC衬底上生长的SiC外延层是当今各种器件应用中最常用的晶圆类型。众所周知，大多数缺陷的取向与生长方向平行，因此，SiC在SiC衬底上以4°偏角外延生长不仅保留了下面的4H-SiC晶体，而且使缺陷具有可预测的取向。此外，可以从单个晶圆上切成薄片的晶圆总数增加。然而，较低的偏角可能会产生其他类型的缺陷，如3C夹杂物和向内生长的SFs。在接下来的小节中，我们将讨论每种缺陷类型的详细信息。晶体缺陷螺纹刃位错（TEDs）、螺纹位错（TSDs）SiC中的位错是电子设备劣化和失效的主要来源。螺纹刃位错（TSDs）和螺纹位错（TEDs）都沿生长轴运行，Burgers向量分别为0001和1/311–20。TSDs和TEDs都可以从衬底延伸到晶圆表面，并带来小的凹坑状表面特征，如图3b所示。通常，TEDs的密度约为8000-10,0001/cm2，几乎是TSDs的10倍。扩展的TSDs，即TSDs从衬底延伸到外延层，可能在SiC外延生长过程中转化为基底平面上的其他缺陷，并沿生长轴传播。Harada等人表明，在SiC外延生长过程中，TSDs被转化为基底平面上的堆垛层错（SFs）或胡萝卜缺陷，而外延层中的TEDs则被证明是在外延生长过程中从基底继承的BPDs转化而来的。基面位错（BPDs）另一种类型的位错是基面位错（BPDs），它位于SiC晶体的平面上，Burgers矢量为1/311–20。BPDs很少出现在SiC晶圆表面。它们通常集中在衬底上，密度为15001/cm2，而它们在外延层中的密度仅为约101/cm2。Kamei等人报道，BPDs的密度随着SiC衬底厚度的增加而降低。BPDs在使用光致发光（PL）检测时显示出线形特征，如图3c所示。在SiC外延生长过程中，扩展的BPDs可能转化为SFs或TEDs。微管在SiC中观察到的常见位错是所谓的微管，它是沿生长轴传播的空心螺纹位错，具有较大的Burgers矢量0001分量。微管的直径范围从几分之一微米到几十微米。微管在SiC晶片表面显示出大的坑状表面特征。从微管发出的螺旋，表现为螺旋位错。通常，微管的密度约为0.1–11/cm2，并且在商业晶片中持续下降。堆垛层错（SFs）堆垛层错(SFs)是SiC基底平面中堆垛顺序混乱的缺陷。SFs可能通过继承衬底中的SFs而出现在外延层内部，或者与扩展BPDs和扩展TSDs的变换有关。通常，SFs的密度低于每平方厘米1个，并且通过使用PL检测显示出三角形特征,如图3e所示。然而，在SiC中可以形成各种类型的SFs，例如Shockley型SFs和Frank型SFs等，因为晶面之间只要有少量的堆叠能量无序可能导致堆叠顺序的相当大的不规则性。点缺陷点缺陷是由单个晶格点或几个晶格点的空位或间隙形成的，它没有空间扩展。点缺陷可能发生在每个生产过程中，特别是在离子注入中。然而，它们很难被检测到，并且点缺陷与其他缺陷的转换之间的相互关系也是相当的复杂，这超出了本文综述的范围。其他晶体缺陷除了上述各小节所述的缺陷外，还存在一些其他类型的缺陷。晶界是两种不同的SiC晶体类型在相交时晶格失配引起的明显边界。六边形空洞是一种晶体缺陷，在SiC晶片内有一个六边形空腔，它已被证明是导致高压SiC器件失效的微管缺陷的来源之一。颗粒夹杂物是由生长过程中下落的颗粒引起的，通过适当的清洁、仔细的泵送操作和气流程序的控制，它们的密度可以大大降低。表面缺陷胡萝卜缺陷通常，表面缺陷是由扩展的晶体缺陷和污染形成的。胡萝卜缺陷是一种堆垛层错复合体，其长度表示两端的TSD和SFs在基底平面上的位置。基底断层以Frank部分位错终止，胡萝卜缺陷的大小与棱柱形层错有关。这些特征的组合形成了胡萝卜缺陷的表面形貌，其外观类似于胡萝卜的形状，密度小于每平方厘米1个，如图3f所示。胡萝卜缺陷很容易在抛光划痕、TSD或基材缺陷处形成。多型夹杂物多型夹杂物，通常称为三角形缺陷，是一种3C-SiC多型夹杂物，沿基底平面方向延伸至SiC外延层表面，如图3g所示。它可能是由外延生长过程中SiC外延层表面上的下坠颗粒产生的。颗粒嵌入外延层并干扰生长过程，产生了3C-SiC多型夹杂物，该夹杂物显示出锐角三角形表面特征，颗粒位于三角形区域的顶点。许多研究还将多型夹杂物的起源归因于表面划痕、微管和生长过程的不当参数。划痕划痕是在生产过程中形成的SiC晶片表面的机械损伤，如图3h所示。裸SiC衬底上的划痕可能会干扰外延层的生长，在外延层内产生一排高密度位错，称为划痕，或者划痕可能成为胡萝卜缺陷形成的基础。因此，正确抛光SiC晶圆至关重要，因为当这些划痕出现在器件的有源区时，会对器件性能产生重大影响。其他表面缺陷台阶聚束是SiC外延生长过程中形成的表面缺陷，在SiC外延层表面产生钝角三角形或梯形特征。还有许多其他的表面缺陷，如表面凹坑、凹凸和污点。这些缺陷通常是由未优化的生长工艺和不完全去除抛光损伤造成的，从而对器件性能造成重大不利影响。检测技术量化SiC衬底质量是外延层沉积和器件制造之前必不可少的一步。外延层形成后，应再次进行晶圆检查，以确保缺陷的位置已知，并且其数量在控制之下。检测技术可分为表面检测和亚表面检测，这取决于它们能够有效地提取样品表面上方或下方的结构信息。正如我们在本节中进一步讨论的那样，为了准确识别表面缺陷的类型，通常使用KOH（氢氧化钾）通过在光学显微镜下将其蚀刻成可见尺寸来可视化表面缺陷。然而，这是一种破坏性的方法，不能用于在线大规模生产。对于在线检测，需要高分辨率的无损表面检测技术。常见的表面检测技术包括扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、光学显微镜（OM）和共聚焦微分干涉对比显微镜（CDIC）等。对于亚表面检测，常用的技术包括光致发光（PL）、X射线形貌术（XRT）、镜面投影电子显微镜（MPJ）、光学相干断层扫描（OCT）和拉曼光谱等。在这篇综述中，我们将碳化硅检测技术分为光学方法和非光学方法，并在以下各节中对每种技术进行讨论。非光学缺陷检测技术非光学检测技术，即不涉及任何光学探测的技术，如KOH蚀刻和TEM，已被广泛用于表征SiC晶圆的质量。这些方法在检测SiC晶圆上的缺陷方面相对成熟和精确。然而，这些方法会对样品造成不可逆转的损坏，因此不适合在生产线中使用。虽然存在其他非破坏性的检测方法，如SEM、CL、AFM和MPJ，但这些方法的通量较低，只能用作评估工具。接下来，我们简要介绍上述非光学技术的原理。还讨论了每种技术的优缺点。透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜（TEM）可用于以纳米级分辨率观察样品的亚表面结构。透射电镜利用入射到碳化硅样品上的加速电子束。具有超短波长和高能量的电子穿过样品表面，从亚表面结构弹性散射。SiC中的晶体缺陷，如BPDs、TSDs和SFs，可以通过TEM观察。扫描透射电子显微镜（STEM）是一种透射电子显微镜，可以通过高角度环形暗场成像（HAADF）获得原子级分辨率。通过TEM和HAADF-STEM获得的图像如图4a所示。TEM图像清晰地显示了梯形SF和部分位错，而HAADF-STEM图像则显示了在3C-SiC中观察到的三种SFs。这些SFs由1、2或3个断层原子层组成，用黄色箭头表示。虽然透射电镜是一种有用的缺陷检测工具，但它一次只能提供一个横截面视图，因此如果需要检测整个碳化硅晶圆，则需要花费大量时间。此外，透射电镜的机理要求样品必须非常薄，厚度小于1μm，这使得样品的制备相当复杂和耗时。总体而言，透射电镜用于了解缺陷的基本晶体学，但它不是大规模或在线检测的实用工具。图4不同的缺陷检测方法和获得的缺陷图像。（a）SFs的TEM和HAADF图像；（b）KOH蚀刻后的光学显微照片图像；（c）带和不带SF的PL光谱，而插图显示了波长为480nm的单色micro-PL映射；（d）室温下SF的真彩CLSEM图像；（e）各种缺陷的拉曼光谱；（f）微管相关缺陷204cm−1峰的微拉曼强度图KOH蚀刻KOH蚀刻是另一种非光学技术，用于检测多种缺陷，例如微管、TSDs、TEDs、BDPs和晶界。KOH蚀刻后形成的图案取决于蚀刻持续时间和蚀刻剂温度等实验条件。当将约500°C的熔融KOH添加到SiC样品中时，在约5min内，SiC样品在有缺陷区域和无缺陷区域之间表现出选择性蚀刻。冷却并去除SiC样品中的KOH后，存在许多具有不同形貌的蚀刻坑，这些蚀刻坑与不同类型的缺陷有关。如图4b所示，位错产生的大型六边形蚀刻凹坑对应于微管，中型凹坑对应于TSDs，小型凹坑对应于TEDs。KOH刻蚀的优点是可以一次性检测SiC样品表面下的所有缺陷，制备SiC样品容易，成本低。然而，KOH蚀刻是一个不可逆的过程，会对样品造成永久性损坏。在KOH蚀刻后，需要对样品进行进一步抛光以获得光滑的表面。镜面投影电子显微镜（MPJ）镜面投影电子显微镜（MPJ）是另一种很有前途的表面下检测技术，它允许开发能够检测纳米级缺陷的高通量检测系统。由于MPJ反映了SiC晶圆上表面的等电位图像，因此带电缺陷引起的电位畸变分布在比实际缺陷尺寸更宽的区域上。因此，即使工具的空间分辨率为微米级，也可以检测纳米级缺陷。来自电子枪的电子束穿过聚焦系统，均匀而正常地照射到SiC晶圆上。值得注意的是，碳化硅晶圆受到紫外光的照射，因此激发的电子被碳化硅晶圆中存在的缺陷捕获。此外，SiC晶圆带负电，几乎等于电子束的加速电压，使入射电子束在到达晶圆表面之前减速并反射。这种现象类似于镜子对光的反射，因此反射的电子束被称为“镜面电子”。当入射电子束照射到携带缺陷的SiC晶片时，缺陷的带负电状态会改变等电位表面，导致反射电子束的不均匀性。MPJ是一种无损检测技术，能够对SiC晶圆上的静电势形貌进行高灵敏度成像。Isshiki等人使用MPJ在KOH蚀刻后清楚地识别BPDs、TSDs和TEDs。Hasegawa等人展示了使用MPJ检查的BPDs、划痕、SFs、TSDs和TEDs的图像，并讨论了潜在划痕与台阶聚束之间的关系。原子力显微镜（AFM）原子力显微镜（AFM）通常用于测量SiC晶圆的表面粗糙度，并在原子尺度上显示出分辨率。AFM与其他表面检测方法的主要区别在于，它不会受到光束衍射极限或透镜像差的影响。AFM利用悬臂上的探针尖端与SiC晶圆表面之间的相互作用力来测量悬臂的挠度，然后将其转化为与表面缺陷特征外观成正比的电信号。AFM可以形成表面缺陷的三维图像，但仅限于解析表面的拓扑结构，而且耗时长，因此通量低。扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜（SEM）是另一种广泛用于碳化硅晶圆缺陷分析的非光学技术。SEM具有纳米量级的高空间分辨率。加速器产生的聚焦电子束扫描SiC晶圆表面，与SiC原子相互作用，产生二次电子、背散射电子和X射线等各种类型的信号。输出信号对应的SEM图像显示了表面缺陷的特征外观，有助于理解SiC晶体的结构信息。但是，SEM仅限于表面检测，不提供有关亚表面缺陷的任何信息。阴极发光（CL）阴极发光（CL）光谱利用聚焦电子束来探测固体中的电子跃迁，从而发射特征光。CL设备通常带有SEM，因为电子束源是这两种技术的共同特征。加速电子束撞击碳化硅晶圆并产生激发电子。激发电子的辐射复合发射波长在可见光谱中的光子。通过结合结构信息和功能分析，CL给出了样品的完整描述，并直接将样品的形状、大小、结晶度或成分与其光学特性相关联。Maximenko等人显示了SFs在室温下的全彩CL图像，如图4d所示。不同波长对应的SFs种类明显，CL发现了一种常见的单层Shockley型堆垛层错，其蓝色发射在~422nm，TSD在~540nm处。虽然SEM和CL由于电子束源而具有高分辨率，但高能电子束可能会对样品表面造成损伤。基于光学的缺陷检测技术为了在不损失检测精度的情况下实现高吞吐量的在线批量生产，基于光学的检测方法很有前途，因为它们可以保存样品，并且大多数可以提供快速扫描能力。表面检测方法可以列为OM、OCT和DIC，而拉曼、XRT和PL是表面下检测方法。在本节中，我们将介绍每种检测方法的原理，这些方法如何应用于检测缺陷，以及每种方法的优缺点。光学显微镜（OM）光学显微镜（OM）最初是为使用光学和光学放大元件近距离观察样品而开发的，可用于检查表面缺陷。该技术能够在暗场模式、明场模式和相位模式下生成图像，每种模式都提供特定的缺陷信息，并且这些图像的组合提供了识别大多数表面缺陷的能力。当检测灯照射在SiC晶圆表面时，暗场模式通过表面缺陷捕获散射光，因此图像具有深色背景，排除了未散射的光以及指示缺陷位置的明亮物体。另一方面，明场模式捕获未散射的光，由于缺陷的散射，显示带有深色物体的白色背景图像。相位模式捕获相移图像，这些图像由SiC晶圆表面的污染积累，显示相差图像。OM的散射图像在横向分辨率上具有优势，而相差图像主要针对检查晶圆表面的光滑度。一些研究已经有效地利用光学显微镜来表征表面缺陷。PeiMa等人发现，非常薄的胡萝卜缺陷或微管缺陷太小，无法通过光学相干断层扫描（OCT）进行检查，但由于其在横向分辨率方面的优势，可以通过光学显微镜进行检查。Zhao等利用OM研究了多型夹杂物、表面凹坑和台阶聚束的成因。光学相干断层扫描（OCT）光学相干断层扫描（OCT）是一种光学检测技术，可以提供所研究样品的快速、无损和3D地下图像。由于OCT最初用于诊断许多疾病，因此其大部分应用都是解析生物和临床生物医学样本的图像。然而，由于可见光和红外波长的先进光学元件的发展，OCT的分辨率已提高到亚微米级，因此人们对应用OCT检测SiC晶圆缺陷的兴趣日益浓厚。OCT中使用的光源具有宽带光谱，由可见光和红外区域的宽范围频率组成，因此相干长度很小，这意味着轴向分辨率可以非常高，而横向分辨率取决于光学器件的功能。OCT的原理基于低相干干涉测量，这通常是迈克尔逊型设置。OCT的光源分为两个臂，一个参考臂和一个检查臂。照射到参考臂的光束被反射镜反射，而照射到检测臂的光束被碳化硅晶圆反射。通过在参考臂中移动反射镜，两束光束的组合会产生干涉，但前提是两束光束之间的光程差小于相干长度。因此，探测器获取的干涉信号包含SiC晶圆的横截面信息，通过横向组合这些横截面检测，可以实现OCT的3D图像。然而，OCT的检测速度和横向分辨率仍无法与其他二维检测技术相媲美，工作光谱范围内表面散射和吸收损耗的干扰是OCT成像的主要局限性。PeiMa等人使用OCT分析胡萝卜缺陷、多型夹杂物、晶界和六边形空隙。Duncan等人应用OCT研究了单晶SiC的内部结构。微分干涉对比（DIC）微分干涉对比（DIC）是一种将相差引入表面缺陷图像的显微镜技术。与OM相比，使用DIC的优点是DIC的分辨率远高于OM的相位模式，因为DIC中的图像形成不受孔径的限制，并且DIC可以通过采用共聚焦扫描系统产生三维缺陷图像。DIC的光源通过偏振片进行线偏振，然后通过沃拉斯顿棱镜分成两个正交偏振子光束，即参考光束和检查光束。参考光束撞击碳化硅晶圆的正常表面，而检测光束撞击有缺陷的碳化硅晶圆表面，产生与缺陷几何形状和光程长度改变相对应的相位延迟。由于两个子光束是正交偏振的，因此在检测过程中它们不会相互干扰，直到它们再次通过沃拉斯顿棱镜并进入分析仪以生成特定于缺陷的干涉图案。然后，处理器接收缺陷信号，形成二维微分干涉对比图像。为了生成三维图像，可以使用共聚焦扫描系统来关闭偏离系统焦点的两个子光束，以避免错误检测。因此，通过使共聚焦系统的焦点沿光轴方向移动，可以获得SiC晶圆表面的三维缺陷图像。Sako等人表明，使用CDIC在SiC外延层上观察到具有刮刀形表面轮廓的表面缺陷。Kitabatake等人建立了使用CDIC的综合评估平台，以检查SiC晶圆和外延薄膜上的表面缺陷。X射线衍射形貌（XRT）X射线衍射形貌（XRT）是一种强大的亚表面检测技术，可以帮助研究SiC晶片的晶体结构，因为X射线的波长与SiC晶体原子间平面之间的距离相当。它用于通过测量由于缺陷引起的应变场引起的衍射强度变化来评估SiC晶圆的结构特性。这意味着晶体缺陷会导致晶格间距的变化或晶格周围的旋转，从而形成应变场。XRT常用于高通量、足分辨率的生产线；然而，它需要一个大规模的X射线发射装置，其缺陷映射能力仍然需要改进。XRT的图像形成机理基于劳厄条件（动量守恒），当加热灯丝产生的电子束被准直并通过高电势加速以获得足够的能量时，会产生一束准直的X射线，然后将其引导到金属阳极。当X射线照射到SiC晶片上时，由于X射线从SiC的原子间平面以特定角度散射的相长干涉和相消干涉，形成具有几个狭窄而尖锐峰的独特衍射图，并由探测器进行检查。因此，晶体缺陷可以通过衍射峰展宽分析来表征，如果不存在缺陷，衍射光谱又窄又尖锐 否则，如果存在缺陷引起的应变场，则光谱会变宽或偏移。XRT的检测机理是基于X射线衍射而不是电子散射，因此XRT被归类为光学技术，而SEM是一种非光学技术。Chikvaidze等人使用XRT来确认SiC样品中具有不同堆叠顺序的缺陷。Senzaki等人表明，扩展BPDs到TED的转变是在电流应力测试下使用XRT检测的三角形单个Shockley型堆垛层错（1SSF）的起源。当前的在线XRT通常用于识别缺陷结构，而没有来自其他检测技术（如PL和OM）的可识别检测信号。光致发光（PL）光致发光（PL）是用于检测晶体缺陷的最常用的亚表面检测技术之一。PL的高产量使其适用于在线批量生产。SiC是一种间接带隙半导体，在约380nm波长的近带边缘发射处显示PL。SiC晶片中在贯穿缺陷水平的重组可能是辐射性的。基于UV激发的PL技术已被开发用于识别SiC晶片内部存在的缺陷，如BPDs和SFs。然而，没有特征PL特征或相对于无缺陷SiC区域具有弱PL对比度的缺陷，如划痕和螺纹位错，应通过其他检查方法进行评估。由于发射能量根据缺陷的陷阱能级而变化，因此可以使用具有光谱分辨率的PL图像来区分每种类型的缺陷并对其进行映射。由于SF诱导的量子阱状能带结构，多型SF的PL光谱在350–550nm的波长范围内表现出多峰光谱。每种类型的SF都可以通过使用带通滤光片检查它们的发射光谱来区分，该滤光片滤除单个光谱，如图4c所示。Berwian等人构建了一种基于UV-PL的缺陷发光扫描仪，以清楚地检测BPDs、SFs和多型夹杂物。Tajima等人使用具有从深紫外到可见光和近红外等各种激发波长的PL来检测TEDs、TSDs、SFs，并检查PL与蚀刻凹坑图案之间的相关性。然而，一些缺陷的PL图像是相似的，如BPDs和胡萝卜缺陷，它们都表现出线状特征，使得PL难以区分它们，因此其他结构分析工具，如XRT或拉曼光谱，通常与PL并行使用，以准确区分这些缺陷。拉曼光谱拉曼光谱在生物学、化学和纳米技术中具有广泛的应用，用于识别分子、化学键和纳米结构的特征。拉曼光谱是一种无损的亚表面检测方法，可以验证SiC晶片中不同的晶体结构和晶体缺陷。通常，SiC晶圆由激光照射，激光与SiC中的分子振动或声子相互作用，使分子进入虚拟能量状态，导致被检测光子的波长向上或向下移动，分别称为斯托克斯拉曼散射或反斯托克斯拉曼散射。波长的偏移提供了有关SiC振动模式的信息，对应于不同的多型结构。研究表明，在实测的拉曼光谱中，200和780cm−1处的特征峰表示SiC的4H-多型，而160、700和780cm−1处的特征峰表示SiC的6H-多型。Chikvaidze等人使用拉曼光谱证实了2C-SiC样品中存在拉曼峰约为796和971cm−1的3H-SiC多型。Hundhausen等人利用拉曼光谱研究了高温退火过程中3C-SiC的多型转化。Feng等人发现了微管、TSDs和TEDs的峰值中心偏移和强度变化，如图4e所示。对于空间信息，拉曼映射的图像如图4f所示。通常，拉曼散射信号非常微弱，因此拉曼光谱需要很长时间才能收集到足够的信号。该技术可用于缺陷物理的详细分析，但由于信号微弱和电流技术的限制，它不适合在线检测。缺陷对设备的影响每种类型的缺陷都会对晶圆的质量产生不利影响，并使随后在其上制造的器件失效。缺陷和设备故障之间的劣化与杀伤率有关，杀伤率定义为估计导致设备故障的缺陷比例。每种缺陷类型的杀伤率因最终应用而异。具体而言，那些对器件造成重大影响的缺陷被称为杀手缺陷。先前的研究表明，缺陷与器件性能之间存在相关性。在本节中，我们将讨论不同缺陷对不同设备的影响。在MOSFET中，BPDs会增加导通电阻并降低栅极氧化层的可靠性。微管限制了运行电流并增加了泄漏电流，而SFs，胡萝卜和多型夹杂物等缺陷降低了阻断电压，表面上的划痕会导致可靠性问题。Isshiki等人发现，SiC衬底下存在潜在的划痕，包括复杂的堆垛层错和位错环，导致SiC-MOSFET中氧化膜的台阶聚束和介电强度下降。其他表面缺陷（如梯形特征）可能会对SiCMOSFET的沟道迁移率或氧化物击穿特性产生重大影响。在肖特基势垒二极管中，BPDs、TSDs和TEDs增加了反向漏电流，而微管和SFs降低了阻断电压。胡萝卜缺陷和多型夹杂物都会降低阻断电压并增加泄漏电流，而划痕会导致屏障高度不均匀。在p-n二极管中，BPD增加了导通电阻和漏电流，而TSDs和TEDs降低了阻断电压。微管限制了工作电流并增加了泄漏电流，而SF增加了正向电压。胡萝卜和多型夹杂物会降低阻断电压并增加漏电流，而表面上的划痕对p-n二极管没有直接影响。Skowronski等人表明，在二极管工作期间，SiC外延层内的BPDs转化为SFs，或者允许SFs通过导电沿着BPDs延伸，导致电流退化，从而增加SiCp-n二极管的电阻。研究还证明，SFs可能产生3C-SiC多型，导致SiCp-n二极管的少数载流子寿命缩短，因为3C-SiC多型的带隙低于4H-SiC多型，因此SFs充当量子阱，提高了复合率。此外，在PL表征下，单个Shockley型SFs膨胀，导致结电位发生变化，进而降低SiCp-n二极管的导通电阻。此外，TSDs会导致阻断电压下降，TEDs会降低SiCp-n二极管的少数载流子寿命。在双极器件中，BPD会降低栅极氧化层的可靠性，而TSD和TED会降低载流子寿命。微管限制了工作电流，而SF缩短了载流子寿命。胡萝卜和多型夹杂物会降低阻断电压，增加泄漏电流，并缩短载流子寿命。SiC中的点缺陷（空位）会缩短器件的载流子寿命，导致结漏电流并导致击穿电压降低。尽管点缺陷对电子设备有负面影响，但它们也有一些有用的应用，例如在量子计算中。Lukin等人发现，SiC中的点缺陷，如硅空位和碳空位，可以产生具有合适自旋轨道属性的稳定束缚态，作为量子计算的硬件平台选择。缺陷对不同器件的影响如图5所示。可以看出，缺陷会以多种方式恶化器件特性。虽然可以通过设计不同的设备结构来抵消缺陷的负面影响，但迫切需要建立一个快速准确的缺陷检测系统，以帮助人们观察缺陷并进一步优化过程以减少缺陷。请注意，分析SiC器件的特性以识别缺陷的类型和存在可能被用作缺陷检查方法（图6、7）。图5缺陷对不同设备的影响图6人工智能辅助的缺陷检测和设备性能评估图7利用激光减少制造过程中缺陷的方法高效的缺陷检测系统需要能够同时识别表面缺陷和晶体缺陷，将所有缺陷归入正确的类别，然后利用多通道机器学习算法显示整个晶圆的缺陷分布数据映射。Kawata等人设计了一种双折射图像中n型SiC晶圆位错对比度的自动检测算法，并以较高的精度和灵敏度成功检测了XRT图像位错对比度的位置。Leonard等人使用深度卷积神经网络（DCNN）机器学习进行自动缺陷检测和分类，方法是使用未蚀刻晶圆的PL图像和相应蚀刻晶圆的自动标记图像作为训练集。DCNN确定的缺陷位置和分类与随后刻蚀刻的特征密切相关。Monno等人提出了一种深度学习系统，该系统通过SEM检查SiC衬底上的缺陷，并以70%的准确率对其进行分类。该方法可以在不出现线性缺陷不一致的情况下组合多个瓦片，并能对126个缺陷进行检测和分类，具有很好的精度。除了检测缺陷外，降低缺陷密度也是提高SiC器件质量和良率的有用方法。通过使用无微管种子或基于溶液的生长，可以降低微管和TSD的密度。为了减少机械过程引起的表面缺陷，一些研究指出，飞秒激光可用于提高化学-机械平坦化的效率和切割质量。飞秒激光退火还可以提高Ni和SiC之间的欧姆接触质量，增加器件的导电性。除了飞秒激光的应用外，其他一些团队还发现，使用激光诱导液相掺杂（LILPD）可以有效减少过程中产生的损伤。结论在这篇综述文章中，我们描述了缺陷检测在碳化硅行业中的重要性，尤其是那些被称为杀手级缺陷的缺陷。本文全面综述了SiC晶圆生产过程中经常出现的晶体学和表面缺陷的细节，以及这些缺陷在不同器件中引起的劣化性质。表面缺陷对大多数器件都是有害的，而晶体缺陷则对缺陷转化和晶圆质量有风险。在了解了缺陷的影响之后，我们总结了常见的表面和亚表面检测技术的原理，这些技术在缺陷检测中的应用，以及每种方法的优缺点。破坏性检测技术可以提供可观察、可靠和定量的信息 然而，这些不能满足在线批量生产的要求，因为它们非常耗时，并且对样品的质量产生不利影响。另一方面，无损检测技术，尤其是基于光学的技术，在生产线上更适用、更高效。请注意，不同的检测技术是相辅相成的。检测技术的组合使用可能会在吞吐量、分辨率和设备复杂性之间取得平衡。未来，有望将具有高分辨率和快速扫描能力的无损检测方法集成到能够同时检测表面缺陷和晶体缺陷的完美缺陷检测系统中，然后使用多通道机器学习算法将所有缺陷分配到正确的类别，并将缺陷分布数据的映射图像显示到整个SiC晶圆上。原文链接：Defect Inspection Techniques in SiC | Discover Nano (springer.com)

随着纳米技术的应用日益频繁，各种纳米材料广泛应用于各类产品当中。碳纳米管（CNT）是使用最广泛的纳米材料之一，其年生产量高达上千吨。其生产过程通常会用到金属催化剂，因此碳纳米管表面可能残留金属纳米粒子。碳纳米管的透射电子显微镜（TEM）图像，深色区域为金属颗粒，附着在无定形石墨材料和长单壁碳纳米管上测量碳纳米管上的金属含量是一项极大的挑战。XRF 最大的缺陷是它测量的是样品的金属总量，而不是单根或若干根碳纳米管上的金属。TEM 可以测量单根碳纳米管上的金属或纳米粒子，但过程十分缓慢冗长，一天之内只能测量少数几个碳纳米管样品。传统的 ICP-OES 和 ICP-MS 分析缺陷是它们需要完全消解碳纳米管，而鉴于其化学惰性，这将是一项巨大的挑战。单颗粒 ICP-MS（SP-ICP-MS），无需样品消解，通过监测瞬态金属信号即可实现金属量的半定量测量。SP-ICP-MS 还可以在一分钟之内分别对上千根碳纳米管进行快速测量，从而预估粒子的个数和含量。本文介绍了单壁碳纳米管（SWCNT）中钇（Y）（一种常用催化剂）的 SP-ICP-MS 测定方法。样品单壁碳纳米管是从溶液（Riverside，CA）中获取的，为粉末状。仪器NexION 2000 ICP-MS 实验结果图2 显示了 Y 的 SP-ICP-MS 信号，其中每个信号峰代表一根单壁碳纳米管的 Y 信号。随着过滤孔径的越来越小，越来越少的碳纳米管可以通过滤膜，因此 Y 信号越来越小。这说明 Y 纳米粒子与碳纳米管结合在一起，当碳纳米管出现时，可以观察到 Y 信号，当碳纳米管被滤除时，Y 信号消失。使用 Syngisitx 操作软件纳米模块，可自动计算分析中的峰数，显示本底脉冲和 Y 所生成脉冲的强度均值和中值。信号积分则反映出了单壁碳纳米管中的金属总量。该数值同使用酸消解后的样品信号，是一致的。结论使用SP-ICP-MS技术，可在无需消解碳纳米管（一个冗长繁琐的过程）的情况下准确量化碳纳米管中的金属杂质。使用金属杂质的含量可以推测单壁碳纳米管的计数浓度，有效拓展了 ICP-MS 在纳米材料领域的应用。想要了解更多详情，请扫描二维码下载完整的应用报告。

孙俊良教授，北京大学化学与分子工程学院无机固体材料化学课题组负责人、国家杰出青年科学基金获得者，长期从事结构确定方法的发展（包括单晶/粉末衍射、三维电子衍射技术等）和无机固体材料的合成及应用。经过数年的积累与突破，孙俊良教授已然成为我国晶体学研究领域的代表人物之一，在业界享誉盛名。近日，借助第十七届中国科学仪器发展年会（ACCSI2024）契机，仪器信息网有幸采访了孙俊良教授，请他围绕晶体学表征技术的发展与应用等展开分享。点击以下视频，观看采访详情：仪器信息网：请介绍一下您的主要研究方向？孙俊良教授：我现在的研究方向主要有两个。一个是材料的研发，包括电池材料和孔材料；另一个是电子衍射相关表征方法的研发，这个与仪器设备的相关性较强，也是我的一个更加带有标签性的工作。仪器信息网：晶体学主要涉及哪些表征技术？我国的应用水平如何？孙俊良教授：晶体学其实是一个很广的范围，如果从现代晶体学来说，它大约起源于一个世纪前X射线衍射技术的出现，这标志着晶体学真正开始用于结构分析了，后面又有电子衍射、中子衍射等一些比较老的衍射技术，现在把很多的散射、甚至是相关的非弹性散射也放在里面了。当然，早期的衍射技术侧重于一些具有比较高对称性的这种平移对称性，简单来说就是晶体，而现在的衍射技术已经发展到了非晶体材料也能够通过类似的方式去分析，比如“Pair Distribution Function，PDF”，是一种局域结构的分析方法，近几年发展的非常快。仪器信息网：作为中国晶体学会秘书长，请您谈谈材料表征技术对于晶体学的重要意义?中国晶体学会围绕材料表征技术主要开展哪些工作?孙俊良教授：我觉得晶体学能够真正让大家毫无怀疑地去确定物质的结构，可以说是现代科学的一个支柱。通常的材料，也就是固体材料，我们需要知道里面的一个个原子是怎么排布的，因为材料的性能和原子的排布具有很强的关联性。比如大家比较熟知的锂电池材料，要研究锂电池在充放电过程中发生了什么样的结构变化，为什么用着用着电量就下降了，这些都离不开晶体学的原位表征方法。总的来说，晶体学促使了材料的发展，同时材料的发展又给晶体学的表征技术提出了更高的要求，这又促使了晶体学的发展。中国晶体学会每两年举办一次所有专委会一起的年会，平时还会有一些科普或教育性质的研讨会，比如有单晶x射线衍射、粉末x射线衍射、电子衍射、小角散射，后面还会有中子散射以及刚刚提到的局域结构的分析方法——PDF表征技术，希望推动更多国内学者、研究人员能够用到现在全球相对而言快速发展的技术，而不仅仅是二、三十年前就已经发展比较成熟的那些。仪器信息网：请您谈谈对晶体学表征技术的未来展望？孙俊良教授：未来肯定会有一些不定因素，我只能就现在已有的稍微谈一下。现在很多已经发展相对成熟的技术，总体来说还是对静态的观测。如果要观测动态的，当然我们已经可以做到分钟级别的了，但是要观测秒级甚至毫秒级的，就对晶体学提出了很高的要求。这是一个原位的技术，相当于时间分辨，我认为这是未来发展的一个重要趋势。我们以前通常观测的是“完美”的晶体结构，其实材料很多的性能来自于它里面的缺陷，但是晶体学是否能够对这些缺陷进行很好的表征，现在来说还比较困难。当然，通过电子晶体学图像可以看到一些缺陷，但是只能看到局部，有可能这个颗粒里面是这个缺陷，那个颗粒里面是另一个缺陷，那到底缺陷跟它的性能有什么关联，还需要一些比较笼统的、或者统计性更强的技术。现在，PDF分析方法正在往这个方向上走，但是不是会有一些更好的方法？我觉得还是值得大家再去思考、再去发展的。仪器信息网：X射线衍射技术是一门相对古老的技术，上海光源、北京光源陆续投入使用是否会对X射线衍射技术的进一步发展有推动作用?孙俊良教授：从光源上光的质量来说，它显然是比实验室里普通的X射线光源要好很多，那么自然而然是在推动发展。比如做粉末衍射，得到的峰就会更锐一些，信号区分度也更高一些。如果信号很弱，它可以通过产生低背景，然后拿到相对较强的信号。同时强的信号会对分辨率有很好的帮助，像通常说的同步辐射可以观测到微米级的晶体，现在x射线自由电子激光可以观测到百纳米级别。中国的这个技术现在还在发展中，还没有真正把它给建立起来。我相信在未来十年，这个技术在中国能够得到更好的应用。仪器信息网：今年是仪器信息网25周年，请您谈谈对仪器信息网未来有哪些建议或期待？孙俊良教授：我觉得仪器信息网上面的信息还是挺全的，比如粉末x射线衍射仪，基本上把中国市场上主要有销售的企业都包括在里边了，还有丹东通达等国产仪器厂商。近年来，国家对国产仪器特别重视，我相信国产仪器水平会快速提升，仪器信息网以后可以把国产仪器的最新进展多报道一下，这有利于国内整体仪器设备的发展。另外，我也看到仪器信息网上还有一些论坛类的内容，如果能有专家多参与进来，在论坛上多体现设备发展过程中的问题和改进方法、设备使用过程中的问题和解决方法，这将促使国内仪器的研发和使用都再上一个台阶。附：关于ACCSI“中国科学仪器发展年会(Annual Conference of China Scientific Instruments，ACCSI)”始于2006年，已成功举办十七届。每年一届的“中国科学仪器发展年会”旨在促进中国科学仪器行业“政、产、学、研、用、资”等各方的有效交流，力求对中国科学仪器的最新进展进行较为全面的总结，力争把最新的有关政策、最前沿的行业市场信息、最新的技术发展趋势在最短的时间内呈现给各位参会代表。更多第十七届中国科学仪器发展年会精彩内容，请点击链接：ACCSI2024现场直击

手持三维激光扫描仪采用非接触式测量方式，可以实现对飞机的无损检测。手持三维激光扫描仪具有检测速度快、数据全面、灵活性高等特点，可以应对复杂曲面、涡轮叶片、死角等难以检测部位的测量需求。　　采用手持三维激光扫描仪对飞机零部件进行检测时，可以短时间内获取准确可靠的三维数据，并在三维软件中生成三维模型，与数模比对，从而获得偏差色谱图，得出完善的修正方案，大大提高检测效率，减少时间和人力成本。　　三维计量解决方案保障飞行安全　　面向工程的设计和逆向工程　　手持三维激光扫描仪可以用于获取飞机或航天器的几何形状和尺寸。这对于工程设计、维护和改进非常重要。此外，该技术还可以应用于逆向工程，即根据现有物体的扫描数据进行数字化建模和重新设计。　　空间测量和安全　　在航空航天领域，精确的空间测量对飞行器的安全至关重要。手持三维激光扫描仪可以进行高精度的空间测量，用于检测构件之间的间隙、测量零部件的尺寸和形状，并评估飞行器的结构完整性。　　飞机机翼检测　　飞行中机翼的变形会严重影响飞机的空气动力性能，对其的定期检修至关重要。三维扫描仪可高效获取机翼的三维数据，细致捕捉机翼表面缺陷宽度、长度和深度，数据全面。　　以上就是关于“手持三维激光扫描仪在航空航天应用解决方案”的具体介绍，如需了解更多关于手持3D扫描仪的信息，可联系赢洲科技。

3D打印行业金属粉末的氧氮氢分析 | 原料粉末vs再生粉末越来越多的金属零件是通过3D打印来生产的。这个新技术为具有复杂结构零件的生产提供了可能性，特别是一些无法使用常规方法生产的零件。此外,模型可以通过技术图纸实现，而无需使用定制的工具。三维打印零件的质量很大程度上受到原材料的质量影响。为了降低生产成本，金属粉末需要经常被回收。经过多次使用，氧、氮和氢的含量和相关的力学性能可能改变。因此，分析金属粉末中氧、氮和氢的含量，可以确保3D打印产品的质量。各种应用于3D打印行业的金属粉末都可以使用inductar ONH cube进行分析。仪器：inductar ONH cube 氧氮氢分析仪技术细节：载气：氦气样品质量：100-1000mg金属粉末原料的钛和不锈钢粉末以及再生的钛和不锈钢粉末的测试结果参照下表。再生粉末与原料的氧、氮和氢含量相比，变化很大，尤指是氧的含量，由于颗粒的粒度极小同时具有非常大的比表面积，颗粒很容易被氧化。甚至ppm级别的含量变化都可以改变3D打印粉末的性能。因此，分析需要使用精度高，检测限低的检测方法。采用inductar ONH cube进行元素分析是十分好的分析选择。inductar ONH cube 氧氮氢分析仪应用领域：黑色系金属合金，有色金属，有色金属，碳化物及陶瓷材料，地质矿物，氧氮氢分析。特点：无需配备石墨电极清扫刷进行清扫，提高做样效率可编程气体分流，通过睡眠模式进入省气模式无需配备动力气以及外置水冷机，可单坩埚完成测试，节省成本专利的球夹连接，实现免工具维护

为了推动材料产业的技术创新，引领材料工业升级换代，2018 年 12 月 21 日 - 23 日，“2018 特种粉末冶金及复合材料制备/加工第三届学术会议”旨在促进学术界、产业界、企业界的沟通与联系，围绕材料产业的进展展开讨论。时间：2018 年 12 月 21 日 - 23 日地点：长沙市融程花园酒店分会场设置先进粉末冶金材料分会场高温、难熔金属及硬质合金材料分会场金属基、陶瓷基复合材料分会场高性能轻合金材料分会场增材制造和特种制造分会场表面涂层与防护分会场数值模拟仿真、性能检测与微结构表征分析技术分会场先进凝固科学与技术分会场放电等离子烧结 (SPS) 技术分会场台式扫描电镜在粉末冶金领域的应用一、粉体形貌、粒度观察 同样是黑色的金属粉末，在高倍下呈现出不同的微观结构，这些微观结构将影响金属粉的烧结、力学性能等 铜锡合金粉末在高倍下展现出不同形貌，有的呈树枝状 (左），有的呈多孔疏松结构（右）二、烧结件缺陷检查使用飞纳电镜软件 “超大视野自动全景拼图” 进行烧结件缺陷检查。45张扫描电镜图拼成一张大图，实现大面积杂质位置自动寻找三、金属粉体粒度统计飞纳电镜的颗粒统计分析测量系统软件可以轻松获取、分析图片，并生成报告。借助该软件，用户可以收集到大量亚微米颗粒的形貌和粒径数据。凭借远超光镜的放大倍数，颗粒软件全自动化的测量，可以把工业粉末的设计、研发和品管提升到一个新台阶。 借助颗粒系统软件，用户可随时获得数据。因此，它加快了分析速度，并提高了产品质量。了解更多精彩内容，欢迎大家到飞纳电镜展位与飞纳工程师一起探索。飞纳电镜展位号：10号

2023年3月29日，先临三维举办新品全球发布会，正式发布FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪。这一产品的发布，将进一步推进先临三维在工业测量领域的高精度三维视觉技术普及之路。创新、传承，FreeScan Combo在延续天远FreeScan系列三维扫描仪优势的基础上，再次进行创新，通过双光源的组合，进一步扩大了单款三维扫描仪的适用领域，给予用户更好的三维扫描体验。创新——一机多能，适用于更多扫描场景“蓝色激光+VCSEL”两种光源焕新组合，打造四种扫描模式，适用更多扫描场景。高速扫描模式：26线交叉蓝色激光，配合优化软件算法，快速获取样件完整数据；深孔扫描模式：1条单线蓝色激光，深孔扫描应对自如；精细扫描模式：7线平行蓝色激光，准确还原细微特征；无光扫描模式：采用VCSEL光源，扫描过程无可见光，人眼安全舒适，同时，在几何特征丰富的情况下，无需贴点即可高效获取工件三维数据。基于上述优势，FreeScan Combo计量级双光源手持三维扫描仪的适用范围更加广泛，用户可以通过实际扫描场景灵活选择扫描模式，高效获取完整三维数据。FreeScan Combo是FreeScan系列中身形最小的三维扫描仪，特别是在面对一些狭小空间时，灵活轻便，能够良好工作。同时，FreeScan Combo的镜头夹角进行了优化，在面对一些窄缝和深孔时，可以更加高效地获取完整数据。传承——延续优势，打造舒畅扫描体验FreeScan Combo作为天远FreeScan系列新成员，完美传承FreeScan系列“精益求精”、扫描高效、流畅等基因。精确入微，计量之选FreeScan Combo延续了FreeScan系列三维扫描仪的高精度优势，具有高精准度和高精密度（多次测量结果一致性高），精度高达0.02mm，精细模式下高达0.01mm。高速扫描，一气呵成FreeScan Combo高速扫描模式下26线蓝色激光同时工作，配合优化软件算法，扫描过程快速流畅。材质适应广泛，软件支持完整FreeScan Combo无惧黑色、高反光表面材质，减少喷粉预处理环节，缩短作业流程。此外，控制软件支持在线更新，扫描数据也可以一键导入主流三维检测和设计软件，贯通后续环节，大幅提升工作效率。“先临天远在工业计量领域已经沉淀了20年。我们始终怀揣求精务实之心，历经20年的深耕细琢，不断突破高精度三维扫描仪的应用边界。先临天远打造的是“全而精”的产品线，可以根据用户的不同应用需求提供最合适的设备。同时，考虑到有些用户具有多种扫描应用需求，我们也是在不断强化单款设备的功能，希望让这部分用户能够用一台设备就满足其不同的扫描需求，去年发布的FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪，一扫俱全，小大由之，就是为用户提供了一种可适用于不同尺寸扫描场景的应用方案。那么FreeScan Combo的设计也是延续这一思路，通过双光源的组合，我们相信FreeScan Combo一定会为用户带来更精彩的扫描体验。”——先临三维3D数字化事业部产品经理创新、传承，先临三维也将持续“做专技术，做精产品，做好服务”，保持对“精度”的执着追求，以科技创新为驱动引擎，致力于使测量更精准、评估更科学、应用更智能、操作更便捷，为用户提供更加便捷易用的高精度三维视觉产品，为制造企业等提供强大的高精度三维视觉技术支撑，助力更多行业完成数“智”化升级。

医疗器械行业在我国受到了高度重视，近年来一系列政策不断出台，为国家医疗器械产业的发展提供了有力支持。在进口替代、医保控费、分级诊疗等多项政策的的有力推动下，我国医疗器械行业抓住了机遇，迎来了飞速发展的黄金时期。达科为与岛津强强联合达科为生物1999年成立，是生命科学研究服务和病理诊断领域的专业服务商。在生命科学研究领域，主要提供科研试剂及科研仪器，为科研客户和工业客户提供完善的产品及专业技术支持服务。达科为与岛津达成合作，成为高速2D/3D细胞成像扫描仪系列产品代理，为在2D/3D细胞监测和分析方面提供更加优质的产品与服务。岛津公司作为知名的分析仪器综合生产厂商，自1875年创业以来，始终秉承创业宗旨“以科学技术向社会做贡献”。为支援从事细胞研究，在保有自己公司的专有技术基础上，不断与持有相关技术的众多企业合作，旨在为从事细胞相关工作的客户提供解决方案。达科为携手岛津将在2D/3D细胞监测和分析方面提供更加优质的产品与服务。高通量高速2D/3D细胞成像扫描仪Cell3 iMager NX高通量高速2D/3D细胞成像扫描仪是一款专为细胞培养和分析而开发的高性能仪器，可以快速、准确、无损地获取和处理2D和3D培养细胞的图像数据。应用场景丰富：单克隆形成过程追踪：追踪记录细胞生长，单克隆来源验证；类器官的全孔观察与定量分析：观察并评估类器官的形态特征，生长状态，功能表达等；药敏实验调查药效：检测并比较不同药物对细胞或类器官的影响和变化；病毒感染实验分析：病毒空斑灶斑清晰成像及准确定量，病毒感染实验及抗体中和实验；多种类型贴壁悬浮细胞明场/荧光观察与定量分析。类器官定量分析3D肿瘤球杀伤经过多年发展，达科为在病理诊断领域已构建起丰富的产品线，打造了快速响应客户需求的服务优势。具体来看，达科为搭建了完善的产品研发平台，围绕病理诊断流程构建了较为完整的产品线。公司的病理诊断设备产品包括染色机、封片机、冷冻切片机、脱水机等，基本覆盖组织病理的脱水、切片、染色、封片等关键流程。同时，公司先后研发了多种病理诊断试剂并均已取得产品注册或备案，与病理诊断设备形成较为完整的产品体系。在生命科学研究服务领域， 达科为在整合了百余家国际生物技术品牌代理业务的基础上，不断深入地研发，快速发展自主品牌产品，组成专业完善的客户服务解决方案，为广大科研工作者的科研工作提供了强有力的产品及技术支持。

水轮发电机组作为水力发电站中的核心设施，承载着为社会提供清洁能源的使命，为确保水电站能够持续、稳定地运行，对其各项设施进行精细化的维护与修复工作至关重要。3D扫描技术凭借其高精度、高效率、高便捷性等独特优势，正逐渐成为水电设备检修项目中不可或缺的创新型检测手段，极大提升了水电站的检修效率与质量。项目背景案例中的客户是加拿大知名的三维扫描服务提供商，该公司凭借卓越的技术和服务，已成为哥伦比亚众多水电站的首选三维扫描服务商，累计扫描的部件数量已达数百个。水轮发电机组在运行过程中被水中的泥沙所损坏，泥沙是一种磨蚀性颗粒，导致水轮机导叶、引水钢管、转轮等关键部件受到严重磨损，甚至在转轮上留下了洞孔。客户需要对一个严重损坏的水轮发电机组进行关键部件的检修，并同时对现有的所有部件进行数字化存档，以备未来可能的更换工作。水轮机是水电站中不可或缺的核心设备，体积庞大，直径近3米，重量高达200吨。为了修复受损的水轮机部分，需要将其取出，进行精确的焊接或安装新的叶片，并精细地加工焊缝至适当的厚度。在该项目中，客户选择了思看科技TrackScan系列跟踪式3D扫描系统，搭配专业的三维软件，对水电站的关键部件——引水钢管和导叶进行了细致的检测，并采集竣工模型三维数据。01引水钢管3D检测TrackScan系列三维扫描系统的远距离跟踪为大型工件的测量提供了极大便利，无需贴点就能实现精确测量。针对引水钢管件底部的数据获取，现场工作人员将工件抬升至合适高度，并借助三维扫描仪实时进行扫描，整个引水钢管的数据采集工作仅耗时不到2小时。工程师利用三维软件，结合预设的厚度范围，成功生成了一份详尽的管件磨损偏差报告，报告通过直观的色谱偏差来显示不同区域的厚度差异，辅助工程师快速判断各个位置的磨损情况。02水轮机活动导叶3D检测客户此前已经就导叶磨损情况进行过修复工作，此次借助三维扫描仪以评估这些修复措施的实际效果。修复这些大型工件时，焊接工艺是常用的方法，但焊接过程中往往会在焊接区域产生焊料堵积，需要对堵积部分进行精准加工。借助3D扫描仪扫描焊接区域，以确保修复后的实物尺寸与CAD模型保持一致，保证加工过程的准确性和高效性。03竣工模型逆向工程除了对管件进行详细检测，该水电站还计划构建一个竣工模型，旨在追踪管件的实时运行状态。这一数据模型将在未来制造和加工替换件时辅助工程师“精准复刻”管件，确保水电站的稳定运行。“当管件出现部分磨损时，想从制造商那里重新订购一个新部件是极不现实的，因为管件的每个部分都不一样，况且两端还都是在实际使用环境中直接铸造而成的。所以需要对磨损的部件进行3D扫描，然后创建一个竣工模型。”项目负责人解释道。完成数据采集后，结合专业的三维软件，对获取到的数据模型进行逆向处理，最终构建可用于实际加工制造的CAD竣工模型。工程师首先参考原始设计图纸，创建管件主体部分的数据模型，接着，对固定在混凝土中无法移动的管件两端，实施竣工建模，确保模型的完整性和准确性。3D扫描技术的快速发展，为水电行业带来了显著的成本效益，并极大地拓宽了其应用的可能性。随着3D扫描技术的不断革新和优化，未来将有更多行业用户能够利用这一技术，轻松应对复杂且庞大的测量任务。思看科技不断创新的三维扫描产品及专业的服务，将携手行业客户、伙伴，抓住数字化转型带来的产业发展机遇，推动绿色能源行业的持续进步与发展，共同构建数字能源产业新时代。

上海国际粉末冶金展（PM CHINA）创办于2008年，经过十余年的持续培育，PM CHINA现已发展成为世界粉末冶金行业最具影响力的专业展会之一。PM CHINA推动技术创新、促进成果转化，是中外企业加强交流合作、提升品牌形象、拓展目标市场的首选商贸平台。时间：2018年3月25日-27日地点：上海光大会展中心 西馆一、二、三楼展位号：西馆一楼 B150展品：飞纳台式扫描电镜能谱一体机Phenom ProX第五代飞纳电镜能谱一体机 Phenom ProX 是终极的集成化成像分析系统，分辨率提升 20%，进一步增加应用范围，更加适用于对电子束敏感的样品。借助该系统，既可观察样品的表面形貌，又可分析其元素组分。研究样品时，得到样品的形貌信息只是解决了一半问题。获得样品的元素组分信息往往也是非常必要的。借助全面集成、特殊设计的能谱探测器，飞纳电镜能谱一体机 Phenom ProX 可以完善解决上述所有问题。颗粒统计分析测量系统颗粒统计分析测量系统软件可以轻松获取、分析图片，并生成报告。借助该软件，用户可以收集到大量亚微米颗粒的形貌和粒径数据。凭借远超光镜的放大倍数，颗粒软件全自动化的测量，可以把工业粉末的设计、研发和品管提升到一个新台阶。 借助颗粒系统软件，用户可随时获得数据。因此，它加快了分析速度，并提高了产品质量。台式扫描电镜在粉末冶金领域的应用粉体形貌、粒度观察（ 10000×，低压SED）粉体粒度统计（使用飞纳电镜软件-颗粒统计分析测量系统）烧结件缺陷检查（使用飞纳电镜软件-超大视野自动全景拼图）成品表面质量检查+杂质判定（扫描电镜+能谱）脱脂前后形貌观察同样是黑色的金属粉末，在高倍下呈现出不同的微观结构，这些微观结构将影响金属粉的烧结、力学性能等（a）（b）铜锡合金粉末在高倍下展现出不同形貌，有的呈树枝状（a），有的呈多孔疏松结构（b）更多关于飞纳电镜在粉末冶金领域的精彩内容尽在《2018第十一届上海国际粉末冶金展览会暨会议》。在此，飞纳电镜诚挚地邀请您参加此次展会，期待您的参与！飞纳电镜

齿科的艺术是细节的艺术DS-MIX将数字化和细节结合助力口腔人在数字化时代创造非凡细节艺术你是否在寻寻觅觅这样一款兼具细节、精度、效率的齿科3D扫描仪？4月26日，先临三维联合爱迪特云发布了DS-MIX高端齿科3D扫描仪。DS-MIX是先临三维自主研发生产的一款高端齿科3D扫描仪。开放式设计，模块化结构，充分融合高细节、高精度，高效率三大用户需求，适用于种植桥架、种植基台、种植杆卡、高端全瓷修复等各类齿科适应症。四大核心亮点/细节/2×5.0MP，完整捕捉基台边缘线及扫描杆特征面数据。/准确/精度 ≤7μm，扫描数据准确可靠，为最终义齿产品密贴度提供保证。/高效/支持高效扫描模式，单颌扫描仅13s；支持All-in-one扫描，上下颌未分模同时扫，提升流程效率30%。All-in-one提升流程扫描效率30%/智能/先临三维自主研发扫描软件，智能识别工作区缺漏数据，自动补扫。覆盖齿科应用/种植扫描/完整且准确捕捉边缘细节，提高后期数字化制作效率及成功率。/基台封口/无需手工封蜡，优化扫描流程，提高工作效率。/颌架/DS-MIX支持市场主流颌架扫描静态扫描和动态扫描，支持Artex, Kavo, SAM, Bio-Art等颌架转移扫描。（ 图 1颌架静态扫描； 图2颌架动态扫描； 图3 颌架转移 ）/更多应用 印模 贴面 纹理

近年来灰霾现象频发，颗粒物区域污染现象受到社会及政府部门的高度重视。针对区域性大气污染问题，作为一种成熟的主动遥感手段，颗粒物激光雷达为掌握区域大气污染分布和输送规律，解析颗粒物污染特征、污染来源、污染变化趋势，提供了有力支撑。颗粒物激光雷达按工作方式可分为：垂直探测激光雷达和扫描探测激光雷达。其中扫描探测激光雷达是对固定站点监测空白区域、天气突发区域监测的有力补充，对重点污染区域中污染物进行3D扫描和移动观测，可获取区域污染物的空间立体分布、变化规律和排放特征，摸清局地污染物对污染形成的贡献，为环境规划与管理、环境监督与执法及政府宏观决策提供科学依据；并可对污染气团进行走航追踪观测，为短时间空气质量预测提供了及时、有效、准确的数据支撑。 大气颗粒物监测激光雷达大气环境监测激光雷达检测车　　中科光电大气颗粒物监测激光雷达（高能扫描系列），采用波长532 nm线偏振激光对大气颗粒物进行遥感探测。雷达通过对532 nm垂直和水平偏振信号的探测，解析大气消光系数、退偏振比廓线、边界层高度、光学厚度等参数，进而可获取大气颗粒物时空分布特征、污染层时空变化、颗粒物输送和沉降等信息。产品特点　　采用振镜扫描，避免雷达主体光机及探测器电子学系统振动；　　扫描振镜具备自动除尘、除湿、除雪功能，可适用于各种天气状况；　　采用单脉冲能量毫焦级固体激光器，重度污染条件下，具有较好的探测能力；　　系统拥有GIS地理信息系统，可图形化显示扫描区域颗粒物分布情况，排查污染排放源；　　系统具有停电自动关机，来电自动开机功能；　　激光器使用寿命长，可达16000小时。产品软件　　中科光电扫描激光雷达数据采集分析软件具有固定垂直探测、固定斜程探测、车载垂直探测、车载斜程探测、垂直扫描探测、水平扫描探测六种工作模式。软件通过对激光雷达原始数据进行深数据处理，可得到包括消光系数、退偏振比、光学厚度、能见度、边界层、污染物判别、PM10质量浓度时空分布等基本环境监测数据。 流程图采控软件分析软件产品应用　　垂直扫描监测　　激光雷达发射脉冲处于天顶方向，望远镜垂直接收来自天顶方向的后向散射信号。能够反演距地面10km以内气溶胶颗粒物的空间分布信息以及时空演变特征。可应用于雾霾判识、污染过程捕获分析、高空大气光化学过程探测、大气边界层结构特征分析、沙尘暴预警、局地污染预警等环境监测。 垂直扫描监测　　区域点源排放监测　　设置激光雷达工作的方位角和仰角，使置于某固定点位的激光雷达对烟囱、锅炉、化工厂、电厂、水泥厂等重要的点源实现定点定位扫描，监测污染源烟羽排放的轮廓及强度分布，实时把握污染超标动态，结合当地实际情况建立报警体系，有效实现污染源排查、偷排漏排违法取证工作。 区域点源排放监测　　区域线源扫描监测　　设置激光雷达工作的方位角和仰角，使置于某固定点位的激光雷达进行定点定位扫描，结合GIS地理信息，图形化展示交通主干道上空颗粒物的空间分布特征，有效监测区域内若干条交道主干道的排放强度。区域无组织排放扫描监测　　设置激光雷达工作的方位角和仰角，使置于某固定点位的激光雷达对建筑工地、餐饮服务区、汽车修理厂、畜禽养殖场等区域，进行实时在线扫描监测，描绘污染物的水平分布规律，确定污染物的空间分布规律。 区域无组织排放扫描监测　　区域污染物分布扫描监测　　区域污染物分布扫描监测可手动设置水平扫描（针对区域内）、垂直断面扫描（针对区域边界）等不同扫描方式，实现对工业园区、居民生活区、厂区等敏感地带进行定量评估。结合GIS地理信息，图形化显示区域内污染物时空分布及演变特征。 区域污染物分布扫描监测　　走航扫描监测　　走航扫描监测，是通过在移动平台上搭载激光雷达系统，采用“驻车扫描”或“边走边测”的工作方式，对区域上空污染团的输入、过境、沉降过程进行实时、在线、连续扫描监测，分析污染物的类型、强度以及演变过程。走航扫描监测结合GIS地理信息，可绘制污染团的运动轨迹，追踪污染团动向，结合大气混合层及气象条件，提供典型污染过程的预警建议。走航扫描监测走航扫描监测　　高能扫描颗粒物监测激光雷达系统轻便、易于移动，可实现多种扫描方式，方位角与仰角的扫描角度和探测时间都可自行设置，可实现大范围不同方位的连续自动观测，能够探测到同一仰角不同方位角处及同一方位角不同仰角处的颗粒物的变化，对实时环境监测具有较好的帮助。

12月12日，海克斯康旗下品牌中观连续发布2款手持式激光3D扫描仪新品——全新升级的AtlaScan多模式多功能量测3D扫描仪和RigelScan智能手持式激光3D扫描仪。它们在秉承上代机型优异基因的基础上，通过创新升级软硬件，实现了扫描速率的突破性提升，为“快速三维建模”树立了新标杆。随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进，产业转型、提质增效的发展需求越来越迫切。激光3D扫描技术作为物理世界数字化的重要手段，也迫切需要以自身的迭代创新，为推动智能制造和数字经济的快速发展提供强劲有力的数字动能。 中观深耕机器视觉和3D数字化测量领域多年，曾多次为市场带来从0到1的革新突破，中观产品在精度、速率、便捷性、智能化等方面始终占据着行业领先的高地，而此次发布的升级新品不但再次创下了3D扫描仪“速度新记录”，还带来了更加优质的数据呈现和更加丰富、智慧的工作模式。全面提速 效率跃升 全新发布的产品以“全系加速”为最大亮点，AtlaScan和RigelScan全系列扫描速率均提升50%以上，力求为用户带来更加高效流畅的扫描体验。其中，AtlaScan最高速率更是突破了400万次测量/秒，使得激光3D扫描跃上了速率新台阶。AtlaScan系列速率提升88%~300%扫描速率的提升不仅体现在标准和精细扫描模式中，AtlaScan系列的孔位闪测效率相对上一代也提升了1倍，可以说是全方位的提速。AtlaScan系列测孔效率提升1倍计量精度 细腻升级新品在速率升级提升的同时，仍然保持了稳定的计量级精度，最高精度达0.01mm。此外，还对扫描仪的激光器元器件作了全新升级，软件算法也相应优化，可以更好地减少激光杂线的干扰，扫描黑色、高亮件更加轻松自如。针对黑白混合的样件也能从容应对AtlaScan和RigelScan原产品系列具有智能网格优化和局部分辨率功能，不但扫描过程中可实时生成三角网格，所见即所得，细节清晰，而且同一次扫描中可设置多个分辨率，保留细节的同时大大缩减了数据文件体积。而此次新品升级又进一步增强了网格优化功能，提升了数据的细腻表现，尤其是R角、拐角等位置过渡更加真实自然，这对于逆向和建模行业而言尤为重要，可以获得更为卓越的数据质量。R角/拐角等位置过渡更自然并行加速 性能开挂此次新品从各个层面进行了升级突破，GPU的并行处理能力也大大加强，因此不但新品的扫描帧率较上一代产品提升了一倍左右，扫描数据的后处理速度也有较大提升，并行处理的速度与竞品相比拉开了明显的差距。扫描不同样件数据量和处理时间对比AtlaScan和RigelScan全系列还新增了多系统协同工作的功能，只需简单配置即可实现多台设备同时扫描同一样件，而数据可以实时汇总传输在同一台电脑上。例如用2台扫描仪从正反两面同时扫描一件车门钣金，对其进行全尺寸的检测分析，相比用单台扫描仪可节约40%~50%的扫描时间，工作效率更上层楼。此功能针对大尺寸样件、自动化检测应用等，可以大幅缩减生产节拍。双系统协同工作模式快速流畅的扫描体验，精确可靠的数据品质，智能简便的多功能模式以及超强的场景适应性，AtlaScan和RigelScan系列产品多年来在汽车制造、航空航天、模具制造、机械重工等工业领域，以及教育科研、生物医学、文博艺术、VR/AR等非工业领域均积累了大量的用户和丰富的应用经验。此次全新升级，旨在紧扣时代脉搏，把握“智能制造”新一轮工业革命核心技术发展的关键期，紧密围绕客户应用场景，以走在创新前沿的3D数字化解决方案，为百行百业的数字化变革提供更强的数智利器，推动数字化新技术在制造领域的深度应用和全场景数智底座的构建。

根系扫描仪是一种先进的仪器，可以对植物根系进行快速、准确的检测和分析。根系是植物生长和发育的重要部分，对植物的生长发育和产量有着至关重要的影响。通过根系扫描仪的检测，可以获取植物根系的形态、数量、长度、直径等信息，从而更好地了解植物的生长状况和适应环境的能力。 点击了解更多→https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104275/C510092.htm 根系扫描仪的使用可以帮助人们更好地了解植物根系的生长情况和适应机制。通过对根系的测量和分析，可以判断植物的生长状况是否正常，是否存在营养不足或环境压力等问题。同时，根系扫描仪还可以为农业生产提供重要的技术支持，帮助农民更好地管理作物，提高产量和品质。 总之，根系扫描仪对植物检测具有重要的帮助作用。通过对植物根系的快速、准确检测和分析，可以更好地了解植物的生长状况和适应环境的能力，为农业生产、植物保护和生态环境修复等方面提供理论依据和实践指导。

粉末冶金制造工艺是生产制造的基本工艺之一，就似锻造或铸造工艺等等，被广泛用于各行各业。粉末冶金零件通常会大批量生产，因此需要拥有高度自动化和联接性的制造工厂，以保证批量产品的高品质和一致性。 粉末冶金产品的优势在于，烧结零件的尺寸几乎(或实际)相同于最终尺寸(仿形或近仿形制造过程)。这就节省了额外机加工，此外,由于固化发生在合金元素熔点以下温度,粉末冶金是可利用的最好的能源和构建资源节约及环境友好型生产的过程。在3月25日-27日，上海国际粉末冶金、硬质合金与先进陶瓷展览会，安东帕的颗粒表征团队将携数款最新型号的高精密仪器亮相，为广大科研机构、高校和企业各界同仁带来最新、最高端、最全面的测量解决方案。安东帕的粉体流变仪、激光粒度分析仪、和康塔仪器的比表面积及孔径分析仪为材料研究和生产研发提供更短的测量时间、更准确可靠的测量结果、满足不同应用情景下的检测需求。在国内为数千家用户提供精准的表征解决方案，为材料研发与分析提供有力的保障。安东帕粉体流变仪：安东帕公司推出的粉体流变测量单元可用于粉体样品的流化态和流动性测试，即使是未经过培训的操作人员，也可以使用粉体单元对金属粉体和其他的粉体进行专业的的测试。粉体流变测量单元可以得到高重复性的粉体流动性质数据，如内聚强度、壁摩擦力、可压缩性、体积密度、透气压降、流化态黏度等。例如，用粉体流变单元对选择性激光烧结（SLS）金属粉体进行研究，可研究此样品的流化态条件、低载荷内聚强度、表面剪切模拟等，从而表征SLS金属粉体的流动性，以及对成型工艺的影响。安东帕激光粒度仪：安东帕公司推出的PSA激光粒度仪系列。干湿一体式的设计，无需人工切换，只需轻点鼠标即可完成干法和湿法之间的切换。 光路无需校准，符合工业客户的要求。简洁的一页式工作流操作页面，即便对粒度仪操作完全不熟悉的操作人员，也可以在十分钟之内玩转整台设备。 独家的DJD干法分散专利，让干法的精确度，重复性更上一层楼。安东帕康塔仪器：安东帕康塔是著名的当代颗粒技术开创者，始终致力于开发最先进的粉体及多孔材料特性仪器。我们提供的不仅仅是产品，而是包含最专业应用技术支持、培训和服务在内的完整解决方案。过去的50年里，康塔仪器的产品覆盖了粉体及多孔材料特性表征的诸多领域，提供包括：比表面测量，吸附/脱附等温线，孔隙度、孔径分布，通孔测量，化学吸附研究，粒度分析，真实粉体密度，压汞法孔隙度测量在内的全面解决方案。若您有样品需要测量，有若干技术问题想要咨询，欢迎您来到现场与我们的技术工程师面对面接洽。我们的技术工程师将会带给您丰富的经验和建设性的技术指导。若您有紧急事项或在异地脱不开身，您可下载《安东帕粉体单元对SLS粉体样品的分析》应用报告，了解安东帕粉体单元在金属冶金行业的特殊应用，让专家帮您建立行业模板，帮您节省大量研发所需时间。安东帕展位号B583，恭候您的莅临！

p　　一般而言，3D物体形状重建，需要借助先进的激光扫描仪。最近，计算机图形领域的顶级会议SIGGRAPH 2017对外发表的一项研究却另辟蹊径：用水这一介质来获取物体表面，将3D物体表面建模的任务转化为体积问题。br//pp　　“这种新的方法可以准确重建物体中的隐藏部分，克服常见的3D激光扫描方法的局限。”山东大学计算机学院院长陈宝权教授告诉科技日报记者，传统3D扫描和形状建模常使用激光扫描仪和摄像头对物体表面进行扫描。其局限性在于光线照不到的地方无法取样，缝隙、微小凸起等结构取样不完整，还有透明等特殊的材料难以处理。/pp　　为此，科学家们将物体浸入水中，测量物体的排水量，然后利用这种体积上的变化信息重建物体的表面形状，优势就体现了出来。“水能很好地贴合复杂的表面，还能渗透到空腔里，计算排水量也不需要考虑光线的折射率和偏振等问题，轻松绕过了光学设备面临的种种限制。”陈宝权说。/pp　　实验中，研究人员制作了一套简便的“3D浸入装置”，通过多次将物体以不同角度浸入水中，研究人员就能得出物体多个横截面的信息，进而精确地计算出物体的几何形状，包括平时激光扫描仪很难捕捉到的部分。科研人员表示，CT设备体积庞大，且只能在特定的环境中使用，成本也高。相比之下，浸入转换法以较低的计算成本生成更精确的形状，性价比高，应用范围更广。/pp　　这项名为“基于浸入转换3D形状重建”的高科技成果由陈宝权教授率领北京电影学院未来影像高精尖创新中心，联合以色列特拉维夫大学、本· 古里安大学，加拿大英属哥伦比亚大学的研究人员合作完成。/ppbr//p

1914年建造在密尔沃基,由著名设计师马歇尔和福克斯设计的新古典主义建筑,74英尺高,442吨10幢希腊格林式建筑,屋顶飞檐处皆有雄伟的花岗岩修饰. 西北相互人寿保险公司(Northwestern Mutual Life building in Milwaukee)（美国）以3000万美元修复此建筑.而修复此建筑的关键在于对其飞檐的历史保存.在对此建筑物做任何动作之前,首先必须获得建筑的所有尺寸数据,包括飞檐的竣工文件.此任务就交给了当地的SightLine, LLC,负责收集和测量飞檐到建筑中心的数据测量任务. 为了缩小创新与传统的差距, SightLine 利用法如激光扫描仪FARO laser scanner 完美的将经典之美数据测量并保存下来。&ldquo 法如扫描仪的测量范围，无论从距离，还是从精度，使我们能够完美的完成任务&rdquo SightLine 总裁 Penny Anstey 说. 法如扫描仪通过高速旋转反射镜，反射接收激光束，以获得360度数据点云，利用编码器测量反射镜的转速和扫描仪自身的旋转，来确定各个点的X,Y,Z坐标点，建立数模。 SightLine 仅用了4天时间就完成了对檐口的数据采集。 法如激光扫描仪150米的测距，完全能够满足 SightLine 在该项目中的需求，而且误差小于1/10英寸。整个测量不需借助任何脚手架或者悬挂物，&ldquo 几乎所有的数据都是在地面进行采集，而且数据采集之快，范围之详细，精度之高，承包商认为这就是一个奇迹&rdquo Penny Anstey 感慨地说。 SightLine 通过标靶将测量空间分成几部分，克服了由于有遮挡而无法采集数据的问题，进行测量。 并通过法如软件将从不同地点采集的数据进行拼接。 这种将点云数据可视化的原理和X光技术有些类似。承包商一度认为激光扫描仪能够穿透墙壁获得数据。 数据 Sightline 选定3D点云数据，通过不同方位的点云，建立CAD建筑图纸，并绘制了16组2D檐口和建筑物的平面图纸。扫描结果显示，原设计图纸与实际建筑并不符合。一个完整的飞檐明显比其它的要长，而这一点平时肉眼是很难看出来的。承包商一发现此差异，立刻要求提供更多的建筑物信息。SightLine提供了海拔研究论文和一些建筑装饰元素的细节部分（如窗口弯角）。更多的偏差被发现。虽然现有的设计图纸作为标杆被存储，此次扫描发现了很多错误的地方。 SightLine 收集了大量的扫描数据，根据实际情况更新了现存信息。并利用软件管理数据，获得了更多信息。 收益 &ldquo 我们感觉激光扫描仪的潜力巨大，不但节省大量的事情，减少人为错误，而且提高了数据的安全性&rdquo Penny Anstey说。收集数据快，便于数据采集和测量精度高均是影响SightLine公司选择激光扫描仪测量，还是选择传统测量的主要权衡因素。 &ldquo 采用传统手工测量，此工程需要几个月才能完成，其间还要借助脚手架，悬架等辅助工具，&rdquo Penny Anstey说，&ldquo 暂且不提可能工人在工作中会有些遗漏，还要重回现场，收集数，但就是测量精度，说又能说测量的数据准确呢？&rdquo 关于 SightLine公司 SightLine 公司是专门提供3D测量数据的服务公司。他们专业提供清晰而准确的建筑结构数据。 欲知本产品信息：点击进入法如科技 FARO Technologies,Inc.地址：上海市桂林路396号3号楼1楼 邮编：200233Tel： 86-21-61917600 Fax：86-21-64948670网址：www.faroasia.com/chinae-mail: chinainfo@faro.com

纳米颗粒因尺度效应而具有传统大颗粒所不具备的独特性能，被广泛应用于生物医药、化工、日用品、润滑产品、新能源等领域。而纳米颗粒的粒度形状分布，直接关系到相应产品的性能质量及安全性，需要进行准确的测量表征。扫描电子显微镜（SEM）作为最直观、准确的显微测量仪器之一，在纳米颗粒测量表征中不可或缺。本标准等同采用ISO 19749：2021《Nanotechnologies — Measurements of particle size and shape distributions by scanning electron microscopy》，从很大程度上完善和补充国内现有标准的不足，给出较为完整的颗粒粒径测量的分析评价方法，对于采用不同扫描电子显微镜（SEM）得到的颗粒测量结果一致性评判，具有重要的参考价值。视具体需求以及仪器性能而定，本标准中涉及到的方法，也适用于更大尺寸的颗粒测量。一、背景纳米颗粒形态多种多样，很多情况下也会存在聚集、团聚的现象，这为SEM的观测与分析带来了较大的挑战。由于不同设备、不同人员的操作习惯以及采用不同分析策略所引起的粒度粒形测量结果的一致性问题也十分值得探讨。现行的相关国家标准大多关注采用SEM手段对特定被测对象的特征进行测量、表征、区分、定义等，具有较强的针对性，但缺乏系统性，特别是对设备性能的计量评定、样品处理及制样过程、图像处理的依据、测量结果的准确性与统计性等技术内容并未给出更为充分的、本质的、系统的说明。二、规范性引用文件本标准在制定过程中，在符合等同采用国际标准的要求的基础上，充分参照了现行相关国家标准中的相关术语及技术内容的表述，包括计量学、粒度分析、数理统计、微束分析、颗粒表征、纳米科技等各个专业领域；同时，在一些习惯性表达上，也充分征求了行业专家、资深从业者、用户的意见和建议，力求做到专业、通俗、易懂。三、制定过程本标准涉及的专业领域较为广泛，因此集合了国内相关领域的一批权威代表性机构和企业合作完成。牵头单位为中国计量科学研究院，主要参加单位包括国家纳米科学中心、北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京理化分析测试中心）、山东省计量科学研究院、卡尔蔡司（上海）管理有限公司、北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司、中国检验检疫科学研究院、北京粉体技术协会等。对于标准中的重要技术内容，如SEM性能验证方法、典型样品（宽窄分布颗粒样品）制样方法、比对报告中涉及的颗粒测试及统计方法（算法）等均进行了方法学验证，验证了标准中相关技术操作的可行性。修正了ISO 19749：2021中的一些编辑性错误。四、适用范围本标准适用于各类纳米颗粒及其团聚、聚集体，甚至更大尺寸颗粒的粒度及形状分布测量。前提应将SEM作为一个测量系统进行评定，以确定所用SEM的性能范围，这包括设备自身的扫描分辨力、漂移、洁净度等特性。同时，也取决于观测者所需要的测量准确性。高的测量准确性需要高性能的SEM设备+高精度校准+洁净的样品前处理+匹配的测试参数+足够多的被测颗粒数量+合适的阈值算法，其中每一步都会影响最终的测试结果。因此，根据实际工作中对测试结果准确性、重复性和一致性的需求，可对上述环节进行不同程度的限定。五、主要内容本标准涉及的主要内容覆盖SEM测量颗粒粒度及形状分布的全流程，从一般原理到设备校准，样品制备到测试参数选用，图像采集到数据处理，均给出了较为详细的阐述，并在附录中给出了实用的案例。术语及定义：包括纳米技术的通用术语，图像分析、统计学和计量学专业核心术语、SEM核心术语等。一般原理：概括性地介绍了SEM成像原理及粒度、粒形测量原理。样品制备：较为系统地介绍了典型的粉末及悬浮液从取样、制样到分散的过程，并重点阐述了颗粒在硅基底和TEM栅网上的沉积方法。可根据需求，采用几种不同层次的硅片清洗与处理方法，一方面确保硅片的洁净，另一方面可使其表面带有正电或负电的捕获分子层，以确保颗粒在硅片上的有效分散。必要时采用TEM栅网，可提高颗粒与背底的对比度。考虑样本颗粒数量时，一般而言假设颗粒是对数正态分布的，本标准给出了一个颗粒数与误差和置信区间的计算公式可供参考。SEM设备的评价方法：给出了SEM成像能力的影响因素，包括空间分辨率、漂移、污染、水平垂直范围及线性度、噪声等，具体的验证方法在附件中有较为详细的描述，此外也可依照其他相关的技术规范或标准定期进行校准。图像采集：重点给出了不同粒度测量时放大倍率和像素分辨率的选择策略，取决于实际的测量需求。测量者需要充分考虑要求的误差和放大倍率来计算所需的像素分辨率，当颗粒分布较宽时可能有必要在不同放大倍率下进行拍摄，以兼顾颗粒的测量效率及测量精度。颗粒分析方法：手动分析可能准确率很高，能较好地界定测量区域以及筛选合格的颗粒（例如单分散颗粒体系中去除黏连颗粒），但采用软件自动处理往往更为高效。采用软件处理时，阈值的设定会对颗粒的筛选、粒度的大小产生较为关键的影响，必要的时候可以采用自动处理与手动处理相结合的方式。数据分析：给出了筛选数据可采用的统计学方法（方差分析、成对方差分析、双变量分析等方法）、模型拟合方法的参考，重点讲解了不确定度的来源与计算。结合60 nm颗粒测量结果，阐述了典型的不确定度来源。在上述基础上，给出了测量报告的信息及内容。本文作者： 黄鹭 副研究员； 中国计量科学研究院 前沿计量科学中心 Email:huangl@nim.ac.cn常怀秋 高级工程师； 国家纳米科学中心 技术发展部 Email：changhq@nanoctr.cn

型号推荐：根系扫描仪-一款对植物根系生长状况分析的仪器2024实时更新，根系扫描仪作为现代农业科技与植物研究的重要工具，通过非侵入性的方式，为植物根系生长状况的分析提供了前所未有的精准度和便利性。以下将从四个方面详细阐述根系扫描仪对植物根系生长状况分析的帮助。 一、精准测量根系参数 根系扫描仪能够精准测量根系的长度、直径、面积、体积以及根尖数量等关键参数。这些参数的获取，不仅为研究人员提供了详尽的根系生长数据，还使得定量分析根系生长状况成为可能，有助于揭示根系的生长规律和发育机制。 二、三维重建根系结构 根系分析系统利用高质量图形扫描仪获取高分辨率植物根系彩色图像或黑白图像，该扫描仪在扫描面板下方和上盖中安装有专门的双光源照明系统，并且在扫面板上预留了双光源校准区域。此外，还配备有不同尺寸的专用、高透明度根系放置盘。扫描时，扫面板下的光源和上盖板中的光源同时扫过高透明度根盘中的根系样品，这样可以避免根系扫描时容易产生的阴影和不均匀等现象的影响，有效地保证了获取的图像质量。研究人员可以更加全面地了解根系的生长状况，为优化植物种植结构和提高作物产量提供科学依据。 三、提升研究效率与准确性 根系扫描仪的操作简单，软件界面友好，用户可以通过软件轻松地进行数据分析和处理。此外，根系扫描仪还可以与计算机连接，实现数据的快速传输和存储，大大提升了研究效率。同时，非侵入性的检测方式减少了对植物根系的破坏，保证了测量结果的 准确性和可靠性。 四、广泛应用于植物研究与农业生产 根系扫描仪广泛应用于植物生长发育、植物营养状况、植物逆境耐受性等领域的研究。在农业生产中，根系扫描仪可用于实时检测作物根系的生长情况，为作物提供适宜的养分和水分管理方案；同时，通过根系结构分析，可以筛选具有优良根系特征的作物品种，提高作物的抗逆性和产量。 五、仪器用途 根系分析系统用于洗根后专业根系分析，还可以用于根盒培养植物的根系表型分析，可以分析根系长度、直径、面积、体积、根尖记数等，功能强大，操作简单，软件可分析植物根系的形态分析及根系的整体结构分布等，广泛运用于根系形态和构造研究。 综上所述，根系扫描仪以其精准测量、三维重建、提升研究效率与准确性以及广泛应用的优势，为植物根系生长状况的分析提供了强有力的支持。随着技术的不断进步和应用领域的拓展，根系扫描仪有望在植物研究和农业生产中发挥更加重要的作用。

近年来，3D数字化技术在医疗行业的应用十分广泛，尤其是在口腔医学、骨科手术、矫形康复、生物医学工程等细分领域中，已成为数字化精准医疗基础手段之一。随着3D数字化技术在医疗领域的不断普及，在整形外科领域也逐渐被应用于临床治疗中，为患者带来福音。本期，小编将分享一则使用3D扫描技术帮助临床医生准确测量软组织扩张患者皮肤缺损表面积的应用案例。案例背景软组织扩张术作为一种革命性的整形外科治疗手段，已广泛应用于全身多个部位各种病损的治疗，在瘢痕修复、耳、鼻等多器官再造及体表肿瘤、先天性巨大痣等多个领域发挥着重要的作用。图片源自于网络小编解读：软组织扩张术是指将硅胶制成的软组织扩张器，经手术植入皮下或肌层下，通过定期注入生理盐水，使表面皮肤及软组织逐渐被延伸扩大，从而提供“额外”的皮肤和软组织，用以修复邻近组织的缺损。传统测量手段目前在临床上测量扩张皮肤面积的主要手段为薄膜涂色法、几何测量法、湿布取样法等。但这些方式存在一些弊端，如：1、测量过程较为复杂繁琐2、无法精确地实时评估扩张皮肤的表面积有多大3、无法精确地实时评估皮肤缺乏需要多少皮肤基于此，广州中山大学附属第一医院整形外科 刘祥厦课题组提出了一种创新性的方法，就是利用三维扫描技术在术前对皮肤缺损面积及扩张后获得的皮瓣表面积进行精确的评估。3D数字化解决方案（部分患者案例展示）3D扫描临床医生为患有先天性巨大痣及小耳畸形症病人实施皮肤软组织扩张术后，深圳木比白科技的技术人员利用先临三维EinScan Pro系列多功能三维扫描仪获取了患者软组织扩张后的皮肤表面积。扫描过程展示部分扫描数据展示测量分析获取患者耳、痣及扩张器的三维模型后，课题组李泽泉医生利用软件对患者正常耳表面积、先天性巨痣&小耳畸形、每次扩张后的组织扩张器及其底面积进行三维测量及对比分析。数据重建最后，根据这些三维扫描的测量结果和其他相关因素，如皮肤的质地和扩张的总体积，综合判断是否进行第二阶段的重建。目前，这个新型技术手段在深圳木比白科技有限公司的协助下已应用于临床治疗中，帮助医生准确地做出了11例软组织扩张器重建患者的术前决策，并成功进行软组织扩张的重建。经临床研究证明，3D扫描技术与其他测量方式相比具有简单快捷，测量精度高，抗干扰能力强，立体构建图像逼真等优点，在软组织扩张术治疗中为确定扩张器的尺寸和第二阶段手术时间提供了有效的基础数据保障，为整形外科医生的决策提供帮助，让术前设计更客观、更科学。END非常感谢广州中山大学附属第一医院整形外科和深圳木比白科技有限公司为此案例提供素材。

美国准备年底前把机场全身X射线扫描仪增加至500台，明年增加至1000台，覆盖全美大约半数机场安全检查通道，以加强航空安全。不过，安全专家警告，俗称“裸检”的全身X射线扫描或许查不出真正构成威胁的危险品。　　扁平物体当作“肚子的一部分”　　美国加利福尼亚大学圣弗朗西斯科分校医学影像专家莱昂考夫曼和约瑟夫卡尔森在美国《运输安全杂志》上发表论文说，“裸检”设备可能查不出粘在腹部的较大扁平状物体，因为设备会误把这类物体当作“肚子的一部分”。　　在美国去年圣诞节未遂炸机事件和今年10月寄自也门未遂邮件炸弹事件中，调查人员查出爆炸物PETN。　　按照两名专家说法，这种爆炸物没有气味，延展性强，如果在腹部粘上300多克，未必通得过搜身检查，反倒容易躲过“裸检”。　　国土安全部前任监察长克拉克欧文眼下在非营利机构阿斯彭学会研究安全事务。按照他的说法，“裸检”设备与其说是“爆炸物探测仪”，倒不如说是“奇怪形状物品探测仪”。　　当摆设 意在让旅客安心　　美国《华盛顿邮报》26日援引一些安全专家的话报道，“裸检”仪器是昂贵摆设，意在让旅客安心。　　报社记者采访十多名先前或现在安全部门就职的官员，发现“裸检”可能因几方面因素而不能充分发挥作用。　　例如，一些操作仪器者分析扫描图像的能力差，辨识不出异常或危险物品 扫描图像可能显示不出藏在身体内的物品 体型肥胖者如果把危险品藏在赘肉形成的褶皱里，从扫描图像上不易发现。　　曾在国土安全部负责爆炸物和辐射检查事务的物理学研究人员安东尼芬伯格说：“扫描仪的确有用，但一窝蜂地弄一堆扫描仪达不到目的。真正有用的办法是把情报、技术与常识结合在一起。”　　一些安全专家担心，只在美国机场加强安检不够，那些不经停美国、但飞越美国上空的客运和货运航班同样可能构成威胁。　　理查德布卢姆在亚利桑那州恩布里-里德尔航空大学教授反恐课程。他说，恐怖分子可能在飞机飞越美国上空时“引爆脏弹或生物武器，甚至核弹”。　　美国运输安全管理局发言人格雷格索尔说，美国会继续与国际和行业伙伴合作，加强防范这种威胁。

本文由马尔文帕纳科应用专家张瑞玲女士供稿 自2021年6月1号起，GB/T 39251-2020《增材制造 金属粉末性能表征方法》等14项推荐国家标准开始实施！该标准主要规范了金属粉末性能的表征方法，检测项目主要包括：外观质量、化学成分、粒度及粒度分布、颗粒粒形、流动性、密度、夹杂物及空心粉。 马尔文帕纳科作为材料表征领域的专家，其先进的分析检测技术为增材制造行业提供粒度、粒度分布、颗粒形貌等贯标解决方案。涉及技术及仪器包含：ü 激光衍射法：Mastersizer3000超高速智能激光粒度仪ü 动态图像法：Hydro Insight 智能颗粒图像分析仪ü 静态图像法(显微镜法）：Morphologi-4 全自动粒度粒形分析仪 一、粒度及粒度分布检测的必要性 为什么增材材料要对粒度及粒形分布进行检测呢？这是因为其工艺性质决定的。增材制造是在金属粉末层熔融过程中，先使金属粉末层分布于制造平台上，然后使用激光或电子束选择性地熔化或熔融粉末。熔化后，平台将被降低，并且过程将持续重复，直到制造过程完成。未熔融粉末将被去除，并根据其状态重复使用或回收。 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性和堆积密度。粒度会直接影响这些特性，是该工艺的关键技术指标，例如，对于选择性激光熔融工艺（SLM），最佳粉末粒度在 15-45 μm；而对于电子束熔融工艺（EBM），最佳粉末颗粒则应在 45-106 μm（对于 EBM）范围内。图1 层叠增材制造工艺的粉末床工艺图图1展示了SLM工艺中金属粉末床如何形成和扫描激光金属形成2D形貌。持续不断的新的粉末床为最终的3D金属部件提供原材料。金属部件的结构一致性和完成件的表面平整度与粉末的化学特性和堆积密度息息相关。 粉末的堆积密度是由颗粒大小和形状控制的。如图2，粉末中大颗粒过多降低填料的密度，而小颗粒过多则降低填料的流动性。只有当大颗粒和小颗粒比例最优时，填充密度最大，大颗粒中的小空隙被小颗粒填满，流动性和堆积密度达到最佳值。 图2 堆积密度和颗粒大小的关系 为了保证厚度的均一，通常会选择较窄的粒径分布。颗粒的填充和流通性对于金属粉末3D打印技术非常重要，这也是我们为什么要优化粒度及其分布，以实现所需的大颗粒和小颗粒的比例，这点非常重要。 堆积密度会影响熔融池的连续性，较低的堆积密度会导致熔融不连续，完成件表面粗糙，导致结果的一致性降低。图3 堆积密度影响的熔融池分析 如图3所示，粉末床在于激光接触时的熔融池模拟图像，熔融池的温度与粉末的组分和由堆积密度控制的熔融池的连续性直接相关，如果堆积密度高，就会形成一个连续的熔融池，生产出表面光滑、结构稳定的完成件。 二、新国标中的粒度及粒度分布的相关指标 2021年6月1日开始实施的系列标准中对于各种金属粉末的粒度及粒度分布，做了具体的推荐要求，涉及金属粉末粒度分析的标准如下所示：ü GB/T 38970-2020《增材制造用钼及钼合金》ü GB/T 38971-2020《增材制造用球形钴铬合金粉》ü GB/T 38972-2020《增材制造用硼化钛颗粒增强铝合金粉》ü GB/T 38974-2020《增材制造用铌及铌合金粉》ü GB/T 38975-2020《增材制造用钽及钽合金粉》 三、金属粉末粒度分布测试技术：激光衍射法 关于粒度及粒度分布，在6月1日施行的GB/T39251-2020 等6项国家标准中，推荐是使用激光衍射法，具体标准参考 GB/T 19077。这是因为激光衍射法且具备样品用量少、制备简单、测量速度快、重现性好等优点，除此之外，激光衍射发广泛适用于所有增材制造用金属粉末的粒度分布检测，该技术测试覆盖范围宽（马尔文帕纳科激光粒度仪测量范围达到0.01 μm ~3500 μm，完全覆盖增材制造行业金属粉末的粒径范围）。图4 激光衍射测量原理图 激光衍射测量是一种非常常用的测试粒径大小及分布的方法----特别是面对较小的粒度范围时。 在激光衍射测量中，激光束穿过分散的颗粒样品，测试散射光强度的角度变化。因为较大的颗粒有较小的角度和较大的散射光强，而较小的颗粒则有较大的角度和较小的散射光强。激光衍射分析仪运用米氏理论，根据所测量的散射光的角度依赖性来计算样品颗粒的粒度分布。 马尔文帕纳科粒度及粒度分布解决方案马尔文帕纳科 Mastersizer 3000 超高速智能激光粒度仪高度自动化，可实现按钮操作，并且只需很少的手动输入即可提供高产量分析，并且有非常广泛的动态范围0.01 至~3500 µm ，可以精确测量金属粉末的粒径分布。并且还可以很容易的在干法和湿法之间切换，测试金属粉末湿分散和干分散的粒径大小。图5 Mastersizer 3000 超高速智能激光粒度仪图6 钛合金粉末湿法和干法测量叠加图 图 6显示了在 Mastersizer 3000 上使用湿法和干法分散制备的金属粉末的测量结果，可以看到湿法和干法结果一致。其实，如果优化了分散程序且采样具有可比性，干湿法应具有等效结果。从趋势表也可以看出，干法和湿法结果一致性非常好。从GB/T 39251-2020 《增材制造 金属粉末性能表征方法》中，关于金属粉末粒度要求来看，这应该属于I 类金属粉末材料，适用于粉末床熔融（选区激光熔融）增材制造 。四、金属粉末颗粒形貌测试技术：动态图像法/ 静态图像法 目前测试颗粒大小和形貌的技术主要有三种：ü SEM技术：分辨率高，但统计颗粒数目不多，可作为定性技术；ü 动态图像技术：可以提供很多的颗粒数量，但图像质量较差，对于小颗粒的形貌还有区分颗粒的表面结构，较为困难；ü 静态图像技术：可以兼顾分辨率和颗粒数量，可以定性，也可以定量。 国标中对于各种金属粉末的颗粒形状，也就是粉末的微观形貌、球形度的表征方法推荐使用动态颗粒图像分析法和显微镜法（静态图像法）。粉末球形度以一定数量粉末颗粒投影界面的圆形度检测值的平均值进行近似表征。 马尔文帕纳科动态颗粒图像分析解决方案最新推出的 Hydro Insight 动态颗粒图像分析仪采用高速高分辨率摄像机实时采集动态颗粒图像，搭配 Mastersizer 3000 超高速智能激光粒度仪可以提供颗粒的分散和单个颗粒实时的图像，并且可以定量测试样品的分布数据，还有32个尺寸和形状的相关指标，如圆度、椭圆图、不透明度、平均直径、长宽比，可以帮助了解颗粒的大小和形状是如何影响了材料的性能。方便您更好地了解您的材料，简化故障排除，并助力快速开发新方法。图7 Hydro Insight 动态图像分析仪（左）金属粉末样品中少量的大颗粒或者小颗粒用激光衍射的方法很难捕捉到信号，Hydro Insight 动态颗粒形貌分析仪可以对单个颗粒进行成像，并提供数量分布，并且可以看到颗粒的形貌。帮助我们看到这些大颗粒是否真实存在，以及它的外观，是高度球形的颗粒，卫星颗粒还是高度不规则的颗粒。图8 Hydro Insight 呈现的大颗粒形貌图9 动态图像法颗粒分布累积曲线马尔文帕纳科静态图像分析解决方案马尔文帕纳科还提供静态图像法高效颗粒形貌测量工具——Morphologi 4 全自动粒度粒形分析仪，用于测量从0.5 微米到数毫米的颗粒粒度和形状。使用伸长率、圆度、凸度等参数报告形状信息，以量化颗粒不规则性和表面粗糙度。与手动显微镜和电子显微镜相比，自动成像更高效，可提供数万颗粒的统计数据。图10 Morphologi 4-ID 全自动粒度粒形分析仪 Morphologi 4 全自动粒度粒形分析仪粒度测量范围从0.5μm到1300μm，采用整体式干粉分散装置，优化的显微镜光学器件和高信噪比CMOS相机，从样品分散到结果分析，均实现自动化SOP控制。图11 钛合金粉末球形度分析示意图 由于80-95%的金属粉末在增材制造的整个周期中都没有使用，昂贵的金属粉末回收利用也是增材制造行业中的关注重点。 为减少制造过程中降解的粉末导致零件质量的下降，避免导致灾难性的零件故障，关注原始材料和回收材料形貌的微妙偏差就显得尤为重要。 Morphologi 4 粒度粒形分析仪对原始粉末和使用多次后的粉末进行检测，为您揭示回收粉末材料与原始粉末的细微差异，进一步解析造成粉体流动性和堆积密度不同的原因。图12 钛合金球形度分析统计结果，红色为原始粉末，绿色为使用8次的粉末，蓝色为使用16次的粉末图13 样品的圆当量粒度分布图，红色是原始粉末，蓝色为使用8次的粉末，黑色为16次的粉末关于马尔文帕纳科马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析，打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务，从而提高效率和产生可观的经济效益。 通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展，我们能够逐步实现这一目标。 这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题，如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品，并缩短产品上市时间。 联系我们：马尔文帕纳科销售热线: +86 400 630 6902售后热线: +86 400 820 6902联系邮箱：info@malvern.com.cn官方网址：www.malvernpanalytical.com.cn

p　　锂离子电池广泛用于家用电子产品中，现在正投身于电动车辆动力提供和电网能量储存。但锂电池有限的充电次数和在其使用寿命期间容量降低的趋势，已经促成了对改进技术的大量研究。/pp　　由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)研究人员带领的国际团队使用电子显微镜的先进技术，用以展示锂离子电池电极的材料比例如何影响其原子级别的结构，以及表面与其余材料的差异。这项工作成果发表在《能源与环境科学》杂志上。/pp　　掌握电池材料内部和表面结构如何在广泛的化学成分范围内变化，将有助于未来对阴极转化的研究，并可能推动新电池材料的开发。/pp　　伯克利实验室分子铸造研究所的科学家Alpesh Khushalchand Shukla表示：“这一新发现可能会改变研究阴极内相变的方式，以及由此导致的同类材料的容量损失。研究工作表明彻底刻画新材料的原始状态以及使用后状态极其重要，以避免误解。”/pp　　分子铸造研究中心的研究员以往的研究表明，含有“过量”锂阴极材料的结构，可解决长期以来的争论。在分子铸造厂美国国家电子显微镜中心(NCEM)和英国达斯伯里的国家高级电子显微镜研究机构SuperSTEM分别使用一套电子显微镜后，研究小组惊奇发现，尽管整个原子级阴极材料的内部在所有组分中保持相同的结构图案，减少锂的量将导致结构内某些原子位置的随机性增加。/pp　　通过比较不同的阴极材料组成与电池性能，研究人员还表明：通过使用较低比例的锂与其他金属可以优化电池性能与容量的关系。最令人惊讶的发现是：未使用阴极的表面结构与阴极内部非常不同。在研究者进行的所有实验中都发现了表面具有不同结构的薄层材料，并称为“尖晶石”阶段。之前的多项研究则忽略了该薄层材料可能出现在新阴极或已使用阴极这一事实。/pp　　通过系统地改变锂与过渡金属的比例，就像在一个新的饼干配方中尝试不同数量的成分一样，研究小组能够研究表面和内部结构之间的关系并测量材料的电化学性能。该团队从多个角度拍摄了每批阴极材料的图像，并创建了每种结构的完整的3D渲染图。/pp　　SuperSTEM实验室主任Quentin Ramasse认为：“在与电池技术相关的长度尺度上获得这样精确的原子级信息是一项挑战，这就是为何电子显微镜凭借多种成像和光谱技术成为可再生能源研究中不可或缺的多功能工具的最好例子。”/pp　　研究人员还使用了一种新开发的技术，称为4-D扫描透射电子显微镜(4-D STEM)。在透射电子显微镜(TEM)中，图像在电子穿过薄样品后形成 在传统的扫描透射电极显微镜(STEM)中，电子束聚焦到一个非常小的点(直径小至0.5纳米或十亿分之一米)，然后该点在样品上来回扫描工作，如同草坪上的割草机。/pp　　传统STEM中的检测器仅计数每个像素中有多少电子散射(或不散射)。然而在4D-STEM中，研究人员使用高速电子探测器记录每个扫描点上每个电子散射的位置，它允许研究员在大视野内以高分辨率测量样品的局部结构。/pp　　NCEM的研究科学家Colin Ophus补充道：“引进高速电子相机使我们能够从非常大的样品尺寸中提取原子尺度的信息。4D-STEM实验意味着我们不再需要在可解析的最小特征与可观察的视场之间进行权衡-即可以一次分析整个粒子的原子结构。”/p