澤攸電鏡ZEM20Ultro:納米技術研發觀測利器
在納米技術研發領域，從納米材料的形貌調控到納米器件的結構優化，都需要對尺寸在 1-100 納米范圍內的微觀結構進行精準表征。傳統觀測手段難以滿足納米級別的分辨率需求，而大型專用設備又受限于操作門檻與空間成本。ZEM20Ultro 臺式場發射掃描電子顯微鏡（以下簡稱 ZEM20Ultro）憑借高分辨率成像能力、靈活的樣品適配性與便捷的操作設計，成為納米技術研發的核心觀測工具，幫助科研人員清晰捕捉納米尺度的結構細節，推動納米材料與器件的技術突破。
一、適配納米研發的產品細節
ZEM20Ultro 的臺式結構設計充分契合納米研發實驗室的空間需求，850mm×650mm×1000mm 的尺寸可輕松安置在手套箱旁或潔凈實驗臺區域，無需單獨建造大型超凈實驗室，降低納米樣品觀測的環境門檻。機身外殼采用冷軋鋼板與 ABS 工程塑料拼接，冷軋鋼板具備良好的抗電磁干擾性能，可減少實驗室中等離子體刻蝕儀、濺射鍍膜機等設備的電磁輻射對成像的干擾；ABS 塑料部件表面經過防靜電處理，能避免納米粉末樣品因靜電吸附產生的觀測偏差，保障檢測數據的準確性。
針對納米樣品的多樣化形態，ZEM20Ultro 的樣品臺設計具備高度靈活性。樣品臺支持 X/Y/Z 三軸電動移動，行程 50mm×50mm×20mm，移動精度達 1μm，可精準定位納米粉末、納米薄膜、納米線陣列等不同形態樣品的觀測區域。樣品臺配備可更換的專用樣品托，包括導電硅片托（適配納米薄膜、納米器件樣品）、多孔陶瓷托（適配納米粉末樣品，避免粉末散落），無需頻繁調整設備參數即可切換不同類型樣品檢測，減少研發過程中的操作時間成本。此外，樣品臺最大承載重量 50g，可適配直徑≤30mm、厚度≤10mm 的納米樣品，滿足多數納米研發場景的樣品規格需求。
核心光學部件的用材與設計為納米級觀測提供保障。場發射電子槍采用鎢單晶針尖，曲率半徑小于 10nm，能穩定發射高亮度、細聚焦的電子束，電子束斑直徑可縮小至數納米，可清晰呈現納米材料的細微結構；多層膜電磁透鏡由高純度軟磁合金制成，經過精密退火與校準，能有效抑制電子束散射，在高放大倍數下（如 100000×）仍保持成像清晰度，便于觀察納米顆粒的粒徑分布、納米線的直徑均勻性等關鍵細節。設備還可選配掃描透射電子（STEM）模式附件，進一步提升對納米材料內部結構的觀測能力。
二、支撐納米研發的產品性能
納米級高分辨率成像：納米材料的性能與其微觀形貌密切相關，如納米顆粒的粒徑、納米線的長徑比、納米薄膜的表面粗糙度等，都需要納米級別的分辨率才能精準表征。ZEM20Ultro 在二次電子成像模式下，30kV 加速電壓時分辨率可達 1.5nm，1kV 低加速電壓時分辨率 10nm，能清晰捕捉納米顆粒的團聚狀態、納米管的管壁結構、納米器件的電極尺寸等細節。例如研究金納米顆粒的催化性能時，可通過高分辨率成像觀察顆粒的粒徑分布（精度 ±1nm），分析粒徑與催化活性的關聯。
低損傷適配敏感納米材料：部分納米材料（如半導體量子點、有機納米纖維）在電子束照射下易發生結構損傷或性能變化。ZEM20Ultro 支持低加速電壓（0.1kV-5kV）成像，可減少電子束對敏感納米材料的輻射損傷；同時，低真空模式（真空度 1Pa-100Pa）可避免高真空環境對有機納米材料的結構破壞，無需鍍膜即可直接觀測，保持材料的原始狀態。例如觀測有機光伏材料的納米相分離結構時，低加速電壓與低真空模式結合，可在不破壞材料結構的前提下，清晰呈現相分離區域的尺寸與分布。
精準的尺寸測量與統計：納米研發中常需對大量納米結構進行尺寸測量與統計，以評估制備工藝的穩定性。ZEM20Ultro 配套軟件內置 “納米結構分析工具"，可自動識別納米顆粒、納米線等目標，測量粒徑、長度、直徑等參數，并生成統計分布圖表（如粒徑分布直方圖、長徑比分布曲線），測量誤差≤5%。例如制備er氧化鈦納米管陣列時，軟件可自動統計 100 根以上納米管的直徑與長度，計算平均直徑與長徑比，快速判斷制備工藝是否達標。
三、納米技術研發中的具體用途與使用說明
（一）主要用途
納米材料研發：觀測金屬 / 半導體納米顆粒的形貌、粒徑分布與團聚狀態；分析納米線、納米管的直徑均勻性、長度與表面缺陷；表征納米薄膜的表面粗糙度、厚度均勻性與晶界結構；研究二維納米材料（如石墨烯、MoS?）的層數、邊緣形態與缺陷分布。
納米器件研發：檢測納米電子器件（如納米晶體管、傳感器）的電極尺寸、間隙與接觸狀態；觀察納米光電器件（如量子點 LED）的活性層微觀結構；分析納米器件在工作過程中的結構變化（如電致遷移導致的電極失效），優化器件性能與使用壽命。
納米復合材料研發：觀察納米增強相（如碳納米管、納米顆粒）在基體材料中的分散均勻性；分析納米增強相與基體的界面結合狀態；表征復合材料的納米級孔隙結構，評估復合材料的力學、電學性能與微觀結構的關聯。
（二）使用說明（以 “金納米顆粒形貌與粒徑統計" 為例）
樣品準備：將金納米顆粒分散液滴在干凈的硅片上（硅片經等離子體清洗 3 分鐘，去除表面雜質），自然晾干或在真空干燥箱中（40℃，1 小時）干燥，確保顆粒分散均勻且無團聚；將硅片切割為 10mm×10mm 的小塊，備用。
設備啟動與真空設置：打開 ZEM20Ultro 主機電源，啟動操作軟件，選擇 “高真空模式"（硅片為導電基底），點擊 “抽真空"，待真空度達到≤1×10??Pa（軟件提示 “真空就緒"）后，進入下一步操作。
樣品裝載與定位：打開樣品室門，將硅片樣品放置在樣品臺硅片托上，通過樣品臺微調旋鈕固定；關閉樣品室門，在軟件界面控制 X/Y 軸移動，選擇顆粒分散均勻的區域作為觀測區域，調節 Z 軸高度，使硅片表面與電子束聚焦平面重合。
成像參數設置：選擇 “二次電子成像" 模式，設置加速電壓為 15kV（平衡分辨率與樣品損傷），電子束電流為 2pA，掃描速度為 “慢掃模式"（幀頻 1fps，提升圖像清晰度）；點擊 “自動聚焦" 與 “自動亮度 / 對比度"，軟件自動優化成像參數，清晰呈現金納米顆粒的形貌。
尺寸測量與統計：調整放大倍數至 50000×，確保單個納米顆粒清晰可辨；在軟件中啟動 “納米顆粒分析工具"，框選包含至少 50 個顆粒的觀測區域，設置顆粒識別閾值（根據顆粒與背景的灰度差異調整）；軟件自動識別顆粒并測量粒徑，生成粒徑分布直方圖與統計數據（包括平均粒徑、標準差、粒徑范圍）；截取成像區域圖像與統計圖表，保存為 TIFF 與 Excel 格式，用于實驗數據記錄。
設備關閉與樣品處理：觀測完成后，將放大倍數調至（20×），點擊 “放氣" 按鈕，待樣品室恢復大氣壓后取出硅片；關閉操作軟件與設備電源，用無塵布清潔樣品臺與電子槍窗口，完成本次實驗。
四、納米研發場景核心參數摘要
ZEM20Ultro 臺式場發射掃描電子顯微鏡，以納米級高分辨率、低損傷觀測能力與精準的數據分析功能，成為納米技術研發的可靠觀測利器。無論是納米材料的形貌表征，還是納米器件的結構優化，它都能提供精準、便捷的觀測支持，幫助科研人員深入理解納米尺度下的結構 - 性能關聯，加速納米技術從實驗室研發向實際應用的轉化。
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