微區(qū)分析中,原位測(cè)試是非常必要的。尤其是在復(fù)雜環(huán)境下,當(dāng)環(huán)境因素改變時(shí),原位觀測(cè)表面各種性能的改變,如形貌、楊氏模量、導(dǎo)電性、電荷分布等,這已經(jīng)成為原子力顯微鏡應(yīng)用的常見(jiàn)需求,配備的專(zhuān)業(yè)環(huán)境中艙的WET-SPM就可以滿(mǎn)足用戶(hù)的這些需求。
WET-SPM可對(duì)多種環(huán)境進(jìn)行模擬和控制。為其特制的一體式手套箱控制艙滿(mǎn)足了各種實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求。不僅可以對(duì)溫度、濕度、氣氛等環(huán)境量控制,還可以設(shè)置真空環(huán)境滿(mǎn)足超高溫、超低溫的實(shí)驗(yàn)要求,提供光照滿(mǎn)足光電材料的測(cè)試要求等。
1、加熱冷凍控制
鋰電池的隔膜材料具有孔隙,以實(shí)現(xiàn)充電放點(diǎn)過(guò)程中鋰離子的穿梭。在充放電時(shí),會(huì)有部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能從而使溫度提高。本實(shí)驗(yàn)?zāi)M了這種情況,測(cè)試溫度升高對(duì)隔膜材料空隙的影響。從左到右是分別是溫度為室溫、40攝氏度、55攝氏度時(shí)孔隙的變化??梢杂^察到隨著溫度的升高,孔隙變小,從而影響了鋰離子的穿梭,這也是鋰電池充放電多次后導(dǎo)致壽命變低的一個(gè)原因。
對(duì)于有機(jī)材料而言,溫度的降低會(huì)導(dǎo)致其機(jī)械性能改變。這個(gè)實(shí)驗(yàn)分別測(cè)試25攝氏度和零下25攝氏度時(shí)聚丙烯薄膜的形貌和粘彈性。可見(jiàn)形貌有部分變化,但是粘彈性的變化更為劇烈,表征隨著溫度的降低,機(jī)械性能的劇烈變化。
2、液體環(huán)境與電化學(xué)環(huán)境
很多實(shí)驗(yàn)需要液體環(huán)境,原子力顯微鏡液體池應(yīng)運(yùn)而生。
這三幅圖展示的是方解石晶體在液體中的溶解過(guò)程。我們可以看到呈片層狀的方解石逐步消失,表面的孔隙越來(lái)越大。
電化學(xué)是研究電池、腐蝕等領(lǐng)域的必需環(huán)境,將液體池改造升級(jí)為電化學(xué)池,可以為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供原位分析。
測(cè)試銅板在通電循環(huán)中的腐蝕過(guò)程,通電電壓壓從-600mV到800mV 循環(huán)3次,電解質(zhì)溶液為1mM KCl, 5mM CuCl2。原位觀察銅板到表面逐漸變得粗糙,可測(cè)試其被腐蝕的程度。
3、光照環(huán)境
對(duì)于光電材料和光敏材料,在光照情況下,其表觀形貌和屬性會(huì)發(fā)生變化。WET-SPM的光輻照單元為用戶(hù)提供了照射光路,可連接各種光源。
并五苯自然結(jié)晶呈梯田狀,在紫外光照射下,并五苯被消解。隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng),所有的并五苯樣品*消失。該實(shí)驗(yàn)反映了這一連續(xù)的過(guò)程。
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