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金属材料とは、光沢、延性、易伝導性、熱伝導などの特性を備えた材料です。一般に鉄金属と非鉄金属の2種類に分けられます。鉄金属には、鉄、クロム、マンガンなどが含まれます。これまでのところ、工業用原材料の構成では依然として鉄と鋼が主流です。多くの鉄鋼会社や研究機関は、SEM の独自の利点を利用して、生産中に遭遇する問題を解決し、新製品の研究開発を支援しています。対応するアクセサリを備えた走査型電子顕微鏡は、鉄鋼および冶金業界が研究を実施し、生産プロセスの問題を特定するための有利なツールとなっています。SEM の解像度と自動化の向上に伴い、材料の分析と特性評価における SEM の応用はますます普及しています。   故障解析は、近年、学者や企業を研究するために軍事企業によって普及されている新しい分野です。金属部品の破損は、軽微な場合にはワークの性能低下につながり、重大な場合には人命事故につながる可能性があります。プロジェクトを安全に運営するためには、故障解析による故障原因の特定と効果的な改善策の提案が不可欠です。したがって、走査型電子顕微鏡の利点を最大限に活用することは、金属材料産業の発展に大きく貢献するものと考えられます。     01 金属部品の引張破壊の電子顕微鏡観察        破壊は常に金属組織の最も弱い部分で発生し、破壊の全過程に関する多くの貴重な情報が記録されるため、破壊の研究では破壊の観察と研究が常に重視されてきました。破壊の形態学的解析は、破壊の原因、破壊の性質、破壊のモードなど、材料の破壊につながるいくつかの基本的な問題を研究するために使用されます。材料の破壊メカニズムを詳しく研究したい場合は、通常、破壊表面の微小領域の組成を分析する必要があり、破壊解析は現在、金属部品の破損解析のための重要なツールとなっています。     図 1 CIQTEK 走査型電子顕微鏡 SEM3100 の引張破壊形態   破壊の性質により脆性破壊と塑性破壊に大別されます。脆性破壊の破面は通常、引張応力に対して垂直であり、巨視的に見ると、脆性破壊は光沢のある結晶質の明るい表面で構成されます。塑性骨折は通常、巨視的に見ると骨折上に細かいディンプルを備えた繊維状です。   破壊解析の実験的基礎は、破壊面の巨視的な形態学的および微細構造的特徴を直接観察および解析することです。多くの場合、肉眼観察により破壊の性質、発生位置、亀裂の進展経路を知ることができますが、破壊原因や破壊機構を解析するために破壊源付近を詳細に調査するには、顕微鏡観察が必要です。破壊は凹凸があり粗い表面であるため、破壊の観察に使用される顕微鏡には、最大の被写界深度、可能な限り広い倍率範囲、および高解像度が必要です。これらのニーズを組み合わせて、SEM は破壊解析の分野で広く使用されています。図 1 3 つの引張破壊サンプル。低倍率の肉眼観察と高倍率の微細構造観察による。サンプル A の破壊は、典型的な脆性破壊特性の川のパターン (図 A) です。サンプル B 巨視的には繊維形態は見られず (図 B)、微細構造には強靭な巣は現れず、脆性破壊のため。サンプル C の巨視的破壊は光沢のあるファセットで構成されているため、上記の引張破壊は脆性破壊です。   02 鋼介在物の電子顕微鏡観察   鋼の性能は主に鋼の化学組成と組織に依存します。鋼中の介在物は主に酸化物、硫化物、窒化物などの非金属化合物の形で存在し、鋼の不均一な組織を引き起こし、その形状、化学組成、物理的要因などは鋼を作るだけでなく、冷間および熱間加工のパフォーマンスは低下しますが、材料の機械的特性にも影響します。非金属介在物の組成、個数、形状、分布は鋼の強度、塑性、靱性、耐疲労性、耐食性などに大きな影響を与えるため、鋼材の金属組織検査において非金属介在物は欠かせない項目となっています。鋼中の介在物の挙動を研究し、対応する技術を使用して鋼中の介在物のさらなる形成を防ぎ、鋼中にすでに存在する介在物を低減することにより、高純度の鋼を製造し、鋼の性能を向上させることが非常に重要です。     図2 介在物の形態     図 3 TiN-Al2O3 複合介在物のエネルギー面スペクトル分析   図2、図3に示す介在物の場合、SEMを用いて介在物を観察し、純鉄に含まれる介在物のエネルギースペクトル分析と併せて、純鉄に含まれる介在物の種類を確認することができます。酸化物、窒化物、複合介在物です。   たとえば、上記の場合の介在物の長さを測定すると、Al2O3 介在物の平均サイズは約 3 μm、TiN と AlN は 5 μm 以内、複合介在物のサイズは 8 μm を超えないことがわかります。 μm; これらの微細な介在物は、電気技術的に純粋な鉄内の磁区を固定する役割を果たし、最終的な磁気特性に影響を与えます。   酸化物介在物 Al2O3 の原因は、製鋼時の脱酸生成物や連続鋳造プロセスの二次酸化物である可能性があり、鋼材中の形状は大部分が球形であり、不規則な形状の一部はごく一部です。介在物を観察する際には、介在物の形態や組成を観察するだけでなく、介在物の大きさや分布にも注目し、介在物レベルを総合的に評価する必要があります。たとえば、故障解析のために介在物がワークピースの亀裂につながる場合、通常、亀裂の発生源には介在物の大きな粒子が見つかるため、故障の原因を特定するには介在物のサイズ、組成、量、形状を研究することが重要です。ワークの。   03 走査型電子顕微鏡による鋼材中の有害析出相の検出方法        析出相とは、飽和固溶体の温度が低下すると析出する相、または固溶化処理後に得られた過飽和固溶体を熟成させることにより析出する相であり、第二相粒子が析出する固相変態過程である。過飽和固溶体から沈殿および脱溶媒和され、核形成される。析出相は鋼において非常に重要な役割を果たしており、その強度、靭性、可塑性、疲労特性、その他多くの重要な物理的および化学的特性に重要な影響を与えます。鋼の析出相を適切に制御することで鋼の特性を強化できますが、熱処理の温度と時間の制御が適切でないと、脆性破壊、容易な腐食などの金属特性の急激な低下を引き起こします。   図4 CIQTEK走査型電子顕微鏡によるSEM3100純鉄析出相の後方散乱図   一定の加速電圧では、基本的に試料の原子番号が大きくなるほど反射電子の発生量が増加するため、反射電子を画像信号として利用して、原子番号ライナー画像や試料上の化学成分分布を表示することができます。試料の表面を一定の範囲で観察できます。Pb の原子番号は 82 で、後方散乱モードでは Pb の反射電子収量が高いため、画像では Pb が明るく白く見えます。   PbやFeは固溶体を生成せず、製錬工程で...

量子特性に基づいた電子スピン センサーは高感度を備えており、電場、磁場、分子またはタンパク質の動力学、核またはその他の粒子などのさまざまな物理化学的特性を調べるために広く使用できます。これらの独自の利点と潜在的な応用シナリオにより、スピンベースのセンサーが現在注目の研究方向となっています。Sc 3 C 2 @C 80 は炭素ケージで保護された非常に安定した電子スピンを有しており、多孔質材料内のガス吸着検出に適しています。Py-COF は、ホルミル基とアミノ基を持つ自己縮合構成要素を使用して調製された、独特の吸着特性を備えた最近出現した多孔質有機骨格材料です。理論上の細孔サイズ 1.38 nm で調製されています。したがって、金属フラーレン Sc 3 C 2 @C 80 ユニット (サイズ約 0.8 nm) は、Py-COF のナノ細孔の 1 つに入ることができます。   金属フラーレンをベースにしたナノスピンセンサーは、多孔質有機骨格内のガス吸着を検出するために、中国科学院化学研究所の研究者Taishan Wangによって開発された。常磁性金属フラーレン Sc 3 C 2 @C 80は、ピレンベースの共有結合性有機構造体 (Py-COF) のナノ細孔に埋め込まれました。Sc 3 C 2 @C 80 スピンプローブ で埋め込まれた Py-COF 内に吸着されたN 2、CO、CH 4、CO 2、C 3 H 6 および C 3 H 8を EPR 技術 (CIQTEK EPR200-Plus) を使用して記録しました。 )。埋め込まれた Sc 3 C 2 @C 80の EPR シグナルは、 Py-COF のガス吸着特性と規則的に相関していることが示されました。研究結果は、「多孔質有機構造体内のガス吸着のその場プローブのための埋め込みナノスピンセンサー」というタイトルでNature Communicationsに掲載された。     Sc 3 C 2 @C 8の分子スピンを使用した Py-COF のガス吸着特性の調査     研究では、著者らは常磁性特性を持つ金属フラーレン Sc 3 C 2 @C 80  (サイズ約 0.8 nm) を、ガス吸着を検出するためにピレンベース COF (Py-COF) の 1 つのナノ細孔に埋め込まれたスピンプローブとして使用しました。 Py-COF内。次に、埋め込まれた Sc 3 C 2 @C 80 EPR 信号を記録することにより、N 2、CO、CH 4、CO 2、C 3 H 6 および C 3 H 8 ガスに対する Py-COF の吸着特性を調査しました 。Sc 3 C 2 @C 80の EPR シグナルは、 Py-COF のガス吸着特性に規則的に従うことが示されています。また、従来の吸着等温線測定とは異なり、この埋め込み型ナノスピンセンサーは、その場でのリアルタイムモニタリングによってガスの吸着と脱着を検出できます。�

環境触媒は、環境汚染を改善できるすべての触媒として広義に定義されます。近年、環境保護への関心がますます高まり、環境触媒の研究と応用がますます深まっています。さまざまな反応物を処理する環境触媒には対応する性能要件があり、その中でも比表面積と細孔径は環境触媒の特性を特徴付ける重要な指標の 1 つです。環境触媒の性能の研究と最適化のために、ガス吸着技術を使用して環境触媒の比表面積、細孔容積、細孔サイズ分布などの物理的パラメータを正確に特徴付けることは非常に重要です。   01環境保護触媒   現在、石油精製、化学および環境保護産業が触媒の主な応用分野です。環境触媒とは一般に、有毒物質や有害物質を直接的または間接的に処理して無害化または低減することにより、周囲の環境を保護し、改善するために使用される触媒を指します。広義には、環境汚染を改善できる触媒も環境触媒に分類されます。 。環境触媒は、SO 2、NO X、CO 2などの排ガスの処理に使用できるモレキュラーシーブ触媒など、応用方向に応じて排ガス処理触媒、廃水処理触媒、その他の触媒に分類できます。液相・気相汚染物質の吸着に代表的な吸着剤として使用できるN 2 O、有機汚染物質を分解する半導体光触媒などの活性炭。   02 環境触媒の比表面積と細孔径の分析と特性評価   触媒の表面積は触媒の特性を特徴付ける重要な指標の 1 つです。触媒の表面積は外表面積と内表面積に分けられます。環境触媒の表面積の大部分は内面であり、活性中心は内面に分布していることが多いため、一般に環境触媒の比表面積が大きいほど、表面上の活性中心が多くなり、触媒は反応物に対して強力な吸着能力を持っており、これらはすべて触媒活性に有利です。さらに、細孔構造のタイプは触媒の活性、選択性、強度に大きな影響を与えます。反応物分子は吸着される前に、触媒の細孔を通って拡散して触媒内面の活性中心に到達する必要があります。この拡散プロセスは触媒の細孔構造と密接に関係しており、細孔構造が異なれば異なる特性を示します。拡散法則と見かけの反応速度論、たとえば、モレキュラーシーブ触媒の強い選択性は、その細孔の細孔サイズにより、特定の種類の分子のみが触媒の表面まで細孔に入り、触媒作用を受けることができるという事実によるものです。 。   したがって、環境触媒の比表面積、細孔径分布、その他の性能パラメーターを特徴付ける必要があり�

ナノアルミナとは何ですか？ ナノアルミナは、強度、硬度、耐摩耗性、耐熱性、比表面積が大きいことから、セラミックス材料、複合材料、航空宇宙、環境保護、触媒およびその担体などのさまざまな分野で広く使用されています[1]。これが開発技術の継続的な改善につながりました。現在、科学者たちは、球状、六角形のシート、立方体、棒状、繊維状、メッシュ状、花状、巻き毛状、その他多くの形態を含む、一次元から三次元までのさまざまな形態のアルミナ ナノ材料を調製しています[2]。   アルミナナノ粒子の走査型電子顕微鏡観察   ナノアルミナの調製には多くの方法があり、反応方法の違いに応じて 3 つの主要なカテゴリに分類できます。  固相、気相、液相法[3]。調製したアルミナナノ粉末の結果が期待通りであることを検証するには、各プロセスにおけるアルミナの構造を特徴付ける必要がありますが、多くの特徴付け方法の中で最も直観的な方法は顕微鏡観察法です。   走査型電子顕微鏡は、従来の顕微鏡特性評価装置として、高倍率、高解像度、深い被写界深度、鮮明な画像化、および強い立体感という利点を有しており、ナノアルミナの構造を特性評価するための好ましい装置である。   次の図は、CIQTEK 電界放射型走査型電子顕微鏡 SEM5000 を使用して観察された、さまざまなプロセスで調製されたアルミナ粉末を示しています。これには、立方体、フレーク、ロッドの形状で、粒子サイズが数十から数百ナノメートルのアルミナ ナノ粉末が含まれています。     CIQTEK 電界放射型走査電子顕微鏡 SEM5000   SEM5000 は、高度なバレル設計、バレル内減速、および低収差の漏れのない磁気対物レンズ設計を備えた、高解像度で機能豊富な電界放射型走査電子顕微鏡で、低電圧高解像度イメージングを実現し、応用可能です。磁気サンプルに。SEM5000 は、光学ナビゲーション、完璧な自動機能、適切に設計されたヒューマン マシン インタラクション、最適化された操作および使用プロセスを備えています。経験豊富なオペレーターであっても、すぐに高解像度の撮影を始めることができます。   電子銃の種類： 高輝度ショットキー電界放出型電子銃 解像度:  1 nm @ 15 kV  1.5nm@1kV   倍率：  1～2500000倍   加速電圧：  20V～30kV   サンプルテーブル：  5軸自動サンプルテーブル     参考文献。  [1] 呉ZF。アルミナナノ粒子の形態と物性の関係�

何世紀にもわたって、人類は磁気とそれに関連する現象を休むことなく研究してきました。電磁気学と量子力学の初期の頃、磁石が鉄に引き寄せられることや、鳥、魚、昆虫が何千マイルも離れた目的地間を移動する能力を人間が想像することは困難でした。これは同じ驚くべき興味深い現象です。磁気の原点。これらの磁気特性は、電子と同様に普及している素粒子の移動する電荷とスピンに由来します。    二次元磁性材料は非常に興味深い研究のホットスポットとなっており、スピントロニクスデバイスの開発に新たな方向性を切り開き、新しい光電子デバイスやスピントロニクスデバイスに重要な用途をもたらします。最近では、『Physics Letters 2021』第 12 号でも 2 次元磁性材料の特集を開始し、理論と実験における 2 次元磁性材料の進歩をさまざまな視点から解説しています。    わずか数原子の厚さの二次元磁性材料は、非常に小さなシリコンエレクトロニクスの基板として使用できます。この驚くべき材料は、ファンデルワールス力、つまり分子間力によって積み重ねられた極薄層のペアでできており、層内の原子は化学結合によって結合されています。原子の厚さしかありませんが、磁気、電気、力学、光学の点で物理的および化学的特性を保持しています。     二次元磁性材料 画像は https://phys.org/news/2018-10-flexy- flat-function-magnets.html から参照   興味深いたとえを使用すると、2 次元磁性材料内の各電子は、N 極と S 極を備えた小さなコンパスのようなもので、これらの「コンパスの針」の方向が磁化の強さを決定します。これらの極小の「コンパスの針」が自発的に整列すると、磁気シーケンスが物質の基本相を構成し、発電機やモーター、磁気抵抗メモリ、光バリアなどの多くの機能デバイスの作製が可能になります。この驚くべき特性により、二次元磁性材料も注目されています。集積回路の製造プロセスは現在改善されつつありますが、デバイスが縮小しているため、すでに量子効果によって制限されています。マイクロエレクトロニクス産業は信頼性の低さや消費電力の高さなどのボトルネックに直面しており、50年近く続いてきたムーアの法則も困難に直面している（ムーアの法則：集積回路上に収容できるトランジスタの数は約2倍になる） 18 か月ごと)。将来的に二次元磁性材料が磁気センサー、ランダムメモリ、その他の新しいスピントロニクスデバイスの分野で使用できれば、集積回路の性能のボトルネックを打破できる可能性があります。    磁性ファンデルワールス結晶が特別な磁気電気効果を持っていることはすでに知られているため、定量的な磁気研究は二次元磁性材料の研究において不可欠なステップです。しかし、そのような磁石のナノスケールでの磁気応答に関する定量的な実験研究はまだ非常に不足しています。いくつかの既存の研究では、ミクロンスケールでの結晶磁性の検出の実現が報告されていますが、これらの技術はまだ磁化に関する定量的な情報を提供していないだけでなく、極薄サンプルの妨げとなる磁気信号と干渉する傾向が非常に高いです。したがって、ナノスケールで材料の磁気特性を調べるためには、検出技術の更新が非常に緊急の課題となります。    この課題に対処するために、CIQTEK は新しい 量子精密測定である量子ダイヤモンド原子間力顕微鏡 (QDAFM)、ダイヤモンド NV センターおよび AFM 走査イメージング技術に基づく走査型 NV 顕微鏡を提供します。ダイヤモンドの窒素空孔 (NV) 中心欠陥のスピンを量子操作して読み出すことにより、磁気特性の定量的非破壊イメージングを実現できます。ナノメートルスケールでの高い空間分解能と個々のスピンの超高検出感度を備えているため、ファンデルワールス磁石の重要な磁気特性を定量的に検出し、その磁化、局所欠陥、磁気の高空間分解能磁気イメージングを実行することができます。ドメイン。非侵襲的であり、広い温度領域をカバーし、広い磁場測定範囲をカバーするという独自の利点があります。生物学や医学の研究分野だけでなく、量子科学、化学、材料科学にも幅広い用途があります。   二次元ヨウ化クロムの磁化図 画像はProbing Magnetism in 2D Materials at the nanoscale withsingle-spin microscopy（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav6926）より引用    以下では、  ナノ磁気共鳴イメージング、超伝導磁気共鳴イメージング、細胞のその場イメージング、およびトポロジカル磁気構造の特性評価におけるQDAFM の具体的なアプリケーションを紹介します。     CIQTEK 量子ダイヤモンド原子間力顕微鏡 (常温バージョンと極低温バージョン)   01 ナノ磁気共鳴イメージング 磁性材料の場合、その静的スピン分布を決定することは物性物理学の重要な問題であり、新しい磁気デバイスの研究の鍵となります。QDAFM は、非侵襲性、広い温度領域のカバー、広い磁場測定範囲などの独自の利点を備えた高空間分解能の磁気イメージングを可能にする新しい方法を提供します。   ブロック型磁壁イメージング 画像はTetienne、JPet al.から参照 極薄強磁性体の磁壁の性質は、走査ナノ磁気測定によって明らかになりました。ネイチャーコミュニケーションズ6, 6733(2015)   02 超電導磁気共鳴イメージング 超伝導体とその渦のミクロスケールの研究は、超伝導のメカニズムを理解するための重要な情報を提供します。低温で動作する QDAFM を使用すると、超伝導体の磁気渦の定量的イメージング研究を実行でき、多数の低温凝縮物質系の磁気測定に拡張できます。   単一磁気渦のスプリアス場の定量的イメージング 画像は Thiel, L. et al. 極低温量子磁力計を使用した定量的ナノスケール渦イメージングから参照されました。ネイチャー ナノテクノロジー 11,677-681 (2016)。   03 細胞 in situ イメージング  細胞内のその場でのナノスケール分子イメージングの達成は、生物学研究にとって重要なツールです。数あるイメージング技術の中でも、試料体内のスピン分布の画像を非破壊で迅速に取得できる磁気共鳴イメージングは​​、いくつかの科学分野で広く使用されています。 特に臨床医学においては、生体への侵襲性がほとんどないため、病気のメカニズムの研究、診断、治療に重要な役割を果たしています。しかし、従来の磁気共鳴イメージング技術は、ミクロンを超える空間分解能の限界を持つセンサーとして磁気誘導...