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百萬倍放大倍率，0.1—0.2nm分辨本領(lǐng)而且還能對幾個納米的微小區(qū)域進行化學(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)透射電鏡的研究動態(tài)常見報道。隨著計算機科學(xué)和圖像攝取技術(shù)的發(fā)展和進步，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到0.15nm，該電鏡的圖像攝取、處理和分析系統(tǒng)分成三個層次，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；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力，日立(HITACHI)、日本電子株式會社(JEOL)等大公司推出的電鏡屬世界先進行列。例如，日本電子的200KV場發(fā)射透射電鏡JEM-2010F不僅可實現(xiàn)超高分辨率圖像的觀察，同時，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)實現(xiàn)了圖像自動聚焦，而且該系統(tǒng)能方便而有效地進行諸如視場選擇、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算機和圖像處理分析技術(shù)，實現(xiàn)了電鏡數(shù)字化及其圖像的自動處理分析。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，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、勞民傷財?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)中的噪聲也會被放大，因而會引起圖像質(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，會導(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，加速后到達試樣的不一致性會引起電子噪聲。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實現(xiàn)了圖像的實時采集和數(shù)字化，具有良好的圖像質(zhì)量，但價格昂貴，每套圖像處理系統(tǒng)報價在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。國外的透射電鏡價格居高不下，而且使用的耗材價格昂貴；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，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、高性能計算機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，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)生較大的社會經(jīng)濟效益。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(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。第六章活塞式空氣壓縮機

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

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(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

piston-aircompressor空壓機分類：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

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(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單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

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

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

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

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渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，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，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、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）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(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—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（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，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征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、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進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、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機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、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理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，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)計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進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、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

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

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

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