透射電子顯微鏡的發(fā)展與應(yīng)用

透射電子顯微鏡的發(fā)展與應(yīng)用1878年，Abbe指出光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)受到光波衍射的限制，給出了表示光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)極限的公式。1897年，J.J.Thomson證實(shí)了電子的存在，1924年，德布羅意提出微觀粒子的波粒二重性原理，計(jì)算表明電子波長比可見光波短得多，從而為電子顯微鏡能夠獲得更高的分辨本領(lǐng)提供了理論依據(jù)。1926年，Busch建立了幾何電子光學(xué)理論。正是由于有了物理學(xué)和電子光學(xué)的這些最基本的理論和發(fā)現(xiàn).才導(dǎo)致M.Knoll和E.Ruska于1932年發(fā)明了第一臺(tái)電子顯微鏡。透射電鏡的問世是二十世紀(jì)最重大的發(fā)明之一。長期以來，透射電鏡（TEM）被廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域，特別是應(yīng)用在材料的微觀結(jié)構(gòu)特征的觀察分析中。經(jīng)過七十多年的發(fā)展，今天的透射電鏡已是具有高達(dá)百萬倍放大倍率，0.1—0.2nm分辨本領(lǐng)而且還能對幾個(gè)納米的微小區(qū)域進(jìn)行化學(xué)分析和晶體結(jié)構(gòu)分析的高放大率、高分辨率的電子光學(xué)儀器。它已成為全面揭示物質(zhì)微觀特征（晶體結(jié)構(gòu)、形貌、化學(xué)成分等）的綜合性儀器，是現(xiàn)代固體科學(xué)（包括固體物理、固體化學(xué)、固體電子學(xué)、材料科學(xué)、地質(zhì)礦物、晶體學(xué)等學(xué)科）研究工作中必不可少的手段。二、國外透射電鏡的發(fā)展?fàn)顩r歐洲對電子顯微鏡的研究一直居于世界的前列，其有關(guān)透射電鏡的研究動(dòng)態(tài)常見報(bào)道。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和圖像攝取技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，出現(xiàn)了越來越多的數(shù)字化透射電鏡，其分辨率得到了很大的提高。飛利浦公司推出的新一代透射電鏡分辨率達(dá)到0.15nm，該電鏡的圖像攝取、處理和分析系統(tǒng)分成三個(gè)層次，能夠適用于不同層次的使用者：Basicuser模塊是最基礎(chǔ)的用戶界面，相關(guān)專業(yè)人員可以依靠系統(tǒng)的導(dǎo)航模板完成試驗(yàn)；Expert模塊為有一定電鏡操作技術(shù)基礎(chǔ)的人員設(shè)置；Administrator模塊提供給管理人員超級用戶權(quán)限，可對操作者被允許使用的功能和權(quán)限進(jìn)行設(shè)置、修改等。日本在電子顯微鏡研究方面也一直投入了大量的人力財(cái)力，日立(HITACHI)、日本電子株式會(huì)社(JEOL)等大公司推出的電鏡屬世界先進(jìn)行列。例如，日本電子的200KV場發(fā)射透射電鏡JEM-2010F不僅可實(shí)現(xiàn)超高分辨率圖像的觀察，同時(shí)，還可以得到納米尺度的結(jié)構(gòu)、成分等信息。日立公司的H-7600透射電鏡數(shù)字圖像處理系統(tǒng)不僅可以將TEM圖像轉(zhuǎn)換成“網(wǎng)上兼容”格式的圖像，并利用數(shù)字化TEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了圖像自動(dòng)聚焦，而且該系統(tǒng)能方便而有效地進(jìn)行諸如視場選擇、聚焦、圖像記錄、圖像數(shù)據(jù)輸出到監(jiān)視器等一系列的操作。當(dāng)今透射電鏡新一代電鏡普遍利用計(jì)算機(jī)和圖像處理分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電鏡數(shù)字化及其圖像的自動(dòng)處理分析。傳統(tǒng)透射電鏡采用電鏡專用的電子感光底板曝光成像，其照片結(jié)果要經(jīng)過沖洗、印像，不僅耗費(fèi)大量照相材料，須經(jīng)一整套繁瑣的暗室操作，而且更麻煩的是當(dāng)最終照片不理想時(shí)，一切得從頭開始，但往往很難再找到原來理想的微觀視場。隨著電鏡儀器的老化，干擾因素的增多，這種少慢差費(fèi)、勞民傷財(cái)?shù)臓顩r越來越嚴(yán)重。電子顯微鏡的放大倍數(shù)高，成像系統(tǒng)中的噪聲也會(huì)被放大，因而會(huì)引起圖像質(zhì)量的下降。透射電鏡對試樣的要求高，首先要求試樣很薄以便于電子束通過，粉末試樣要以炭膜為支持膜，當(dāng)粉末在炭膜上分散不均勻時(shí)，會(huì)導(dǎo)致圖像背底噪聲，圖像變得模糊。另外，電子槍發(fā)射出來的電子，加速后到達(dá)試樣的不一致性會(huì)引起電子噪聲。電子顯微鏡物鏡的焦距若調(diào)節(jié)不當(dāng)，所得到的圖像就不能完全反映其真實(shí)圖像，原像中有些細(xì)節(jié)可能是假像，有些細(xì)節(jié)可能完全丟失，這稱為過濾效應(yīng)。再者，任何一張電子顯微鏡的圖像都是二維的平面像，任何一個(gè)三維物體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)需要通過若干張二維圖像才能得到，這就需要用圖像處理的技術(shù)來解決。三、我國透射電鏡發(fā)展?fàn)顩r我國在透射電鏡的研制方面力量薄弱，至今尚未有商品化的國產(chǎn)透射電子顯微鏡。我國各科研院所和大專院校的現(xiàn)有電鏡設(shè)備，基本上是直接購買國外先進(jìn)的電鏡或者在原有電鏡的基礎(chǔ)上改造升級。清華大學(xué)材料工程學(xué)院所購日本電子的JEM-2010F和JEM-200CX實(shí)現(xiàn)了圖像的實(shí)時(shí)采集和數(shù)字化，具有良好的圖像質(zhì)量，但價(jià)格昂貴，每套圖像處理系統(tǒng)報(bào)價(jià)在6-8萬美元。北京有色金屬研究院在其原有透射電鏡JEM-120F的基礎(chǔ)上改造了電鏡的結(jié)構(gòu)，使其能夠?qū)崟r(shí)采集圖像并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。北京化工大學(xué)的微觀分析所也裝配了這套系統(tǒng)。據(jù)實(shí)地考察，該數(shù)字圖像采集與處理分析系統(tǒng)獲取的圖像背景粗糙、放大倍數(shù)超過二十萬倍時(shí)CCD靈敏度不夠、圖像的亮度偏低，且基本上沒有后續(xù)的圖像處理軟件。國外的透射電鏡價(jià)格居高不下，而且使用的耗材價(jià)格昂貴；國內(nèi)對透射電鏡的數(shù)字化改造已取得一定的成績和經(jīng)驗(yàn)，但其完成的系統(tǒng)圖像質(zhì)量不佳、分析處理功能簡單、圖像的分析標(biāo)定功能基本沒有。縱觀國內(nèi)外對透射電鏡的研究和使用情況，可以得出以下結(jié)論：(1)對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化改造的基本條件已經(jīng)具備(包括高分辨率CCD攝像機(jī)、高性能計(jì)算機(jī)和較為成熟的圖像處理技術(shù)等)。(2)我國現(xiàn)有八十年代購買的國外電鏡數(shù)百臺(tái)，如能通過配置數(shù)字圖像接收處理系統(tǒng)使其基本能夠完成透射電鏡圖像的數(shù)字化和處理分析，達(dá)到透射電鏡升級改造的目的，將可以較少的投入，產(chǎn)生較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動(dòng)慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機(jī)軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機(jī)械效率總效率（絕熱、等溫）二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4.功率和效率三、多極壓縮和中間冷卻第一級