扫描电镜的基本结构和工作原理讲解

扫描电镜的基本结构和工作原理

扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产行各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。

扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1～30kV，实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束，作为使样品产生各种物理信号的激发源。扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。

扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。这一部分的实验内容可参照教材第十二章，并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。

三、扫描电镜图像衬度观察

1．样品制备

扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可以直接进行观察。但在有些情况下需对样品进行必要的处理。

1) 样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。

2) 样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。

3) 对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5-10nm 为宜。

2．表面形貌衬度观察

二次电子信号来自于样品表面层5～l0nm，信号的强度对样品微区表面相对于入射束的取向非常敏感，随着样品表面相对于入射束的倾角增大，二次电子的产额增多。因此，二次电子像适合于显示表面形貌衬度。

二次电子像的分辨率较高，一般约在3～6nm。其分辨率的高低主要取决于束斑直径，而实际上真正达到的分辨率与样品本身的性质、制备方法，以及电镜的操作条件如高匝、扫描速度、光强度、工作距离、样品的倾斜角等因素有关，在最理想的状态下，目前可达的最佳分辩率为lnm。

扫描电镜图像表面形貌衬度几乎可以用于显示任何样品表面的超微信息，其应用已渗透到许多科学研究领域，在失效分析、刑事案件侦破、病理诊断等技术部门也得到广泛应用。在材料科学研究领域，表面形貌衬度在断口分析等方面显示有突出的优越性。下面就以断口分析等方面的研究为例说明表面形貌衬度的应用。

利用试样或构件断口的二次电子像所显示的表面形貌特征，可以获得有关裂纹的起源、裂纹扩展的途径以及断裂方式等信息，根据断口的微观形貌特征可以分析裂纹萌生的原因、裂纹的扩展途径以及断裂机制。图实5-1是比较常见的金属断口形貌二次电子像。较典型的

解理断口形貌如图实5-1a所示，在解理断口上存在有许多台阶。在解理裂纹扩展过程中，台阶相互汇合形成河流花样，这是解理断裂的重要特征。准解理断口的形貌特征见图实5—1b，准解理断口与解理断口有所不同，其断口中有许多弯曲的撕裂棱，河流花样由点状裂纹源向四周放射。沿晶断口特征是晶粒表面形貌组成的冰糖状花样，见图实5—1c。图5—1d显示的是韧窝断口的形貌，在断口上分布着许多微坑，在一些微坑的底部可以观察到夹杂物或第二相粒子。由图实7—1e可以看出，疲劳裂纹扩展区断口存在一系列大致相互平行、略有弯曲的条纹，称为疲劳条纹，这是疲劳断口在扩展区的主要形貌特征。图实5—1示出的具有不同形貌特征的断口，若按裂纹扩展途径分类，其中解理、准解理和韧窝型属于穿晶断裂，显然沿晶断口的裂纹扩展是沿晶粒表面进行的。

图实5—2是显示灰铸铁显微组织的二次电子像，基体为珠光体加少量铁素体，在基体上分布着较粗大的片状石墨。与光学显微镜相比，利用扫描电镜表面形貌衬度显示材料的微观组织，具有分辨率高和放大倍数大的优点，适合于观察光学显微镜无法分辨的显微组织。为了提高表面形貌衬度，在腐蚀试样时，腐蚀程度要比光学显微镜使用的金相试样适当地深一些。

表面形貌衬度还可用于显示表面外延生长层(如氧化膜、镀膜、磷化膜等)的结晶形态。这类样品一般不需进行任何处理，可直接观察。图实5-3是低碳钢板表面磷化膜的二次电子像，它清晰地显示了磷化膜的结晶形态。

3．原子序数衬度观察

原子序数衬度是利用对样品表层微区原子序数或化学成分变化敏感的物理信号，如背散射电子、吸收电子等作为调制信号而形成的一种能反映微区化学成分差别的像衬度。实验证明，在实验条件相同的情况下，背散射电子信号的强度随原子序数增大而增大。在样品表层平均原子序数较大的区域，产生的背散射信号强度较高，背散射电子像中相应的区域显示较亮的衬度；而样品表层平均原子序数较小的区域则显示较暗的衬度。由此可见，背散射电子像中不同区域衬度的差别，实际上反映了样品相应不同区域平均原子序数的差异，据此可定性分析样品微区的化学成分分布。吸收电子像显示的原子序数衬度与背散射电子像相反，平均原子序数较大的区域图像衬度较暗，平均原子序数较小的区域显示较亮的图像衬度。原子序数衬度适合于研究钢与合金的共晶组织，以及各种界面附近的元素扩散。

图实5—4是A1-Li合金铸态共晶组织的背散射电子像。由图可见，基体a-A1

固溶体由于其平均原子序数较大，产生背散射电子信号强度较高，显示较亮的图像衬度。在基体中平行分布的针状相为铝锂化合物，因其平均原子序数小于基体而显示较暗的衬度。

在此顺便指出，由于背散射电子是被样品原子反射回来的入射电子，其能量较高，离开样品表面后沿直线轨迹运动，因此信号探测器只能检测到直接射向探头的背散射电子，有效收集立体角小，信号强度较低。尤其是样品中背向探测器的那些区域产生的背散射电子，因无法到达探测器而不能被接收。所以利用闪烁体计数器接收背散射电子信号时，只适合于表面平整的样品，实验前样品表面必须抛光而不需腐蚀。

二次电池（Rechargeable battery)：充电电池又称为二次电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。

充电电池的充放电循环可达数千次到上万次，故其相对干电池而言更经济实用。

充电电池主要有“镍氢”、“镍镉”“铅酸”、“锂离子”等。

二次电池的自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电主要受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言，电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用，BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后，在温度为20度湿度为65%条件下，开路搁置28天，0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。

与其它充电电池系统相比，含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低，在25下大约为10%/月。

二次锂电池的优势是什么?

1. 高的能量密度

2. 高的工作电压

3. 无记忆效应

4. 循环寿命长

5. 无污染

6. 重量轻

7. 自放电小

锂聚合物电池具有哪些优点?

1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体.

2. 可制成薄型电池:以

3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm.

3. 电池可设计成多种形状

4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右

5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压.

7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍

IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至3.0V/支后

1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环)

反复循环500次后容量应在初容量的60%以上

国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).

电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量

什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少?

自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力.一般而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一.一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45.电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象.IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为20度湿度为65%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标.与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月.

什么是电池的内阻怎样测量

电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流

内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值.

交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.

什么是电池的内压电池正常内压一般为多少?

电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高:

如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高.

什么是内压测试?

锂电池内压测试为:(UL标准)

模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓.

具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液.

环境温度对电池性能有何影响?

在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏.如果温度下降,电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降.如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快,传送温度下降,传送减慢,电池充放电性能也会受到影响.但温度太高,超过45,会破坏电池内的化学平衡,导致副反应

过充电的控制方法有哪些?为了防止电池过充,需要对充电终点进行控制,当电池充满时,会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点.一般有以下六种方法来防止电池被过充:

1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点;

2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点;

3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大;

4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值

5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制;

6. TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外)充电,因此当电池温度升高60时应当停止充电.

什么是过充电对电池性能有何影响?

过充电是指电池经一定充电过程充满电后,再继续充电的行为.

由于在设计时,负极容量比正极容量要高,因此,正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合.故一般情况下,电池的内压不会有明显升高,但如果充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液,等不良现象.同时,其电性能也会显着降低.

什么是过放电对电池性能有何影响?

电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,通常根据放电电流来确定放电截止电压.0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C 以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大.一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减.

不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题?

如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象.这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放.如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压.

什么是电池的爆炸怎样预防电池爆炸?

电池内的任何部分的固态物质瞬间排出,被推至离电池25cm以上的距离,称为爆炸.判别电池爆炸与否,采用下述条件实验.将一网罩住实验电池,电池居于正中,距网罩任何一边为25cm.网的密度为6-7根/cm,网线采用直径为0.25mm的软铝线,如果实验无固体部分通过网罩,证明该电池未发生爆炸.

锂电池串联问题

由于电池在生产过程中,从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序.即使经过严格的检测程序,使每组电源的电压、电阻、容量一致,但使用一段时间,也会产生这样或那样的差异.如同一位母亲生的双胞胎,刚生下时可能长得一模一样,做为母亲都很难分辨.然而,在两个孩子不断成长时,就会产生这样或那样的差异锂动力电池也是这样.使用一段时间产生差异后,采用整体电压控制的方式是难以适用于锂动力电池的,如一个36V的电池堆,必须用10只电池串联.整体的充电控制电压是42V,而放电控制电压是26V.用整体电压控制方式,初始使用阶段由于电池一致性特别好,也许不会出现什么问题.在使用一段时间以后电池内阻和电压产生波动,形成不一致的状态,(不一致是绝对的,一致性是相对的)这种时候仍然使用整体电压控制是不能达到其目的的.例如10只电池放电时其中两只电池的电压在2.8V,四只电池的电压是3.2V,四只是3.4V,现在的整体电压是32V,我们让它继续放电一直工作到26V.这样,那两只2.8V的电池就低于2.6V 处于了过放状态.锂电池几次过放就等于报废.反之,用整体电压控制充电的方式进行充电,也会出现过充的状况.比如用上述10只电池当时的电压状态进行充电.整体电压达到42V时,那两只2.8V的电池处于\\\"饥饿\\\"的状态,而迅速吸收电量,就会超过4.2V,而过充的超过4.2V的电池,不仅由于电压过高产生报废,甚至还会发生危险,这就是锂动力电池的特性.

锂离子电池的额定电压为3.6V(有的产品为3.7V).充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关:阳极材料为石墨的4.2V;阳极材料为焦炭的4.1V.不同阳极材料的内阻也不同,焦炭阳极的内阻略大,其放电曲线也略有差别,如图1所示.一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池.现在使用的大部分是4.2V的,锂离子电池的终止放电电压为2.5V~2.75V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同).低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池会有损害.

便携式电子产品以电池作为电源.随着便携式产品的迅猛发展,各种电池的用量大增,并且开发出许多新型电池.除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外,还有近年来开发的锂电池.本文主要介绍有关锂电池的基本知识.这包括它的特性、主要参数、型号的意义、应用范围及使用注意事项等.

锂是一种金属元素,其化学符号为Li(其英文名为lithium),是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属,在金属中是最轻的.它除了应用于原子能工业外,可制造特种合金、特种玻璃(电视机上用的荧光屏玻璃)及锂电池.在锂电池中它用作电池的阳极.

锂电池也分成两大类:不可充电的及可充电的两类.不可充电的电池称为一次性电池,它只能将化学能一次性地转化为电能,不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差).而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池).它能将电能转变成化学能储存起来,在使用时,再将化学能转换成电能,它是可逆的,如电能化学能锂电池的主要特点.

灵巧型便携式电子产品要求尺寸孝重量轻,但电池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的及最重的.例如,想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重”,而今天的手机是如此的轻巧.其中电池的改进是起了重要作用的:过去是镍镉电池,现在是锂离子电池.

锂电池的最大特点是比能量高.什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量.比能量用Wh/kg或Wh/L来表示.Wh是能量的单位,W是瓦、h 是小时;kg是千克(重量单位),L 是升(体积单位).这里举一个例来说明:5号镍镉电池的额定电压为12V,其容量为800mAh,则其能量为096Wh(12V×08Ah).同样尺寸的5号锂-二氧化锰电池的额定电压为3V,其容量为1200mAh,则其能量为36Wh.这两种电池的体积是相同的,则锂-二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍!

一节5号镍镉电池约重23g,而一节5号锂-二氧化锰电池约重18g.一节锂-二氧化锰电池为3V,而两节镍镉电池才24V.所以采用锂电池时电池数量少(使便携式电子产品体积减孝重量减轻),并且电池的工作寿命长.

另外,锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点.

锂电池的缺点是价格昂贵,所以目前尚不能普遍应用,主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等.随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加,锂电池的价格将会不断地下降,应用上也会更普遍.

不可充电的锂电池

不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池.本文仅介绍前两种最常用的.

1、锂-二氧化锰电池(Li MnO2)

锂- 二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极,并采用有机电解液的一次性电池.该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V(是一般碱性电池的2 倍);终止放电电压为2V;比能量大(见上面举的例子);放电电压稳定可靠;有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤2%);工作温度范围-20℃~+60℃.

该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式).圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸.这里列举大家较熟悉的1#(尺寸代码D)、2#(尺寸代码C)及5#(尺寸代码AA)电池的主要参数.

CR表示为圆柱形锂-二氧化锰电池;五位数字中,前两位表示电池的直径,后三位表示带一位小数的高度.例如,CR14505,其直径为14mm,高度为505mm(这种型号是通用的).

这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别.另外,标准放电电流值是较小的,实际放电电流可以大于标准放电电流,并且连续放电及脉冲放电的允许放电电流也不同,由电池厂提供有关数据.例如,力兴电源公司生产的CR14505给出最大连续放电电流为1000mA,最大脉冲放电电流可达2500mA.

照相机中用的锂电池多半是锂-二氧化锰电池.这里将照相机中常用的锂-二氧化锰电池列入表2,供参考.

纽扣式(扣式)电池尺寸较小,其直径为125~245mm,高度为16~50mm.几种较常用的扣式电池如表3所示.

CR为圆柱形锂-二氧化锰电池,后四位数字中前两位为电池的直径尺寸,后两位为带小数点的高度尺寸.例如,CR1220的直径为125mm(不包括小数点后的数),其高度为20mm.这种型号表示方法是国际通用的.

这种扣式电池常用于时钟、计算器、电子记事本、照相机、助听器、电子游戏机、IC卡、备用电源等.

2、锂-亚硫酰氯电池(Li SOCl2)

锂- 亚硫酰氯电池是比能量最高的一种,目前可达到500Wh/kg或1000Wh/L的水平.它的额定电压是36V,以中等电流放电时具有极其平坦的34V放电特性(可在90%容量范围内平坦地放电,保持不大的变化).电池可以在-40℃~+85℃范围内工作,但在-40℃时的容量约为常温容量的50%.自放电率低(年自放电率≤1%)、储存寿命长达10年以上.

以1#(尺寸代码D)镍镉电池与1#锂-亚硫酰氯电池的比能量作一个比较:1#镍镉电池的额定电压为12V,容量为5000mAh;1#锂-亚硫酰氯的额定电压为36V,容量为10000mAh,则后者的比能量比前者大6倍!

应用注意事项

上述两种锂电池是一次性电池,不可充电(充电时有危险!);电池正负极之间不可短路;不可以过大电流放电(超过最大放电电流放电);电池使用至终止放电电压时,应从电子产品中及时取出;用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸;不可超过规定温度范围使用.

由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池,使用时不要搞错以免损坏电路.通过熟悉型号中的CR、ER就可以知道它的种类及额定电压.在购买新电池时,一定要按原来的型号来买,否则会影响电子产品性能.

二次电池大观

2006-05-07 15:49:49 作者：蔡绍莹来源：电子产品世界

能反复充电的电池称为二次电池，亦叫蓄电池，它作为电子设备的关键部件之一受到注意，对以移动电话为首的小型设备的无线化、轻量化贡献颇大。本文除介绍传统密封铅蓄电池、镍镉电池外，还讲述确立了新型二次电池地位的镍氢电池和锂离子电池。

密封铅蓄电池

铅蓄电池于1859年由普朗特（法）发明，它是具有140年历史，完善度很高的电池，被用作电子设备的电源。

1.最新技术

密封铅蓄电池具有单位重量能量密度低、过放电会缩短寿命等缺点，但具有以下优点：①性能价格比高；②在目前市售水溶液系电池中，电池电压达2V；③自行放电少；④无存储效应等，在市场上占有一席之地。

表1 二次电池的构成及实用能量密度

二次电池的种

类正极活性

物质

电解质负极活性物

质

电压（V）实用能量物质

Wh/kg Wh/L

密封铅蓄电池PbO2H2SO4Pb 2.0 30～40 70～100 镍镉电池NiOOH KOH Cd 1.2 45～55 100～

180 镍氢电池NiOOH KOH MH 1.2 50～65 150～

300

锂离子电池Li(I-X)CoO

2有机溶剂LixC 3.6 60～100 150～

300

技术开发的焦点是在UPS（不间断电源）中提高高效效电性能，在无线设备方面的高能量密度经。其电池内部的改进包括通过添加异向性石墨提高正极活性物质的利用率；代替以往的铅锡合金，用铅钙合金或铅钙锡合金作集电网，以图高功能化。

密封铅蓄电池的技术课题是提高能量密度。具体地说有：①减少电池内的无效空间；②减少与起电反应无关的结构；③提高活性物质利用率。此外，还要性病此种电池的弱点，即过放电产生的性能下降。

铅的价格低廉，在资源上也无问题，而且已建立回收再生途径。

2.密封铅蓄电池的构造

其构成包括正极板、数量相等或多1片的负极板、夹在极板间的隔离栅、电解液、装入它们的合成树脂成型电槽及中盖，引外，还装设有起到不让大气中氧进入的逆止阀功能的安全阀及上盖。

3.密封铅蓄电池的特性

残留容量与保存温度：自行放电与保存温度大有关系。适当低的温度可进行长期保存。保存温度每低10℃，自行放电约降低1/2。

容量与开路电压的关系：通过测定开路电压可以推断其容量。

重复寿命：重复寿命受各次重复中放电深度的影响颇大。

4.今后的展望

密封铅蓄电池在镍镉、镍氢、锂离子等家用二次电池中最便宜，故要求大容量的用途成为倔后的目标，可望作为信息、通信网络基础设施的备用电源。

镍镉电池

实用二次电池中，历史悠久的电池除上述铅蓄电池外可说只有镍镉电池了，它作为高性能、高可靠性电池评价颇高。

它发明了1899年，全密闭化是1947年。它有以下特点可用于广泛的用途：

可高效充放电；重复寿命长；容易对付过充电、过放电；可长期放置；使用温度范围宽。由于具有适应各种用途的特性，进而不同用途的专用电池的开发，更对扩大用途起了很大的作用。

1.高容量化技术

由于镍镉电池的反应是快速移动的OH-离子，与铅蓄电池相比，反应更为平稳，因此，其特点是在高放电率下放电容量也几乎不下降。由于结晶构造基本上改变，故其寿命长。通过提高正极活性物质利用率及采用泡沫镍或镍纤维等多孔基体，可实现高能量密度化。

2.镍镉电池的构造

主要形状为圆筒形和方形。圆筒形构造把纸状正负极板介入隔离片后卷成涡卷状态，装入金属造的外壳中，注入苛性碱水溶液作为电解液，再用装有安全阀的封口板把上部封口。方形刷则把若干长方形的正负极板隔入隔离片后装入金属造的外壳中。

3.镍镉电池的特性

放电性能：放电中的电压变化小，即使放电电流增大，容量的减产也不大。

充电特性：充电特性受电流、时间、温度等的影响。在充电电流大或温度低时电池电压上升。此外，因充电发热，电池温度上升。

重复寿命：按普通使用方法可充放电500次以上。

保存特性：一般，如电池放置不用，由于自行放电容量下降，但通过充电可恢复。

4.专用电池种类

基本构造与一般用镍镉电池相同，而根据用途改进了需特性的电池即为专用电池。它不是用途受至限制，而是在其用途下让它具有特别的特点。

高容量型：达到比标准型高40～60%的容量。

快速充电型：标准型电池的充电需要14～16小时，快速充电型的充电时间短，约1小时。

高温型：它是用作建筑标准法规定的特种灯等防灾用照明器具的内装电池而开发的，即使在外部温度很高（35～45℃）下，仍能发挥高性能。

存储器伯务用：易失性半导体存储器件的停电补偿用。

5.展望

镍镉电池有负极的镉为环境污染物持，且有存储效应（如持续进行浅放电便不能深放电的现象）等缺点。

对镉来说根据有限资源的有效利用及地球环保的观点，建立电池回收体制及重复利用技术。此外，对存储效应的一种解决办法，可采取充电器放电之后再进行充电的方式。镍镉电池可说已达到了能量密度的极限，但总体看来，仍为二次电池中最佳的电池，今后亦将有广泛的领域。

镍氢电池

镍氢电池基本上是把镍镉电池的镉负极换成含氢合金构成，所以可说是对环境极佳的电池。工作电压为1.2V，与镍镉电池一样。容量为标准型镍镉电池（普通用）的1.5～2.0倍，能量密度高。虽是历史较短的电池，但是有与镍镉电池同样的特点，可望有广泛的用途。

1. 含氢合金负极的特性与课题

含氢合金含藏了近乎体积600～1000倍的氢。为了发挥作为电池负极的功能，除含氢能力巨大外，还要求以下几点：

①氢的释放进度进度快；

②在电池可使用的温度范围内，氢压（氢平衡压）低；

③对氢的吸入、放出、难致合金成为粉末或弯向一边；

④氧化不够的情况很少；

⑤能稳定生产。

镍氢电池今后要大发展必须解决以下课题：

①在更宽的温度范围提高充电效率；

②开发高容量含氢合金。

2.镍氢电池构造

其构造几乎与镍镉电池一样。

3.镍氢电池的特性

放电特性：放电电压几乎与镍镉电池相同。

充电特性：充电特性亦显示与镍镉电池很相似。

重复寿命：普通使用方法下可充放电500次以上。

保存特性：显示出镍镉电池大致相同的自行放电特性。

4.展望

负极采用的含氢合金比镉价格昂贵，对电池容量的性价比不及镍镉电池。上市当初用于PC 机及蜂窝式电话，现在已发展到电动工具、电动助力车、混合型到电动工具、电动助力车、混合型汽车等高能用途。今后的发展在于含氢合金特性的改进和降低价格。

锂离子电池

使用金属的二次电池有望成为最高能量密度的二次电池，在近年进行了积极的研究。但是，

鉴于在金属锂充放电时溶解析出过程中讨厌的可逆性，尚未找到对安全性、周期性的有效解决办法，现在还主要进行基础研究。

作为解决安全性、周期性的办法是把碳用作锂吸藏体的锂离子电池。与使用金属锂的电池比较，虽然能量密度要低，但安全低及周期性有飞跃提高。

1.特点

①能量密度度。尤其是重量能量密度比其他电池都高。

②平均工作电压为3.6V，相当于镍镉电池、镍氢电池的3倍。

③在-20～60℃的温度范围内工作，低温下的工作优于其它电池。

④无存储效应（镍镉、镍氢电池都有）。

⑤自行放电比镍镉、镍氢电池小。

2.锂离子电池的构造

正极采用铝集电体上涂有正极活性物质liCoO2的薄膜，负极用铜集电体上涂上碳的薄膜，用聚乙烯多孔膜隔在之间，经过多重卷绕。电解液浸透电极与隔离膜。正极端子装有防焊阀、经隔断装置及PTC元件的安全机构。

3.锂离子电池的特性

放电性：由于随放电的进行电池电压缓慢下降，故可检测残存容量。

重复寿命：普通使用方式下，500～1000次充放电不成问题，而且容量不会急剧下降。

4.用途及今后发展

可装于移动电话、PC机、摄像机等。它具有以往电池所没有的3.6V工作电压的重要特点，将来有可能容量增大到400WH/1以上。在快速充电、高负荷放电方面劣于镍镉、镍氢电池，但此点是可以改进的。唯其价格最高，将来与其它二次电池分庭抗礼会加快发展。

二次电池使用注意事项

①勿投入火中，也别加热、分檄开和短路；

②勿靠近明火或在烈使用、放置、拆开和充电；

③别用槌子打砸或脚踩使其变形；

④充电使用专用充电器或按规定的充电条件进行（二次电池充电时，切勿过充电，这不仅关系到电池寿命，也是关系到安全性的问题。充电方式及电路自行设计，可向电池厂商咨询）。此外，锂离子电池的情况还不适合过放电。锂离子电池用的保护电路装有保护电池的开关元件及其控制IC。可防止过充电和过放电。最近，还开发了除这些功能外，还能有效利用电池的IC。通过电池与负荷设备对话的输出切断时序电路的采用，通过遥控器ON/OFF控制减少设备停机时的损耗，以及保护电路本身的低功耗化、电池平衡补偿功能等都是针对这个问题的。据此，除确保电池的安全性外，还可望延长工作时间及电池使用期，今后将逐渐成为标准应用。

本文介绍了各种实用的二次电池，但一种电池不可能包揽一切，应用选择使用适合于设备的电池。对于需要大电流的设备，二次电池非常合适，但对于小电流又长时间工作的设备，建议采用一次电池。

1C是指电池标称容量的电流，电池以一定的电流放电到3。0V电压时，时间刚好一小时，这个一定的电流就是1C电流。不同国家的容量定义不一样，有的标称容量是以0.2C计算,有的以1C计算,但1C的定义是一样的.

高倍率放电,就是大于1C到10C或瞬间20C电流放电

例1：16850电池容量：2000毫安时（2安时）

高倍率10C放电的意思是这个18650电池可以最大的工作电流瞬间达到20000毫安（20安）放电，

1C=标称容量2000毫安时/时=2000毫安（mA）=2安（A）

10C=20000毫安(mA)=20安(A)

尖晶石型锰酸锂

尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。

LiMn2O4是一种典型的离子晶体，并有正、反两种构型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m对称性的立方晶体，晶胞常数a=0.8245nm，晶胞体积V=0.5609nm3。氧离子为面心立方密堆积(ABCABC….，相邻氧八面体采取共棱相联)，锂占据1/8氧四面体间隙（V4）位置(Li0.5Mn2O4结构中锂作有序排列：锂有序占据1/16氧四面体间隙)，锰占据氧1/2八面体间隙（V8）位置。单位晶格中含有56个原子:8个锂原子，16个锰原子，32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石结构的晶胞边长是普通面心立方结构(fcc)型的两倍，因此，每个晶胞实际上由8个立方单元组成。这八个立方单元可分为甲、乙两种类型。每两个共面的立方单元属于不同类型的结构，每两个共棱的立方单元属于同类结构。每个小立方单元有四个氧离子，它们均位于体对角线中点至顶点的中心即体对角线1/4与3/4处。其结构可简单描述为8个四面体8a位置由锂离子占据，16个八面体位置(16d)由锰离子占据，16d位置的锰是Mn3+和Mn4+按1:1比例占据，八面体的16c位置全部空位，氧离子占据八面体32e位置。该结构中MnO6氧八面体采取共棱相联，形成了一个连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了一个由四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c共面形成的三维空道。当锂离子在该结构中扩散时，按8a-16c-8a顺序路径直线扩散(四面体8a位置的能垒低于氧八面体16c或16d位置的能垒)，扩散路径的夹角为107°，这是作为二次锂离子电池正极材料使用的理论基础。

电池的定义

锂离子：这一技术是大多数消费产品中最流行的可充电电池技术。锂是最轻的金属，在所有电池配制中有最高的能量密度。然而，它也极易发生化学反应，在充电过程中不稳定。电池中几乎都使用锂离子，这是更稳定的形态。但是，这种离子形态在某些情况下仍会发生爆炸。（关于锂离子电池芯在过流情况下的图示，见参考文献A中的附文“Techflicks”。）

锂聚合物电池与锂离子有类似的规格，但具有半刚性和薄的形状因子，寿命则只有一半。它的“柔韧性”经常被误解，因为锂聚合物电池安装在设备中时应保持平坦，在电池系统中安装时也不能折弯。它们的价格也较高（参考文献B）。

镍基电池：两种最常见的是NiCd（镍镉）和NiMH（镍金属氢）电池。镍镉电池可以提供大电流，因此是电动工具中必用的技术。例如，一支电钻要产生足够的扭矩就要获得大电流。但是，由于镉是有毒的，按照RoHS （减少有害物质）的要求，在可能的情况下制造商必须逐步放弃镍镉电池。NiMH 在低成本系统中很流行，如无绳电话。由于锂离子电池具备大电流和低成本的特点，因而它正在侵占NiCd 和NiMH 的传统领地。

电池：一个电池是指在电池组中使用的一节电池。最常见的锂离子电池是18650，它是直径为18 mm、长度65 mm 的圆柱体（图A）。

电池组：电池组是指一组电池，以及保护/鉴定/安全电路（图B）。大多数锂离子充电电池都是包含一个电池的电池组，例如用于手机中的电池组，也有多达四个电池的电池组，如膝上型电脑中的电池。电池组不仅是一种电池匹配与封装的简单方法：锂离子安全规格要求电池组必须包含有安全电路。即使一个设备仅需要单支锂离子电池，做成一个单芯电池组，也需要有安全电路，然后整个单元用热缩或塑封封装。单芯电池组（如手机中使用的电池）要求有7 W 至8 W；膝上型电脑用的四芯电池组则需要35 W至70 W。

充电循环：大多数锂离子电池都是快速充电到其容量的80%，然后用涓流充电至满容量。一个充电循环要用到一个电池的整个能量，但不需要来自一次充电。例如，如果一次设备放电到一半的能量，然后再充满，第二天再重复这一过程，则计为一个充电循环。每次充电循环完成时，电池容量都会略微下降。

激光器激励原理

激光器激励原理 —固体激光器 1311310黄汉青 1311343张旭日辅导老师：

摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 1引用世界上第一台激光器—红宝石激光器（固体激光器）于1960年7月诞生了，距今已有整整五十年了。在这五十年时间里固体激光的发展与应用研究有了极大的飞跃，并且对人类社会产生了巨大的影响。固体激光器从其诞生开始至今，一直是备受关注。其输出能量大，峰值功率高，结构紧凑牢固耐用，因此在各方面都得到了广泛的用途，其价值不言而喻。正是由于这些突出的特点，其在工业、国防、医疗、科研等方面得到了广泛的应用，给我们的现实生活带了许多便利。未来的固体激光器将朝着以下几个方向发展： a)高功率及高能量 b)超短脉冲激光 c)高便携性 d)低成本高质量现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 2激光与激光器

2.1激光 2.1.1激光（LASER）激光的英文名——LASER，是英语词组Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射的光放大）的缩写[1]。2.1.2产生激光的条件产生激光有三个必要的条件[2]： 1)有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构； 2)有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转； 3)有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。 3固体激光器 3.1工作原理和基本结构在固体激光器中，由泵浦系统辐射的光能，经过聚焦腔，使在固体工作物质中的激活粒子能够有效的吸收光能，让工作物质中形成粒子数反转，通过谐振腔，从而输出激光。如图1所示,固体激光器的基本结构（有部分结构没有画出）。固体激光器主要由工作物质、泵浦系统、聚光系统、光学谐振腔及冷却与滤光系统等五个部分组成[4]。

汽车起重机构造与原理

汽车起重机构造与原理一、汽车起重机基本术语 1、汽车起重机起重作业部分安装在专用或通用汽车底盘上的起重机。参见图一 2、整机。具有齐全的上车、下车及附属装置的起重机。 3、上车(起重机部分) 包括回转支承及其以上的全部机构的总和。 4、下车(运载车部分) 回转支承以下部分，包括底架、底盘、支腿等各部件、机构和装置的统称。(包括支腿在内的装载上车而行走的运载车)。 5、起重性能参数（参见表一） 5.1起重量：起吊物体的质量。 5.2总起重量：起吊物体的质量与取物装置质量之和。 5.3额定总起重量起重机在各种工况和规定的使用条件下所允许起吊的最大总起重量。(工况，指不同的臂长和仰角；规定的使用条件，如打支腿、地面的平整度、风力、设备状况等规定的使用条件) 5.4最大额定总起重量起重机用基本臂处于最小额定幅度，用支腿进行作业所允许的额定总起重量，并以此作为起重机的名义起重量。 6、幅度（参见图二、图三） 6.1幅度：起重机空钩时，回转中心垂线与吊钩中心之间的水平距离。 6.2工作幅度：起重作业时，回转中心垂线与吊钩中心之间的水平距离。 6.3最小工作幅度：起重机处于最大仰角时的工作幅度。 6.4额定幅度：某一额定总起重量所允许的最大工作幅度。 6.5最小额定幅度：最大额定总起重量所允许的最大工作幅度。 7、起重力矩：总起重量与相应的工作幅度的乘积。 8、起升高度：起重机起升到最高位置时，起重钩钩口中心到支承地面的距离。 9、倍率：动滑轮组的承载钢丝绳数与引入卷筒的钢丝绳数之比。 10、起升速度：平稳运动时，起吊物体的垂直位移速度。 10.1单绳速度：动力装置在额定转速下，在卷筒计算直径处第n层的钢丝绳速度。 10.2起重钩的起升(下降)速度钢丝绳单绳速度除以起升滑轮组倍率得到的值。 11、变幅时间(速度) 变幅作业时，幅度从最大(最小)变到最小(最大)所用的时间。 12、最大回转速度空载状态下，基本臂在最大仰角时，所能达到的最快回转速度。 13、起重臂伸(缩)时间(速度) 空载状态下，起重臂处于最大仰角，使吊臂由全缩(伸)状态运动到全伸(缩)状态所用的时间。 14、支腿收放时间(速度) 支腿以全收(放)状态，运动到全放(收)状态所用的时间。 15、仰角：（参见图二、图三）在起升平面内，起重臂纵向中心线与水平线的夹角。 16、副臂安装角：（参见图二、图三）起重机主臂轴线与副臂轴线在起升平面内的夹角。 17、起重臂长：沿起重臂轴线方向，其根部销轴中心到头部定滑轮组中心的轴线距离。 18、起重特性曲线：表示起重机作业性能的曲线。 18.1起重量特性曲线（参见表一）在以总起重量和工作幅度为坐标轴的直角坐标系中，以一定臂长在不同工作幅度时的额定起重量为坐标点编制的曲线。

第4章程序设计三种基本结构

第4章程序设计三种基本结构一、选择题：【例1】(2002年4月)下面的程序的输出结果是( )。#include main( ) { int i=010,j=10; printf("%d,%d",++i,j--); } A. 11，10 B. 9，10 C. 010，9 D. 10，9 【答案】B (i的值是以八进制定义的) 【例2】(2002年4月)以下的程序的输出结果是( )。main( ) { int a=5,b=4,c=6,d; printf(("d\n",d=a>b?)(a>c?a:c):(b)); } A. 5 B. 4 C. 6 D. 不确定【答案】C 【例3】(2002年4月)以下程序的输出结果是( )。

{ int a=4,b=5,c=0,d; d=!a&&!b||!c； printf("%d\n",d); } A. 1 B. 0 C. 非0的数 D. -1 【答案】A 【例4】(2002年4月)以下程序的输出结果是( )。 main( ) { char x=040; printf("%o\n",x<<1); } A. 100 B. 80 C. 64 D. 32 【答案】A 【例5】(2002年9月)已知i，j，k为int型变量，若从键盘输入：1，2，3< 回车>，使i的值为1、j的值为2，k的值为3，以下选项中正确的输入语句是(C )。 A. scanf("---",&I,&j,&k); B. scanf("%d %d %d",&I,&j,&k); C. scanf("%d,%d,%d",&I,&j,&k); D. scanf("i=%d,j=%d,k=%d",&I,&j,&k);

扫描电镜的基本结构和工作原理

扫描电镜的基本结构和工作原理扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产行各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1～30kV，实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束，作为使样品产生各种物理信号的激发源。扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。这一部分的实验内容可参照教材第十二章，并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。三、扫描电镜图像衬度观察 1．样品制备扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可以直接进行观察。但在有些情况下需对样品进行必要的处理。 1) 样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。 2) 样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。 3) 对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5-10nm 为宜。 2．表面形貌衬度观察二次电子信号来自于样品表面层5～l0nm，信号的强度对样品微区表面相对于入射束的取向非常敏感，随着样品表面相对于入射束的倾角增大，二次电子的产额增多。因此，二次电子像适合于显示表面形貌衬度。二次电子像的分辨率较高，一般约在3～6nm。其分辨率的高低主要取决于束斑直径，而实际上真正达到的分辨率与样品本身的性质、制备方法，以及电镜的操作条件如高匝、扫描速度、光强度、工作距离、样品的倾斜角等因素有关，在最理想的状态下，目前可达的最佳分辩率为lnm。扫描电镜图像表面形貌衬度几乎可以用于显示任何样品表面的超微信息，其应用已渗透到许多科学研究领域，在失效分析、刑事案件侦破、病理诊断等技术部门也得到广泛应用。在材料科学研究领域，表面形貌衬度在断口分析等方面显示有突出的优越性。下面就以断口分析等方面的研究为例说明表面形貌衬度的应用。利用试样或构件断口的二次电子像所显示的表面形貌特征，可以获得有关裂纹的起源、裂纹扩展的途径以及断裂方式等信息，根据断口的微观形貌特征可以分析裂纹萌生的原因、裂纹的扩展途径以及断裂机制。图实5-1是比较常见的金属断口形貌二次电子像。较典型的

CO2激光器原理及应用

目录摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 1引言 (2) 2激光 (2) 2.1激光产生的三个条件 (3) 2.2激光的特点 (3) 2.3激光器 (3) 3 CO2激光器的原理 (5) 3.1 CO2激光器的基本结构 (5) 3.2 CO2激光器基本工作原理 (7) 3.3 CO2激光器的优缺点 (8) 4 CO2激光器的应用 (9) 4.1军事上的应用 (9) 4.2医疗上的应用 (10) 4.3工业上的应用 (12) 5 CO2激光器的研究现状与发展前景 (14) 5.1 CO2激光器的研究现状 (14) 5.2 CO2激光器的发展前景 (15) 6 结束语 (17) 参考文献 (19) 致谢 (20)

摘要：本文从引言出发介绍了CO2激光技术的基本情况，简单介绍了激光和激光器的一些特点，重点介绍了气体激光器中的CO2激光器的相关应用，目前CO2激光器是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的高功率、高质量等优点。论文首先介绍了应用型CO2激光器的基本结构和工作原理，着重介绍了应用型CO2激光器在军事、医疗和工业三个主要领域的应用，最后介绍应用型CO2激光器的研究前景和现状。通过这些介绍使得人们能够加深对CO2激光器的了解和认识。关键词: CO2激光器；基本原理；基本结构；应用； Abstract: This departure from the introduction of CO2 laser technology, introduced the basic situation, briefly introduced some of the characteristics of laser and laser to highlight the CO 2gas laser in laser-related applications, the current CO 2 laser was one of the most extensive laser, it had some very prominent high-power, high quality and so on. Paper introduced the application of CO 2 laser-type basic structure and working principle, focusing on the application type CO 2 laser in the military, medical and industrial application of the three main areas, Finally, applied research prospects for CO 2 laser and status. Through these presentations allowed people to deepen their knowledge and understanding of CO s lasers. Keywords:CO2Laser Basic Principle Basic Structure Application

半导体激光器工作原理及主要参数

半导体激光器工作原理及主要参数 OFweek激光网讯：半导体激光器又称为激光二极管（LD，Laser Diode），是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦激励三种形式。半导体激光器件，一般可分为同质结、单异质结、双异质结。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。半导体激光器的优点在于体积小、重量轻、运转可靠、能耗低、效率高、寿命长、高速调制，因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、激光医疗、激光测距、激光雷达、自动控制、检测仪器等领域得到了广泛的应用。半导体激光器工作原理是：通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种：电注入式、电子束激励式和光泵浦激励式。电注入式半导体激光器一般是由GaAS（砷化镓）、InAS（砷化铟）、Insb（锑化铟）等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。电子束激励式半导体激光器一般用N型或者P型半导体单晶（PbS、CdS、ZhO等）作为工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。光泵浦激励式半导体激光器一般用N型或P型半导体单晶（GaAS、InAs、InSb等）作为工作物质，以其它激光器发出的激光作光泵激励。目前在半导体激光器件中，性能较好、应用较广的是：具有双异质结构的电注入式GaAs 二极管半导体激光器。半导体光电器件的工作波长与半导体材料的种类有关。半导体材料中存在着导带和价带，导带上面可以让电子自由运动，而价带下面可以让空穴自由运动，导带和价带之间隔着一条禁带，当电子吸收了光的能量从价带跳跃到导带中去时就把光的能量变成了电，而带有电能的电子从导带跳回价带，又可以把电的能量变成光，这时材料禁带的宽度就决定了光电器件的工作波长。小功率半导体激光器（信息型激光器），主要用于信息技术领域，例如用于光纤通信及光交换系统的分布反馈和动态单模激光器（DFB-LD）、窄线宽可调谐激光器、用于光盘等信息处理领域的可见光波长激光器（405nm、532nm、635nm、650nm、670nm）。这些器件的特征是：单频窄线宽、高速率、可调谐、短波长、光电单片集成化等。大功率半导体激光器（功率型激光器），主要用于泵浦源、激光加工系统、印刷行业、生物医疗等领域。半导体激光器主要参数：波长nm：激光器工作波长，例如405nm、532nm、635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm。阈值电流Ith：激光二极管开始产生激光振荡的电流，对小功率激光器而言其值约在数十毫安。

常用激光器简介

几种常用激光器的概述一、CO2激光器 1、背景气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。（3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外

SEM工作原理与使用方法

SEM的工作原理与使用方法 1、SEM的工作原理扫描电镜（SEM）是对样品表面形态进行测试的一种大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞，一些电子被反射出样品表面，而其余的电子则渗入样品中，逐渐失去其动能，最后停止运动，并被样品吸收。在此过程中有99%以上的入射电子能量转变成样品热能，而其余约1%的入射电子能量从样品中激发出各种信号。如图1所示，这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X 射线等。扫描电镜设备就是通过这些信号得到讯息，从而对样品进行分析的。图1 入射电子束轰击样品产生的信息示意图从结构上看，如图2所示，扫描电镜主要由七大系统组成，即电子光学系统、探测、信号处理、显示系统、图像记录系统、样品室、真空系统、冷却循环水系统、电源供给系统。

图2 扫描电子显微镜结构图图3 扫描电子显微镜成像原理图由图3，可以看出，从灯丝发射出来的热电子，受2-30KV 电压加速，经两个聚光镜和一个物镜聚焦后，形成一个具有一定能量，强度和斑点直径的入射电子束，在扫描线圈产生的磁场作用下，入射电子束按一定时间、空间顺序做光栅式扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用，从样品中激发出的二次电子通过收集极的收集，可将向各个方向发射的二次电子收集起来。这些二次电子经加速并射到闪烁体上，使二次电子信息转变成光信号，经过光导管进入光电倍增管，使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大，并将其输入到显像管的栅极中，调制荧光屏的亮度，在荧光屏上就会出现与试样上一一对应的相同图像。入射电子束在样品表面上扫描时，因二次电子发射量随样品表面起伏程度（形貌）变化而变化。故视频放大器放大的二次电子信号是一个交流信号，用这个交流信号调制显像管栅极电，其结果在显像管荧光屏上呈现的是一幅亮暗程度不同的，并反映样品表面起伏程度（形貌）的二次电子像。应该特别指出的是：入射电子束在样品表面上扫描和在荧光屏上的扫描必须是“同步”，即必须用同一个扫描发生器来控制，这样就能保证样品上任一“物点”样品A 点，在显像管荧光屏上的电子束恰好在A ’点即“物点”A 与“像

2020年常用激光器简介

作者：非成败作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13 几种常用激光器的概述一、CO2激光器 1、背景气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，

起重机的机械组成及工作原理

起重机的组成及工作原理起重机由驱动装置、工作机构、取物装置、操纵控制系统和金属结构组成。通过对控制系统的操纵，驱动装置将动力的能量输入，转变为机械能，在传递给取物装置。取物装置将被搬运物体与起重机联系起来，通过工作机构单独或组合运动，完成物体搬运任务。可移动金属结构将各组成部分连接成一个整体，并承载起重机的自重和吊重。起重机的组成及工作原理图2-3起重机的工作原理一、驱动装置驱动装置是用来驱动工作机构的动力设备。常见的驱动设备有电力驱动、内燃机驱动和人力驱动等，电能是清洁、经济的能源，电力驱动是现代起重机的主要驱动方式。二、工作机构工作机构包括：起升机构、运行机构。 a)起升机构是用来实现物体的垂直升降的机构是任何起重机部可缺少的部分，因此它是起重机最主要、最基本的机构。 b)运行机构是通过起重机或起升小车来实现水平搬运物体的机构，可分为有轨运行和无轨运行。三、取物装置取物装置是通过吊钩将物体与起重机联系起来进行物体吊运的装置。根据被吊物体不同的种类、形态、体积大小，采用不同种类的取物装置。合适的取物装置可以减轻工作人员的劳动强度，大大提高工作效率。防止吊物坠落，保证工作人员的安全和吊物不受损伤时对取物装置安全的基本要求。四、金属结构金属结构是以金属材料轧制的型钢和钢板做为基本构件，通过焊接、铆接、螺栓连接等方法，按一定的组成规则连接，承受起重机的自重和载荷的钢结构。

金属结构的重量大约是整台起重机的40%-70%左右，重型起重机可达到90%；金属结构按照它的构造可分为实腹式和格构式两类，组成起重机的基本受力构件。起重机金属结构的工作特点有受力复杂、自重大、耗材多和整体可移动性。起重机的金属结构是起重机的重要组成部分，它是整台起重机的骨架，将起重机的机械和电气设备连接组合成一个有机的整体，承受和传递作用在起重机上的各种载荷并形成一定的作业空间，以便使起吊的重物搬运到指定的地点。五、控制操纵系统通过电气系统控制操纵起重机各机构及整机的运动，进行各种起重作业。控制操纵系统包括各种操纵器、显示器及相关元件和线路，是人机对话的接口。该系统的状态直接影响到起重机的作业、效率和安全等。起重机与一般的机器的显着区别是庞大、可移动的金属结构和多机构组合工作。间歇式的循环作业、起重载荷的不均匀性、各机构运动循环的不一定性、机构负载的不等时性、多人参与的配合作业的特点，又增加了起重机的复杂性、安全隐患多、危险范围大。纽科伦（新乡）起重机有限公司

简述扫描电镜的构造及成像原理资料讲解

简述扫描电镜的构造及成像原理，试分析其与透射电镜在样品表征方面的异同 1、扫描电镜的构造扫描电镜由电子光学系统、信号收集和图像显示系统、和真空系统三部分组成。 1.1 电子光学系统（镜筒）电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。 1.1.1 电子枪扫描电子显微镜中的电子枪与透射电镜的电子枪相似，只是加速电压比透射电镜低。 1.1.2 电磁透镜扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用，而是做聚光镜用，它们的功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，使原来直径约为50um的束斑缩小成一个只有数个纳米的细小斑点，要达到这样的缩小倍数，必须用几个透镜来完成。扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜，前两个聚光镜是强磁透镜，可把电子束光斑缩小，第三个聚光镜是弱磁透镜，具有较长的焦距。布置这个末级透镜（习惯上称之物镜）的目的在于使样品室和透镜之间留有一定空间，以便装入各种信号探测器。扫描电子显微镜中照射到样品上的电子束直径越小，就相当于成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。采用普通热阴极电子枪时，扫描电子束的束径可达到6nm左右。若采用六硼化镧阴极和场发射电子枪，电子束束径还可进一步缩小。

1.1.3 扫描线圈扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作保持严格同步，因为它们是由同一扫描发生器控制的。 1.1.4 样品室样品室内除放置样品外，还安置信号探测器。各种不同信号的收集和相应检测器的安放位置有很大关系，如果安置不当，则有可能收不到信号或收到的信号很弱，从而影响分析精度。样品台本身是一个复杂而精密的组件，它应能夹持一定尺寸的样品，并能使样品作平移、倾斜和转动等运动，以利于对样品上每一特定位置进行各种分析。新式扫描电子显微镜的样品室实际上是一个微型试验室，它带有许多附件，可使样品在样品台上加热、冷却和进行机械性能试验（如拉伸和疲劳）。 1.2 信号的收集和图像显示系统二次电子、背散射电子和透射电子的信号都可采用闪烁计数器来检测。信号电子进入闪烁体后即引起电离，当离子和自由电子复合后就产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电倍增器，光信号放大，即又转化成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。如前所述，由于镜筒中的电子束和显像管中电子束是同步扫描的，而荧光屏上每一点的亮度是根据样品上被激发出来的信号强度来调制的，因此样品上各点的状态各不相同，所以接收到的信号也不相同，于是就可以在显像管上看到一幅反映试样各点状态的扫描电子显微图像。 1.3 真空系统为保证扫描电子显微镜电子光学系统的正常工作，对镜筒内的真空度有一定的要求。一般情况下，如果真空系统能提供1.33×10-2 -1.33×10-3 Pa的真空度时，就可防止样品的污染。如果真空度不足，除样品被严重污染外，还会出现灯丝寿命下降，极间放电等问题。 2、扫描电镜的成像原理扫描电镜是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，经过检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。 3、分析扫描电镜与透射电镜在样品表征方面的异同 3.1 结构差异主要体现在样品在电子束光路中的位置不同，透射电镜的样品在电子束中间，电子源在样品上方发射电子，经过聚光镜，然后穿透样品后，有后续的电磁透镜继续放大电子光束，最后投影在荧光屏幕上；扫描电镜的样品在电子束末端，

激光的原理及激光器分类

激光器的原理及分类一、基础原理量子理论认为，所有物质都是由各种微观”粒子”组成,如分子,原子,质子,中子,电子等。在微观世界里,各种粒子都有其固有的能级结构。当一个粒子从高能级掉到低能级时，根据能量守恒定律，它要把两个能级相差部分的能量释放出来，通常这个能量以光和热两种形式释放出来。二、自发辐射、受激辐射 1、自发辐射普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。但是处在高能级（E2)的电子寿命很短（一般为10－8～10－9秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。辐射光子能量=E2-E1。过程各自独立、互补关联，所有辐射的光在发射方向上是无规律的

射向四面八方，并且频率不同、偏振状态和相位不同。 2、受激辐射在原子中也存在这样一些特定高能级，一旦电子被激发到这个高能级之上，却由于不满足跃迁的条件，发生跃迁的几率很低，电子能够在高能级上的时间很长，就所谓的亚稳定状态。但在能在外界光场的照射下发生往下跃迁，并且向下跃迁时释放出一个与射入光场相同的光子，在同一个方向、有同一个波长。这就是受激辐射，激光正是利用这一原理激发出来。二、粒子数反转通过受激辐射出来的光子，不仅可以引起其他粒子受激辐射，也可以引起受激吸收。只有在处于高能级的原子数量大于处于低能级原子数时，所产生的受激辐射才能大于受激吸收。但是在自然条件下，原子都是都处于稳定的基态，只能通过技术手段将大量的原子都调整到高能级的状态，才能有多余的辐射向外产生。这个技术叫粒子数反转。

履带式起重机的组成及工作原理

履带式起重机的组成及工作原理来源: 本站发表日期:08-01-18 09:11 编辑: lxh 一、履带式起重机概况履带式起重机是在行走的履带式底盘上装有行走装置、起重装置、变幅装置、回转装置的起重机。履带式起重机有一个独立的能源,结构紧凑、外形尺寸相对较小,机动性好,可满足工程起重机流动性的要求,比较适合建筑施工的需要,达到作业现场就可随时技入工作。履带式起重机按传动方式不同,可分为机械式、液压式和电动式三种。其中,机械式又分为内燃机一机械驱动和电动一机械驱动两种。目前,工程起重机通常采用以下复合驱动方式: 内燃机一电力驱动内燃机一电力驱动与外接电源的电力驱动的主要区别是动力源不同,前者采用独立的内燃机作动力源,后者外接电网电源。内燃机一电力驱动通常是由柴油机驱动发电机发电,把内燃机的机械能转化为电能,传送到工作机构的电动机上,再变为机械能带动工作机构运转。内燃机一液压驱动内燃机一液压驱动在现代工程起重机中得到了越来越广泛的应用,主要原因一是柴油发动机机械能转化为液压能后,实现液压传动有许多优越性,二是由于液压技术发展很快,使起重机液压传动技术日趋完美。二、履带式起重机的组成部分如下图所示,履带式起重机主要由下列几部分组成。

1. 取物装置履带式起重机的取物装置主要是吊钩(抓斗、电磁吸盘等作为附属装置)。 2. 吊臂用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构,它可以俯仰以改变工作半径。它直接装在上部回转平台上。吊臂可以根据施工需要在基本吊臂基础上接长。在必要时,还可在主吊臂的顶端装一吊臂,扩大作业范围,这种吊臂称副臂。 3. 上车回转部分它是在起重作业时可以回转的部分包括装在回转平台上除吊臂、配重、吊钩等以外的全部

CO2激光器基本原理.

CO2 激光器基本原理 CO2 激光器基本原理、机构介绍 CO2激光器效率高，不造成工作介质损害，发射出10.6μm波长的不可见激光，是一种比较理想的激光器。按气体的工作形式可分封闭式及循环式，按激励方式分电激励，化学激励，热激励，光激励与核激励等。在医疗中使用的CO2 激光器几乎百分之百是电激励。 CO2激光器的工作原理：与其它分子激光器一样，CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。分子有三种不同的运动，即分子里电子的运动，其运动决定了分子的电子能态；二是分子里的原子振动，即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动——并决定于分子的振动能态；三是分子转动，即分子为一整体在空间连续地旋转，分子的这种运动决定了分子的转动能态。分子运动极其复杂，因而能级也很复杂。 CO2分子为线性对称分子，两个氧原子分别在碳原子的两侧，所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始终运动着，要绕其平衡位置不停地振动。根据分子振动理论，CO2有三种不同的振动方式：①二个氧原子沿分子轴，向相反方向振动，即两个氧在振动中同时达到振动的最大值和平衡值，而此时分子中的碳原子静止不动，因而其振动被叫做对称振动。②两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动，且振动方向相同，而碳原子则向相反的方向垂直于分子轴振动。由于三个原子的振动是同步的，又称为变形振动。③三个原子沿对称轴振动，其中碳原子的振动方向与两个氧原子相反，又叫反对称振动能。在这三种不同的振动方式中，确定了有不同组别的能级。 CO2激光的激发过程：CO2激光器中，主要的工作物质由CO2，氮气，氦气三种气体组成。其中CO2是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020 的抽空。氮气加入主要在CO2激光器中起能量传递作用，为CO2激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。 CO2分子激光跃迁能级图 CO2激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这

起重机的机械组成及工作原理

起重机的机械组成及工作原理 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

固体激光器原理及应用

编号赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用教学学院物理与电子信息学院届别 2010届专业电子科学与技术学号 060803013 姓名丁志鹏指导老师邹万芳完成日期 2010.5.10

目录摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1引用 (2) 2激光与激光器 (2) 2.1激光 (2) 2.2激光器 (3) 3固体激光器 (4) 3.1工作原理和基本结构 (4) 3.2典型的固体激光器 (8) 3.3典型固体激光器的比较 (11) 3.4固体激光器的优缺点 (12) 4固体激光器的应用 (13) 4.1军事国防 (13) 4.2工业制造 (15) 4.3医疗美容 (17) 5结束语 (17) 参考文献 (19)

摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用，更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，接着介绍一些典型的固体激光器，最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced. Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application

扫描电镜的综述及发展

扫描电镜的综述及发展 1 扫描电镜的原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope,简写为SEM）是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。成像是采用二次电子或背散射电子等工作方式，随着扫描电镜的发展和应用的拓展，相继发展了宏观断口学和显微断口学。扫描电镜是在加速高压作用下将电子枪发射的电子经过多级电磁透镜汇集成细小（直径一般为1~5nm）的电子束（相应束流为10-11~10-12A）。在末级透镜上方扫描线圈的作用下，使电子束在试样表面做光栅扫描（行扫+帧扫）。入射电子与试样相互作用会产生二次电子、背散射电子、X射线等各种信息。这些信息的二维强度分布随着试样表面的特征而变（这些特征有表面形貌、成分、晶体取向、电磁特性等等），将各种探测器收集到的信息按顺序、成比率地转换成视频信号，再传送到同步扫描的显像管并调制其亮度，就可以得到一个反应试样表面状况的扫描图像[1]。如果将探测器接收到的信号进行数字化处理即转变成数字信号，就可以由计算机做进一步的处理和存储。扫描电镜主要是针对具有高低差较大、粗糙不平的厚块试样进行观察，因而在设计上突出了景深效果，一般用来分析断口以及未经人工处理的自然表面。机构组成扫描电子显微镜由三大部分组成：真空系统，电子束系统以及成像系统。真空系统真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。真空柱是一个密封的柱形容器。真空泵用来在真空柱内产生真空。有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨枪的SEM的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六硼化镧枪的SEM，则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。成像系统和电子束系统均内置在真空柱中。真空柱底端即为右图所示的密封室，用于放置样品。

常用激光器简介

几种常用激光器的概述一、CO 激光器 2 1、背景气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激

发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。（3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外差技术和红外技术等。 4、应用二氧化碳分子激光器以其独有的特点获得广泛的应用，现就某些方面的应用介绍如下： 1、热效应的应用可以毫不困难地把激光器的射束直径聚成100微米。在此情况下。300瓦的功率就相当于107瓦/厘米2数量级的能量密度，此值已超过太阳光的能量密度，能达到极高的温度。例如Garver公司研制的800 瓦二氧化碳激光器在2秒钟之内就能烧穿4寸厚的耐火砖。因而，可以想象这些分子激光器可以用于解决高温材料的焊接、融熔和钻孔。例如6200型二氧化碳激光器连续波输出10瓦，可用