场发射扫描电镜实验室

实验室负责人：刘圣鑫

实验室概况 

实验室拥有德国产高分辨率场发射扫描电子显微镜（SIGMA300）和高分辨率三维 X射线显微镜（Xradia 510 Versa）2台设备，可实现多种类型样品的从微观到宏观的分析和观测，可获取样品的成分、宏-微观结构特征、微观力学参数等，实现从二维到三维样品的定性和定量化表征。实验室在满足所能科研任务的同时，接受外界样品测试。

仪器介绍 

SIGMA300场发射扫描电镜 

SIGMA300场发射扫描电镜采用成熟的GEMINI光学系统设计，将低电压成像技术发挥到了极致，采用适宜的探针电流范围。SIGMA300将高级的分析性能与场发射扫描技术相结合，多种探测器可选，用于微观形貌观察、微区成分分析、物质结构、性能分析等。广泛地应用于金属材料（钢铁、冶金、有色、机械加工）和非金属材料（化学、化工、石油、地质矿物学、橡胶、纺织、水泥、玻璃纤维）等检验和研究。该设备配有能谱仪、全自动矿物分析系统AMICS和EBSD分析系统。

SIGMA300场发射扫描电镜

主要性能指标： 

分辨率1.0nm@15kV, 1.6nm@1kV

极好的电子束稳定度（< 0.2%／h）

极宽的加速电压20V–30kV

圆柱形一体化大样品室，内径365mmx 高度275 mm，能装直径250mm样品

5 轴马达中心样品台

图像存储分辨率高达32K x 24K像素

放大倍率10倍至30万倍

分析工作距离1mm 至50mm

带样品接触报警装置

带样品电流监测器

样品室极限真空度优于2×10-4 Pa

AMICS全自动矿物分析系统： 

AMICS-Mining是由国际工艺矿物学家团队主持开发的第三代矿物参数自动定量分析系统。该系统与高分辨率扫描电子显微镜完美结合，广泛适用于矿业、煤炭、地质科研等领域，是科学家及工程技术人员对样品进行工艺矿物学定量分析的有力帮手。AMICS全自动矿物分析系统可以快速而准确地对样品的矿物组成、样品的矿物元素组成、元素在矿物中的分配、矿物颗粒尺寸分布、单体矿物颗粒尺寸分类、矿物颗粒的比重及分布、矿物相关关系、矿物相关系、矿物包裹关系、矿物镶嵌关系、矿物镶嵌步特征、单体矿物解离度分布、煤中灰分含量进行分析。

AMICS自动矿物分析系统分析流程图

样品矿物分布图

主要技术指标： 

最小可识别矿物：1微米

样品测量时间（直径30cm）：15分钟

数据库：2000种以上基本矿物

样品台样品数：高精度5轴电动9桩样品台

系统可生成的分析数据图表： 

样品BES图

样品矿物成分分布图

矿物成分图、表

矿物元素图、表

矿物元素分布表

分析颗粒尺寸分布图、表

矿物颗粒尺寸分布图、表

分析颗粒比重分布图、表

矿物连生关系图、表

矿物解离度计算图、表

矿物的生存关系计算图、表

矿物理想回收率、品位估算图、表

元素理想回收率、品位估算图、表

Xradia 510 Versa高分辨率三维 X射线显微镜 

Xradia 510 Versa系统可以提供各种尺寸样品和原位实验样品的内部结构、体积、界面、缺陷(如裂纹和空洞等)等3D定量信息。Xradia Versa还能够提供独特的相衬度成像, 可以对硬材料，软材料(如生物组织)和轻质材料(如水、纸张)等进行高衬度的X射线衍射折射测量成像, 而不是仅使用X射线吸收成像。设备广泛应用于包括各种岩石、煤炭、古生物土壤、材料、陶瓷、电子、生物等材料，对各种样品的内部结构在亚微米尺度的三维成像和定量化研究。

Xradia 510 Versa高分辨率三维 X射线显微镜

Xradia 510 Versa高分辨率三维 X射线显微镜分析流程图

样品扫描结果示例

主要技术指标： 

无损伤、三维和虚拟断层成像，不需制样或只需简单制备

分辨率：最高3D空间分辨率≤0.7μm

高压范围30~160kV（可以自由调节），最大功率10W

具备蔡司XMReconstructor快速三维数据重构软件，XM3DViewer三维数据可视化软件，展示三维重构结果，包括虚拟断层，着色、渲染、透视等

具备专业的三维数据分析软件，可进行高级三维重构后视图展示与三维高级数据处理与分析包括定量分析与统计分布、切片配准与图像滤波、三维图像数据分割与特征提取、多模态融合与分析、三维模型生成与导出，几何与物理特性测算等，并且可与其他三维软件兼容

原位加载/拉伸试验台 

原位加载/拉伸试验台为Xradia 510 Versa系统内置设备，可实现在样品三维扫描过程中，提供一定的加载力（拉伸或者压缩），同时获得样品的应力-应变、泊松比、抗拉抗压强度等力学参数，使用三维X射线显微镜能够对在一定加载力的情况下样品的三维组织形貌及缺陷进行成像。

页岩样品裂缝网络发育过程

联系方式 

刘圣鑫，807227351@qq.com 电话：010-88815281 18310686998