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聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)在页岩纳米级孔隙结构研究中的应用 被引量:44
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作者 马勇 钟宁宁 +2 位作者 黄小艳 郭州平 姚立鹏 《电子显微学报》 CAS CSCD 2014年第3期251-256,共6页
页岩中大量发育的纳米级孔隙组成了页岩气储集的主要空间。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)通过对页岩样品的连续切割和成像,能够在纳米尺度上三维重建页岩的空间分布。依据不同岩石组分灰度值的差异,可以将页岩内的孔隙、有机质、黄铁矿... 页岩中大量发育的纳米级孔隙组成了页岩气储集的主要空间。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)通过对页岩样品的连续切割和成像,能够在纳米尺度上三维重建页岩的空间分布。依据不同岩石组分灰度值的差异,可以将页岩内的孔隙、有机质、黄铁矿等分割提取出来,不仅可以三维展示其空间分布形态,还可以对孔隙的分布特征和孔隙度等参数进行定量计算。聚集离子束扫描电镜在页岩纳米孔隙中的应用,将给页岩微观结构的深入研究提供新的研究手段。 展开更多
关键词 页岩气 聚焦离子束扫描电镜 fib-sem 页岩纳米孔隙 三维重构
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基于FIB加工和SEM-EDS技术联用对共格BCC/B2高熵合金的元素分布表征分析 被引量:1
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作者 史淑艳 王成林 +2 位作者 戚琳 马跃 邹龙江 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期258-264,共7页
BCC/B2高熵合金中体心立方结构(body centered cube, BCC)纳米粒子影响其软磁性能和高温力学性能。然而,扫描电子显微镜-能量色散谱仪(scanning electron microscopy-X-ray energy dispersive spectroscopy, SEM-EDS)难以表征BCC纳米粒... BCC/B2高熵合金中体心立方结构(body centered cube, BCC)纳米粒子影响其软磁性能和高温力学性能。然而,扫描电子显微镜-能量色散谱仪(scanning electron microscopy-X-ray energy dispersive spectroscopy, SEM-EDS)难以表征BCC纳米粒子的元素分布。本文利用聚焦离子束(focused ion beam, FIB)和SEM-EDS联用,制备BCC/B2高熵合金的纳米尺度薄片,并对其元素分布进行了研究。结果表明,AlCoFeCr高熵合金微观组织是由B2相与共格的BCC相构成,其中BCC粒子约为20~40 nm。对比SEM-EDS对块体试样和FIB制备的纳米尺度的薄片元素分布结果,FIB制备的纳米薄片提高了EDS的分辨率,BCC纳米粒子富集Cr元素,且B2基体相富集Al、Co和Fe元素。电子的加速电压和束流强度影响纳米薄片中BCC纳米粒子元素分布表征结果的准确性,其中30 kV 6.4 nA下元素分布表征结果的准确度最高。 展开更多
关键词 高熵合金 纳米颗粒 元素分布 聚焦离子束 扫描电子显微镜-能量色散谱仪
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基于卷积神经网络的岩心FIB-SEM图像分割算法 被引量:8
3
作者 王润涵 李兵 滕奇志 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期264-274,共11页
岩心聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)图像存在灰度分布不均及孔隙内局部高亮等现象,采用传统图像分割算法所得孔隙分割精度较低,而基于轮廓的分割算法需对孔隙进行人工标记,操作繁琐且无法精确提取孔隙。提出一种利用卷积神经网络的端到端... 岩心聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)图像存在灰度分布不均及孔隙内局部高亮等现象,采用传统图像分割算法所得孔隙分割精度较低,而基于轮廓的分割算法需对孔隙进行人工标记,操作繁琐且无法精确提取孔隙。提出一种利用卷积神经网络的端到端岩心FIB-SEM图像分割算法。结合光流法与分水岭分割图像标注法构建岩心FIB-SEM数据集,联合ResNet50残差网络、通道和空间注意力机制提取特征信息,采用改进的特征金字塔注意力模块提取多尺度特征,利用亚像素卷积模块经上采样获取更精细的孔隙边缘并恢复为原始分辨率。实验结果表明,与阈值分割算法和基于主动轮廓的岩心FIB-SEM分割算法相比,该算法分割精度更高且无需人工操作,其平均像素精度和平均交并比分别达到90.00%和85.81%。 展开更多
关键词 深度学习 注意力机制 聚焦离子束扫描电镜 岩心图像 图像分割 特征金字塔
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电子束诱导沉积工艺的优化与简化
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作者 高尚 黄梦诗 +1 位作者 肖飞 孙千 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第4期340-348,共9页
电子束诱导沉积(EBID)因沉积速率慢、沉积物纯度低等缺点,常被限制在离子束诱导沉积(IBID)工艺前的保护层制备等辅助性工艺中。文章针对工艺的效率提升与流程简化展开系统研究,重点分析了关键工艺参数对沉积速率和效果的影响,并提出了... 电子束诱导沉积(EBID)因沉积速率慢、沉积物纯度低等缺点,常被限制在离子束诱导沉积(IBID)工艺前的保护层制备等辅助性工艺中。文章针对工艺的效率提升与流程简化展开系统研究,重点分析了关键工艺参数对沉积速率和效果的影响,并提出了一种基于扫描电镜缩小框功能的简化工艺。研究表明,低加速电压条件下,沉积速率显著提高;束流与沉积厚度呈线性正相关;短驻留时间有助于获得更高的沉积速率。通过优化参数,研究实现EBID沉积效率达到0.03μm^(3)/nC,显著优于既往文献报道的效率范围。简化工艺无需依赖复杂的专用程序,操作便捷。特别是在对精度要求不高但重视效率的场景中,优化后的EBID工艺可在某些应用中完全替代IBID工艺。因此,通过优化聚焦离子束-扫描电镜中电子束诱导沉积的参数,提高沉积速率并简化操作流程,具有重要应用价值,为沉积保护层提供了全新的解决思路与替代方案。 展开更多
关键词 电子束诱导沉积 沉积速率 工艺参数优化 聚焦离子束-扫描电镜
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基于聚焦离子束-扫描电镜方法研究页岩有机孔三维结构 被引量:11
5
作者 王羽 汪丽华 +3 位作者 王建强 姜政 金婵 王彦飞 《岩矿测试》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期235-243,共9页
页岩中纳米级有机孔的大小直接影响页岩气含气量,其连通性亦对气体运移和开采至关重要。本文选择漆辽地区龙马溪组富有机质页岩,利用聚焦离子束-扫描电镜(FIB-SEM)在纳米尺度上(10 nm)进行有机孔结构的三维重构。研究结果表明:(1)FIB-SE... 页岩中纳米级有机孔的大小直接影响页岩气含气量,其连通性亦对气体运移和开采至关重要。本文选择漆辽地区龙马溪组富有机质页岩,利用聚焦离子束-扫描电镜(FIB-SEM)在纳米尺度上(10 nm)进行有机孔结构的三维重构。研究结果表明:(1)FIB-SEM方法适用于微米级页岩的纳米(>3 nm)孔隙结构特征研究。(2)蜂窝状有机孔发育均匀,孔径集中于10~200 nm,连通性较差;界面有机孔孔径集中于200~300 nm,局部连通性较好。(3)页岩总孔隙度与有机质含量成正比。研究认为,对于以有机孔为重要储集空间的页岩,有机质分布越集中,连续性越好,研究孔隙度的表征单元体尺度越小。 展开更多
关键词 聚焦离子束-扫描电镜 三维空间结构 有机孔 纳米孔隙结构 龙马溪组页岩
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涡轮叶片热障涂层三维成像研究进展 被引量:3
6
作者 敖波 邬冠华 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期20-27,共8页
热障涂层是涡轮叶片高温防护关键技术,具有典型的层状结构特征,且热障涂层服役过程中高温氧化产生热生长氧化物结构,迫切需要利用三维成像方法无损探知热障涂层内部结构。由于计算机断层成像技术能提供三维立体图像,准确再现物体内部三... 热障涂层是涡轮叶片高温防护关键技术,具有典型的层状结构特征,且热障涂层服役过程中高温氧化产生热生长氧化物结构,迫切需要利用三维成像方法无损探知热障涂层内部结构。由于计算机断层成像技术能提供三维立体图像,准确再现物体内部三维结构,是热障涂层层状结构最佳分析手段之一,在热障涂层喷涂质量评价和高温氧化监测方面具有很好的前景。重点介绍了国内外在热障涂层微米CT成像、同步辐射CT成像、聚焦离子束–扫描电镜(FIB–SEM)三维成像及热应力有限元仿真方面的进展。最后指出了热障涂层无损检测可能的发展方向。 展开更多
关键词 热障涂层 微米CT 同步辐射CT 聚焦离子束–扫描电镜(fib–sem) 涡轮叶片 无损检测
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扫描电子显微镜及其在石化领域的应用 被引量:2
7
作者 黄文氢 柳颖 梁中伟 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期95-103,共9页
介绍了扫描电子显微镜的工作原理和仪器结构,综述了扫描电子显微镜作为形貌观察工具在石化领域的应用。分析了扫描电子显微镜结合能谱仪、电子背散射衍射技术、聚焦离子束扫描电子显微镜以及扫描电子显微镜原位技术的特点和优势,并分别... 介绍了扫描电子显微镜的工作原理和仪器结构,综述了扫描电子显微镜作为形貌观察工具在石化领域的应用。分析了扫描电子显微镜结合能谱仪、电子背散射衍射技术、聚焦离子束扫描电子显微镜以及扫描电子显微镜原位技术的特点和优势,并分别介绍了它们在催化剂和材料表征方面的应用,在此基础上,对扫描电子显微镜以及相关新技术的发展趋势和应用前景做出了展望。 展开更多
关键词 扫描电子显微镜 能谱法 聚焦离子束 电子背散射衍射 原位检测
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纳米测量仪器和纳米加工技术 被引量:14
8
作者 姚骏恩 《中国工程科学》 2003年第1期33-37,共5页
纳米科技是当今国际上的一个热点。文章对纳米科技作了简要介绍 ,纳米测量和加工是纳米科技中的一个不可缺少的重要组成部分。叙述了发展纳米测量和纳米加工技术的两个主要途径 :一是发展传统技术 ,主要是电子显微术以及最近发展起来的... 纳米科技是当今国际上的一个热点。文章对纳米科技作了简要介绍 ,纳米测量和加工是纳米科技中的一个不可缺少的重要组成部分。叙述了发展纳米测量和纳米加工技术的两个主要途径 :一是发展传统技术 ,主要是电子显微术以及最近发展起来的聚焦离子束 (FIB) -电子束数控加工中心 ;二是创造新的测量仪器 ,建立新原理和新方法 ,介绍了国内外电子显微镜和扫描探针显微镜这两类纳米测量分析仪器的发展、应用和生产现状。指出我国电子显微仪器和扫描探针显微镜的开发和生产面临困境 ,应尽快建立和加强自己的电子显微仪器和扫描探针显微镜等纳米测量和纳米加工设备制造产业 。 展开更多
关键词 纳米测量仪器 纳米加工技术 纳米科技 电子显微镜 扫描探针显微镜 聚焦离子束-电子束装置
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EB-PVD热障涂层TGO三维结构分析 被引量:3
9
作者 敖波 钟建兰 古玉祺 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期136-142,共7页
热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂... 热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂层高温氧化48 h后的SEM图像;其次,通过EB-PVD热障涂层三维结构的分割与提取,得到了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布,实现了TGO层的厚度测量;最后建立了基于TGO三维结构和柱间孔隙三维分布的EB-PVD热障涂层有限元热应力分析模型,分析了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布对EB-PVD热障涂层热应力的影响。结果表明,TGO层的平均厚度为2.37μm,有限元模型中最大拉应力为403 MPa,最大压应力为-282 MPa,最大拉应力与最大压应力均出现在陶瓷层中的柱间孔隙处。 展开更多
关键词 电子束物理气相沉积 热生长氧化物 聚焦离子束-扫描电子显微镜 三维结构
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聚焦离子束显微镜技术在锂离子电池领域的研究进展 被引量:3
10
作者 杨妮 苏岳锋 +3 位作者 王联 李宁 马亮 朱晨 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1283-1294,共12页
电极材料作为锂离子电池的关键结构组成部分,其结构稳定性直接决定着锂离子电池的电化学性能。由于电极材料具有对空气、水分敏感,不耐电子束辐照等特性,且在充放电过程中,电极本身及其所处化学环境不断变化,表征其微观组织形貌和结构... 电极材料作为锂离子电池的关键结构组成部分,其结构稳定性直接决定着锂离子电池的电化学性能。由于电极材料具有对空气、水分敏感,不耐电子束辐照等特性,且在充放电过程中,电极本身及其所处化学环境不断变化,表征其微观组织形貌和结构具有挑战性。聚焦离子束-扫描电子显微镜作为重要的微纳米尺度精细加工设备,是制备透射样品的重要手段,已广泛应用于半导体、生物等领域。本文通过对近年来相关文献的探讨,综述了聚焦离子束基于锂离子电池领域的解决方案,着重阐述了聚焦离子束在三维重构、冷冻加工、构建单颗粒电池方面的最新进展,采用三维重构技术可以获取电极材料中的孔隙网络、多相结构、体积变化等三维特征信息,进行定量评估,建立微观结构模型对电池性能进行预测。基于冷冻加工技术,将液态电解质、Li金属等束流敏感材料冷冻,保持其原始形貌和化学性质,可以有效表征Li金属阳极以及固液界面的本征信息。构建单颗粒微型电池可以实现原位观察单粒子循环过程中的微观结构演化,避免黏结剂、导电添加物等对材料本征性能的影响,确定电极材料的内在特性。本文详细介绍了聚焦离子束在这3个方面的加工过程,并分析加工过程中存在的不足,提出目前面临的主要挑战。本文从锂离子电池材料特性和聚焦离子束实验方法出发,为该领域科研人员提供便利。 展开更多
关键词 锂离子电池 聚焦离子束 三维重构 冷冻加工技术
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电压衬度像技术在IC失效分析中的应用 被引量:4
11
作者 陈琳 汪辉 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期581-584,共4页
电压衬度像(PVC)技术是用于定位集成电路不可见缺陷的一种有效的失效分析方法,结合聚焦离子束(FIB)精准的微切割技术,可将PVC技术应用于长金属互连线的缺陷定位。主要介绍了PVC技术及其原理,概述了如何在SEM和FIB中应用其工作原理有效... 电压衬度像(PVC)技术是用于定位集成电路不可见缺陷的一种有效的失效分析方法,结合聚焦离子束(FIB)精准的微切割技术,可将PVC技术应用于长金属互连线的缺陷定位。主要介绍了PVC技术及其原理,概述了如何在SEM和FIB中应用其工作原理有效地定位IC缺陷位置,并就接触孔/通孔缺陷以及规则长金属导线的失效实例展开讨论和分析。 展开更多
关键词 电压衬度像 扫描电子显微镜 聚焦离子束 失效分析
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冷冻电镜表征锂电池中的辐照敏感材料 被引量:2
12
作者 翁素婷 刘泽鹏 +7 位作者 杨高靖 张思蒙 张啸 方遒 李叶晶 王兆翔 王雪锋 陈立泉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期760-780,共21页
冷冻电镜(cryo-EM)是表征辐照敏感材料的有力工具,已经在生命科学领域得到了广泛的应用和认可,并在2017年获得了诺贝尔化学奖。同年,冷冻电镜首次被应用于观察金属锂的纳米结构,取得了一些前所未有的结果,从此也在电池领域备受关注和蓬... 冷冻电镜(cryo-EM)是表征辐照敏感材料的有力工具,已经在生命科学领域得到了广泛的应用和认可,并在2017年获得了诺贝尔化学奖。同年,冷冻电镜首次被应用于观察金属锂的纳米结构,取得了一些前所未有的结果,从此也在电池领域备受关注和蓬勃发展。冷冻或低温不仅可以有效地缓解高能电子束对样品造成的辐照损伤,而且可以大幅降低样品的反应活性,提高样品的稳定性。冷冻电镜可以为辐照敏感材料提供纳米甚至是原子尺度的微观结构信息。本文重点介绍了冷冻电镜在表征锂电池中辐照敏感材料的相关应用和成果,包括冷冻聚焦离子束-扫描电子显微镜(cryo-FIB-SEM)和冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM),以便读者了解冷冻电镜在解析电池工作机理和指导材料结构设计等方面发挥的优势和作用。随后,展示了冷冻电镜在金属锂的沉积/溶解行为、固体电解质界面(SEI)膜的纳米结构、亲锂材料的储锂机理、全固态电池中固-固界面以及正极材料表面的固体电解质界面(CEI)膜等方面的应用与研究成果。最后,展望了冷冻电镜在未来的技术发展及其在电池领域的潜在应用与机遇。冷冻电镜技术的发展将有助于解析电池材料与界面结构,了解电池运行和失效机制,从而促进高比能和高安全性电池的发展。 展开更多
关键词 冷冻电镜(cryo-EM) 冷冻聚焦离子束-扫描电子显微镜(cryo-fib-sem) 冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM) 金属锂电池 固体电解质界面(SEI)膜 正极电解质界面(CEI)膜
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聚焦离子束技术在常温生物样品三维重构方面的方法探讨 被引量:10
13
作者 李晓敏 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期196-205,共10页
聚焦离子束连续切片扫描电镜(focused ion beam serial block face scanning electron microscopy,FIB-SEM)技术,目前已被广泛应用于小体积细胞或组织样品的三维重构,具有自动化程度高、Z轴分辨高等优点。本文从包埋块样品准备与处理、... 聚焦离子束连续切片扫描电镜(focused ion beam serial block face scanning electron microscopy,FIB-SEM)技术,目前已被广泛应用于小体积细胞或组织样品的三维重构,具有自动化程度高、Z轴分辨高等优点。本文从包埋块样品准备与处理、样品区域选定、软件设置前准备、软件参数(离子束加工和电子束扫描)设置、软件运行与图像采集和图像处理等多个方面,详细介绍应用FIB-SEM技术对常温生物包埋块样品进行三维重构的流程和细节,并对某些关键性参数展开讨论。 展开更多
关键词 聚焦离子束连续切片扫描电镜技术 生物包埋块 自动化数据收集 三维重构
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原位AFM自感应PRC力传感器读数漂移的有源漂移抑制法
14
作者 唐飞扬 谷森 +3 位作者 陈俊 胡志平 孟庆林 汝长海 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第3期229-235,共7页
为解决面向扫描电子显微镜(SEM)的原位原子力显微镜(AFM)工作时SEM的聚焦电子束引起原位AFM自感应压阻式微悬臂梁(PRC)力传感器读数持续漂移的难题,首先建立原位AFM自感应PRC力传感器的p沟道结型场效应晶体管(JFET)读数漂移模型,分析SE... 为解决面向扫描电子显微镜(SEM)的原位原子力显微镜(AFM)工作时SEM的聚焦电子束引起原位AFM自感应压阻式微悬臂梁(PRC)力传感器读数持续漂移的难题,首先建立原位AFM自感应PRC力传感器的p沟道结型场效应晶体管(JFET)读数漂移模型,分析SEM聚焦电子束对自感应PRC产生干扰的原因;然后提出了基于原位AFM自感应PRC力传感器p沟道JFET模型的有源漂移抑制法,即先对自感应PRC的栅极进行导电连接,再通过控制施加在自感应PRC栅极上的补偿电压消除SEM聚焦电子束对自感应PRC的干扰。实验结果表明,当补偿电压从未施加上升至40 V时,原位AFM自感应PRC力传感器读数的漂移率从约13 nm/min下降到1 nm/min左右,同时对自感应PRC及其信号调理电路均无损伤。该方法能有效消除SEM聚焦电子束对原位AFM自感应PRC力传感器的影响。 展开更多
关键词 有源漂移抑制法 原位原子力显微镜(AFM) 扫描电子显微镜(sem) 自感应压阻式微悬臂梁(PRC)力传感器 聚焦电子束 p沟道结型场效应晶体管(JFET)模型
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非晶层占比对TEM样品成像的影响
15
作者 党鹏 马昊 +2 位作者 张启华 杨阳 史丽娜 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第1期84-88,共5页
研究了非晶层占比对半导体器件透射电子显微镜(TEM)样品成像的影响。聚焦离子束(FIB)是制备TEM样品的重要工具,在TEM样品制备过程中,离子束损伤会在样品表面产生非晶层而使TEM图像产生畸变失真。在28 nm技术节点以下半导体器件TEM样品... 研究了非晶层占比对半导体器件透射电子显微镜(TEM)样品成像的影响。聚焦离子束(FIB)是制备TEM样品的重要工具,在TEM样品制备过程中,离子束损伤会在样品表面产生非晶层而使TEM图像产生畸变失真。在28 nm技术节点以下半导体器件TEM样品制备中,传统的制备方法会使样品在TEM下呈现非晶像或者图像质量不佳而不再适用。制备了一种楔形样品并使用平面转截面的样品制备方法研究了TEM呈晶格像时和非晶层临界占比的关系。实验表明,当样品中非晶层的占比超过0.66时,其在TEM下的成像为非晶像;当低于这一数值时,其在TEM下的成像为晶格像。针对非晶层对样品成像的影响,使用了一种低电压减薄的制备方法,通过降低非晶层占比可以显著优化表面成像,提高TEM样品的质量。 展开更多
关键词 透射电子显微镜(TEM) 聚焦离子束(fib) 离子束损伤 非晶层 图像质量 临界值
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