任小明,湖北大学,副教授,博士,副高,曾在武汉市科技局挂职,现任湖北大学材料科学与工程学院测试中心主任。重点研究聚乙烯、环氧树脂等通用性聚合物材料合金及功能性高分子材料,主持或参与国家自然科学基金、国家863计划、湖北省教育厅青年人才项目以及多项企业委托项目,获得武汉市科技进步奖2项、授权中国发明专利5项,在Composite science and technology等SCI期刊发表学术论文10余篇,目前管理高分辨场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪等15台大型精密仪器。
随着科技的深入发展,现今扫描电子显微镜和X 射线能谱仪的性能日渐优异,功能更加强大,特别是场发射扫描电镜的推出促使微观结构分析实现了新的突破,超高亮度电子枪的配备、In-Lens探测器的应用及减速模式的开发,使得扫描电镜核心指标分辨率由3nm 提高至1nm 以内,材料微观分析的尺度范畴真正达到了纳米或亚纳米量级,促使人类的研究视野进一步延伸至更微观的表面细节;此外,场发射扫描电镜还拥有诸如低电压模式、电子背散射衍射、硅漂移能谱等更多强大功能或附件。譬如,低电压分析技术是场发射扫描电镜的极大优势,能够帮助研究人员在无喷镀导电膜条件下直接观察非导电样品,实现材料的原生态细节分析,避免假象的干扰;或者利用低电压模式分析材料表面的信息,从而获取与常规操作模式下不同的细节,提高材料信息的全面性。
然而,大部分扫描电镜操作者则只采用常规成像技术或制样技术进行样品分析,不能根据待测样品的特点和测试需求来选择仪器参数,则其获取的分析结果差强人意,甚至存在误差。研究其原因,可能是操作人员对扫描电镜及X射线能谱仪的基本原理和一些特殊分析技术的应用不了解,不知道如何来选择合适的参数以获得期望的显微结构信息;另外对测试中经常遇见的荷电现象,很多操作者也都只会采用喷镀方式进行处理,殊不知这种方式极大地增加了掩盖真实细节的风险。针对这些问题,《扫描电镜能谱原理及特殊分析技术》详细阐述了扫描电镜X射线能谱仪基本原理和特殊分析技术原理及应用两部分内容,将扫描电镜和能谱仪在日常测试中所遇到的普遍问题和部分特殊分析技术需求从原理到测试技巧进行了全面的阐述,使其既适合初学者入门,也能帮助具备一定经验者提高技能,是一本原理性和技术性强的专业参考书。
总之,笔者衷心地希望读者通过阅读本书,较好地掌握扫描电镜和X射线能谱仪的基本原理,了解扫描电镜测试中特殊分析技术的应用条件和分析技巧,并熟练应用于科研测试工作中,最终获取满意的测试结果。
借此机会,笔者衷心感谢蔡志伟博士为书中案例所做的大量测试工作;感谢陈子和硕士为书中图片编辑付出的辛勤劳动;感谢吴建群博士提供的相关素材;感谢施德安教授、王国成教授对本书的审阅及提出的宝贵建议;感谢Bruker能谱的禹宝军工程师、北京欧波同光学技术有限公司所提供的部分数据,感谢湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室Key Laboratory of Green Preparation and Application for Functional Materials, Ministry of Education、高分子材料湖北省重点实验室Hubei Key Laboratory of Polymer Materials的经费支持,以及家人、同事和朋友们的帮助,在此深表谢意。
由于笔者水平有限,疏漏和不足之处在所难免,恳请读者批评指正。
编著者
2020年1月
于湖北大学琴园