SEM在碳纖維電鍍中的應(yīng)用

1、SEM在碳纖維電鍍中的應(yīng)用1482060273 王楠簡(jiǎn)介應(yīng)用實(shí)例原理SEMSEM在碳纖維電鍍中的應(yīng)用簡(jiǎn)介 SEM 掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測(cè)樣品本身的各種物理、化學(xué)性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電場(chǎng)或磁場(chǎng)等等。 組成 掃描電子顯微鏡由三大部分組成：真空系統(tǒng)，電子束系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)。 真空系統(tǒng)：主要包括真空泵和真空柱兩部分。電子束系統(tǒng)：由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成像。成像系統(tǒng) ：電子經(jīng)過(guò)一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會(huì)產(chǎn)生一系列信號(hào)，區(qū)

2、分這些信號(hào)以獲得所需要的信息。原理 SEM SEM的工作原理是用一束極細(xì)的電子束掃描樣品，在樣品表面激發(fā)出次級(jí)電子，次級(jí)電子的多少與電子束入射角有關(guān)，也就是說(shuō)與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級(jí)電子由探測(cè)體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來(lái)控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。為了使標(biāo)本表面發(fā)射出次級(jí)電子，標(biāo)本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級(jí)電子信號(hào)。應(yīng)用 生物：種子、花粉、細(xì)菌 醫(yī)學(xué)：血球、病毒 動(dòng)物：大腸、絨毛、細(xì)胞、纖維 材料：陶瓷、高分子、粉末、環(huán)氧樹(shù)脂 化學(xué)、物理

3、、地質(zhì)、冶金、礦物、污泥（桿菌） 、機(jī)械、電機(jī)及導(dǎo)電性樣品，如半導(dǎo)體(IC、線寬量測(cè)、斷面、結(jié)構(gòu)觀察）電子材料等。實(shí)例 分析 圖 3-17（a）-（d）所示為不同陰極沉積電壓下電鍍 30min 所得的碳纖維表面的銅鍍層形貌圖。如圖（a）所示，當(dāng)電壓為 0.2V 時(shí)，沉積電量很低，可觀察到一些不連續(xù)分布的顆粒，直徑約在 1 m 內(nèi)。隨著電壓升高到 0.4V，沉積電量隨之增多，可逐步觀察到島狀結(jié)構(gòu)，直徑約在 2 m，如圖（b）所示。進(jìn)一步升高電壓到 0.8V，碳纖維表面連續(xù)島狀結(jié)構(gòu)增多，如圖（c）所示。當(dāng)外加電壓達(dá)到 1.2V 時(shí)，最終形成連續(xù)的 Cu 薄膜。因此，不同的外加電壓對(duì)碳纖維表面電鍍銅

4、提供的驅(qū)動(dòng)力有所不同，從而引發(fā)銅晶粒發(fā)生著以下變化：（1）形成晶粒階段。吸附粒子分布于整個(gè)碳纖維表面的能量谷底，形成最初的鍍銅晶粒。這些晶粒可能會(huì)優(yōu)先形成在碳纖維活性官能團(tuán)處；（2）晶粒長(zhǎng)大成小島，這些小島具有小晶粒的形狀；（3）許多小島兼并成骨架和小通道。（4）形成連續(xù) Cu 膜完全覆蓋碳纖維。通過(guò)電壓對(duì)鍍銅形貌的影響，我們要想在上述工藝條件下得到連續(xù)且均勻的銅鍍層，外加電壓需達(dá)到 1.2V 以上。分析2 圖 3-18 顯示，不同煅燒溫度處理后的碳纖維其表面電鍍銅形貌有很大差別，主要表現(xiàn)在：隨著煅燒溫度的提高，碳纖維表面沉積的銅顆粒越多。這是因?yàn)?，碳纖維表面含氧活性官能團(tuán)的差異導(dǎo)致了碳纖維表面電極電位的差異。當(dāng)外加電壓較低時(shí)，只有具有活性基團(tuán)的位置才能發(fā)生反應(yīng)沉積出銅，其他位置由于不能滿足反應(yīng)所需的最小驅(qū)動(dòng)力而不能反應(yīng)。 分析3 PH 值為 9-9.5 之間時(shí)，鍍層表面較光滑，當(dāng) PH 大于 10 時(shí)，由于反應(yīng)劇烈，導(dǎo)致晶粒還來(lái)不及長(zhǎng)大成規(guī)則的晶粒之前就已經(jīng)在原有晶粒上形成新的晶核，所以纖維表面鍍層不光滑，呈現(xiàn)出菱狀結(jié)構(gòu)的堆積，表面顆粒大小不均，顯得雜亂無(wú)章（