掃描電鏡在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

掃描電鏡在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

1掃描電子顯微鏡1.1表面散射能量分析掃描電子顯微鏡（sem）的工作原理是在掃描材料表面的同時(shí)，同時(shí)測(cè)量入射電子和研究對(duì)象之間的相互作用，并從樣品表面散射相應(yīng)材料的表面形狀和成分。從材料表面散射出來的二次電子的能量一般低于50eV,其大多數(shù)的能量約在2~3eV。因?yàn)槎坞娮拥哪芰枯^低,只有樣品表面產(chǎn)生的二次電子才能跑出表面,逃逸深度只有幾個(gè)納米,所以常用來觀察材料的表面形貌。1.2次電子顯微鏡圖像的特點(diǎn)掃描電子顯微鏡測(cè)試技術(shù)特點(diǎn)主要有:(1)聚焦景深大。掃描電子顯微鏡的聚焦景深是實(shí)體顯微鏡聚焦景深的50倍,比偏反光顯微鏡則大500倍,且不受樣品大小與厚度的影響,觀察樣品時(shí)立體感強(qiáng)。(2)二次電子掃描圖像的分辨率優(yōu)于100埃,比實(shí)體顯微鏡高200倍?？梢灾苯佑^察礦物、巖石等的表面顯微結(jié)構(gòu)特征,清晰度好。(3)放大倍數(shù)在14~100000倍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。填補(bǔ)了光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡之間放大倍數(shù)的空白,便于在低倍下尋找位置,在高倍下詳細(xì)觀察,且不用重新對(duì)焦,易于了解局部和整體之間的相互聯(lián)系。(4)不破壞樣品,制樣方便,樣品大小幾乎不受限制。(5)掃描電鏡是一種有效的理化分析工具,通過它可進(jìn)行各種形式的圖像觀察、元素分析、晶體結(jié)構(gòu)分析。2掃描電鏡對(duì)礦物加工的應(yīng)用正因?yàn)閽呙桦婄R有以上的特點(diǎn),所以在礦物加工領(lǐng)域有以下的應(yīng)用:2.1灰黑的熔融唐黎華運(yùn)用掃描電鏡對(duì)不同制焦溫度制得的煤焦進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)由于制焦溫度的提高,礦物質(zhì)從初始的隨機(jī)分散分布發(fā)展到呈團(tuán)聚分布,從小簇礦物質(zhì)微團(tuán)演變成大顆粒團(tuán),從而得出結(jié)論,高溫下灰分的熔融使礦物質(zhì)的催化作用減弱,使氣化活性相應(yīng)下降,從而成為對(duì)煤焦氣化速率造成影響的最重要的原因之一。周志軍等用掃描電鏡實(shí)驗(yàn)手段觀察了新汶煤焦形貌結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)有較多的“斑點(diǎn)”和微孔,這些“斑點(diǎn)”和微孔在氣化中起著活化中心的作用。2.2燃盡過程孔結(jié)構(gòu)的變化徐萬仁通過掃描電鏡觀察分析燃燒后煤粉殘?zhí)碱w粒的形態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu),研究煤粉的燃燒過程、燃燒程度及不同工藝條件下、不同催化劑對(duì)燃燒效果的影響,從而研究粉煤燃燒機(jī)理,研究催化劑對(duì)煤粉燃燒特性的影響。李啟博等通過掃描電鏡的方法得到煤顆粒在流化床中的燃燒狀態(tài)圖像,經(jīng)過圖像處理,得到孔隙率,總結(jié)出4條結(jié)論:(1)煤顆?？紫堵孰S燃燒時(shí)間的增加而變大,當(dāng)燃燒一定時(shí)間后孔隙率達(dá)到最大值,隨后緩慢減小。(2)在500~900℃之間,床溫越高,煤顆?？紫堵试酱?。(3)小粒徑的煤顆粒比大粒徑的煤顆粒更快的達(dá)到孔隙率最大值。(4)不同煤種對(duì)煤顆?？紫堵视泻艽笥绊?含揮發(fā)份大的煤比揮發(fā)份含量小的煤更快達(dá)到孔隙率最大值。胡松等利用SEM圖像分析方法分析了煤在燃燒各階段SEM圖像。通過研究得到煤在燃燒過程中表面分形維數(shù)的變化規(guī)律,同時(shí)可獲得表面孔的某些參數(shù)變化歷程。分析表明,淮南低變質(zhì)煤在850℃燃燒過程中,煤焦顆粒表面的分維數(shù)有一個(gè)先變低后變高的過程,煤焦表面分維數(shù)在2.2~2.5區(qū)間內(nèi)變化;同時(shí)孔徑分布由近雙曲線分布變化為近正態(tài)分布,孔洞加權(quán)平均形狀因子增加。煤顆粒表面上隨著燃燒的進(jìn)行,中等尺寸孔有一個(gè)明顯變化過程,在燃燒的最后階段大孔所占比例增加;燃燒使得顆粒表面孔的加權(quán)平均形狀因子增加。李慶釗等采用熱力工況與實(shí)際煤粉爐相近的沉降爐實(shí)驗(yàn)裝置,制備了不同環(huán)境氣氛下(O2/N2及O2/CO2氣氛)、不同燃盡率的煤焦試樣,并采用低溫氮吸附儀和掃描電子顯微鏡測(cè)定了其孔隙結(jié)構(gòu)和表面形貌。結(jié)果表明,在相同的操作條件下,相同O2濃度的O2/CO2氣氛下煤焦的燃燒速率較慢、燃盡率較低,各試樣的孔比表面積和比孔容積均較小。兩種氣氛下燃盡過程孔結(jié)構(gòu)參數(shù)(SBET和VBJH)均呈減小趨勢(shì),且在孔徑變化較明顯的區(qū)域內(nèi)(<5nm)在CO2氣氛下煤焦的孔徑分布較小且與煤種相關(guān)。SEM圖像顯示CO2氣氛下的煤焦表面致密,孔隙較少,其定性結(jié)果與N2吸附法的定量測(cè)量結(jié)果吻合較好。2.3型煤燃燒的固硫機(jī)理諶倫建通過掃描電鏡對(duì)無機(jī)粘結(jié)劑工業(yè)型煤微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),煤粒表面及孔隙間均有大量的粘結(jié)劑水化形成的凝膠體和各種形態(tài)的結(jié)晶體,由于各種形態(tài)的晶體相互交插,連接形成晶體網(wǎng)絡(luò),可以將煤粒牢固地粘結(jié)在一起。因而得出結(jié)論:型煤強(qiáng)度與其微觀結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系;凝膠體分布越均勻,晶體越發(fā)育,型煤強(qiáng)度越高。肖佩林則利用掃描電鏡,連同能譜分析、X射線分析等現(xiàn)代測(cè)試技術(shù),研究了型煤燃燒時(shí),添加鐵、硅、鍶等以鈣為主的幾種固硫劑后,灰渣的物相變化及硫的走向。從微觀形態(tài)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)3個(gè)方面入手,研究了固硫機(jī)理,結(jié)果表明,鈣系化合物在型煤燃燒時(shí),煤中的硫以硫酸鈣的形式進(jìn)入渣中;硫酸鈣被高熔點(diǎn)硅酸鹽礦物所包裹是高溫下硫酸鈣不易分解的重要原因。而碳酸鍶的添加,不僅使硫形成硫酸鈣和硫酸鍶,還形成一種在高溫下難以分解的復(fù)合相,大大提高了固硫率。2.4煤泥成分分析朱紅應(yīng)用掃描電鏡及X射線衍射分析了黃鐵礦的表面氧化產(chǎn)物,研究了黃鐵礦表面氧化機(jī)理及黃鐵礦表面狀態(tài)對(duì)煤浮選脫硫的影響。侯彤等為尋求高灰煤泥難選的本質(zhì)原因,通過浮選試驗(yàn)、SEM電鏡掃描和XRD衍射儀對(duì)錢家營礦選煤廠煤泥中礦物成分的分布進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該煤泥的主要礦物成分為私土類礦物,具有易碎、易泥化的特點(diǎn),因此礦物的細(xì)粒嵌布和夾帶是造成煤泥精煤灰分偏高,煤泥難選的主要原因,這一結(jié)論對(duì)以后的細(xì)粒煤分選研究起到了指導(dǎo)作用。2.5采用電鏡掃描下的于儲(chǔ)層精細(xì)特征的研究方法王曉剛等通過高溫試驗(yàn)和掃描電鏡分析,研究三種典型煙煤在800~1600℃條件下,其焦炭的膨脹性、流動(dòng)性、軟化現(xiàn)象、孔隙結(jié)構(gòu)及其活性。結(jié)果表明:(1)不同變化程度煙煤(RN、F、S)有不同的膨脹性、流動(dòng)性和軟化現(xiàn)象。低階RN和中階F有較明顯或明顯的膨脹性、流動(dòng)性和軟化現(xiàn)象,而高階S僅在1300℃以上有明顯膨脹性。低階RN在1300℃以上有明顯的軟化現(xiàn)象。(2)RN高溫焦炭的孔隙最發(fā)育,孔道形態(tài)復(fù)雜并且連通性好,F次之,S最差。三種煙煤的孔隙率及其活性排序?yàn)镽N>S>F。(3)RN隨溫度升高,其焦炭中微孔越來越發(fā)育,孔道連通性越趨變好,并可產(chǎn)生大量納米級(jí)C粒,其高溫活性隨溫度升高有增大趨勢(shì),其活性最好的溫度范圍為1400~1500℃。鄒春艷等以電鏡掃描為主要手段,通過對(duì)南充構(gòu)造上三疊統(tǒng)須家河組砂巖儲(chǔ)層中粘土礦物的顯微分析,直觀地展示了儲(chǔ)層中粘土礦物在電鏡掃描下的形態(tài)、產(chǎn)狀等方面的特征。研究了儲(chǔ)集層中粘土礦物的類型、含量及其在電鏡掃描下的空間分布特征。探討了粘土礦物的含量、類型及其在儲(chǔ)層孔隙中的產(chǎn)狀對(duì)儲(chǔ)層物性的影響,以及粘土礦物對(duì)儲(chǔ)層損害的影響。張杰等利用掃描電子顯微鏡及能譜分析等研究手段,對(duì)貴州興仁濫木廠汞、鉈礦床的物質(zhì)組成、礦物成分特征及微觀特征進(jìn)行了探討,為成礦元素汞、鉈的賦存狀態(tài),生物成礦特征研究等提供礦物學(xué)資料。戴婕等運(yùn)用掃描電鏡能譜分析(SEM+EDS)方法對(duì)里伍銅礦主要礦石礦物的研究表明:閃鋅礦中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于8%的Fe元素,黃銅礦和磁黃鐵礦中含有少量的Cr元素。在礦石樣品中首次發(fā)現(xiàn)硒鉍礦的類質(zhì)同像礦物、自然鉍及核燃料氧化物。高頂?shù)壤脪呙桦婄R對(duì)煤顆粒的表面形態(tài)、結(jié)構(gòu)、開裂形式等進(jìn)行研究得到以下結(jié)論:(1)煤顆粒表面是不均勻的,存在著大量的孔和裂隙,孔隙呈凸凹起伏的多邊形狀。塊煤呈不規(guī)則多面體形,多數(shù)顆粒邊角較為尖銳而呈刀刃狀,呈脆性斷裂特征。(2)小粒徑煤顆粒微觀斷裂形態(tài)呈撕裂狀,表明粉碎是脆性斷裂和塑性斷裂并存。較大顆粒粉碎脆性斷裂多于塑性斷裂,細(xì)顆粒粉碎塑性斷裂多于脆性斷裂。隨著顆粒的逐漸細(xì)化斷裂形式從脆性向塑性斷裂轉(zhuǎn)變,粉碎難度增加。(3)超細(xì)煤顆粒與其它顆粒表面相似,表面存在著孔洞,體現(xiàn)了孔洞在不同直徑顆粒表面存在的普遍性。顆粒形態(tài)不但是在表面而且是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都具有相似性,具有分形的基本特征,為利用分形理論描述粉碎顆粒形態(tài)打下了基礎(chǔ)。路春美對(duì)貝殼與石灰石的微觀結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了電鏡實(shí)驗(yàn)分析,得到以下結(jié)論:(1)貝殼的母體結(jié)構(gòu)為層片狀或條狀形態(tài),石灰石的原始結(jié)構(gòu)為顆粒狀形態(tài).貝殼煅燒形成的孔結(jié)構(gòu)孔隙連通性好,氣體流動(dòng)、擴(kuò)散阻力小,有利于氣體在顆粒內(nèi)的擴(kuò)散與固硫反應(yīng)進(jìn)行。(2)貝殼先煅燒后固硫和直接固硫形成的微觀結(jié)構(gòu)有較大差異。前者形成的孔隙清晰,路徑流暢,使顆粒中心晶粒也能參與反應(yīng)。而后者的孔隙連通性差,表面孔隙堵塞嚴(yán)重。因此實(shí)際應(yīng)用中最好選擇煅燒后的貝殼做固硫劑,以便取得較高的鈣利用率。張慧等通過掃描電鏡對(duì)煤中顯微裂縫進(jìn)行分類,并描述了各類裂隙的發(fā)育特征,探討了裂隙的演化、識(shí)別和影響裂隙發(fā)育的因素。張聚偉等通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)煤焦顆粒的不同形態(tài)是由于不同的煤顯微組織和碳轉(zhuǎn)化率。曹敏等利用熱重-差示掃描量熱(TG-DSC)、X-射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)研究了義馬煤中礦物質(zhì)在高溫氧化氣氛下的熱行為及礦物質(zhì)演變。結(jié)果表明,礦物質(zhì)組分隨溫度的升高發(fā)生了轉(zhuǎn)變,主要由硅鋁酸鹽控制,這種改變會(huì)對(duì)灰熔融特性產(chǎn)生影響;礦物質(zhì)形貌和分布狀態(tài)隨溫度的升高也發(fā)生了變化。2.6高效碳納米材料碳素材料是煤加工利用領(lǐng)域的重要組成部分。碳納米管,作為一種新奇的納米碳素材料,近年來在中國取得令人矚目的進(jìn)展。邱介山通過掃描電鏡,觀察到大量的一團(tuán)團(tuán)棉絮一樣的纖維狀碳納米管,從而證實(shí)了使用優(yōu)質(zhì)煙煤,采用電弧等離子體法可制備碳納米材料。陳俊靜等以粉煤灰、偏高嶺土為主要鋁硅原料,輔以礦山尾礦固體廢棄物合成一系列的礦質(zhì)聚合物。通過測(cè)定其抗壓強(qiáng)度優(yōu)選出偏高嶺土、粉煤灰、礦渣的最佳配比為3:3:5,堿激發(fā)劑濃度在15%時(shí),礦質(zhì)聚合物的強(qiáng)度最高,達(dá)到36.36MPa,XRD、SEM分析表明其結(jié)構(gòu)主要是無定形態(tài),并且形成了連續(xù)的膠凝相。3本構(gòu)模型的發(fā)展方向掃描電鏡在礦物加工領(lǐng)域,已經(jīng)極大的促進(jìn)了人們認(rèn)識(shí)微觀的礦物顆粒,解釋與之相關(guān)的現(xiàn)象,從而更加合理的利用礦產(chǎn)資源。未來的掃描電鏡將會(huì)在以下