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技術文章
Technical articles
更新時間：2025-01-06
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材料分析顯微鏡下觀測的枝晶動態演變
01 視頻實拍 / Real video shooting
02 定義原理/ Define
定義：
枝晶，一種不一樣的微觀結構，廣泛存在于自然界和人工材料中。從定義上來看，枝晶是指由主干和分支組成的樹狀結構，形態各異，具有高度的復雜性和多樣性。
原理：
枝晶的形成是復雜精細的過程，涉及晶體生長的物理和化學因素相互作用。在晶體生長的過程中，由于溫度、濃度、雜質等多種因素的影響，晶體生長的速度和方向會發生變化，進而形成樹枝狀的晶體結構，即枝晶。
03 枝晶生長/ Grow
枝晶生長涉及復雜機制，以鋰枝晶為例，充電時鋰離子在負極形成樹枝狀金屬鋰。枝晶的生長是一個動態過程其生長受多種因素影響，如電流密度、電解液、溫度和負極材料。
04 實驗過程 / Process
電沉積過程中鋰枝晶生長的原位光學快照
實驗目的：
對鋰枝晶的動態演化沉積過程和其形貌的樣式進行深入的認識。
實驗過程 ：
首先，需要自制一個具有石英玻璃視窗的電池裝置裝配Li | Li對稱電池，隨后將其放置在光學顯微鏡下觀察鋰的動態沉積過程。
我們挑選了具有特定物理和化學特性的材料，包括鋰電池和精密電解質溶液，以確保實驗結果的準確性和可靠性。以模擬實際材料生長環境。按預定比例和方法混合研磨原材料，獲得均勻混合物，要特別注意控制混合時間和溫度。
實驗采用了先進的枝晶生長觀測系統，該系統集成了高分辨率顯微鏡和圖像采集分析軟件，能夠實時觀測并記錄枝晶生長的全過程。并且對系統進行校準，按照標準操作流程，將樣品放置在顯微鏡觀測臺上。通過調整焦距和光源，我們能夠清晰地觀察到樣品的微觀結構。
實驗總結：
采用高分辨率成像技術來捕捉枝晶的動態演化，尤其是不同電流密度下離散狀的鋰枝晶分布轉向團簇狀生長的變化過程。
在不同的電流密度下，會呈現出了兩種不同的枝晶形貌。鋰枝晶的形貌可分為兩種類型：離散分布的單根鋰枝晶，如針狀、晶須狀結構；某一位置團簇狀發展的鯉枝晶，如苔蘚狀、灌木狀和樹狀。
05 儀器介紹 / Experimentation
儀器優勢
PJ40-BD半導體檢查顯微鏡：
該顯微鏡能檢查器件和晶圓，尤其適合中小尺寸半導體FPD檢查。其高性價比的明場光學系統，采用全新半復消技術，支持多種觀察方式，提供清晰、高對比度的顯微圖像。系統結構堅實可靠，人機工程學設計。附件齊全，配置完善，可靈活組合與拓展功能，是工業檢測的有效工具。
儀器規格
型 號 | PJ40-BD |
光學系統 | 無限遠色差校正光學系統 |
光學放大倍數 | 50倍-500倍(可選1000倍) |
數碼放大倍數 | 150倍-1500倍（21.5寸顯示器）搭配100倍物鏡倍數可達3000倍 |
工業相機 | 1200萬1/1.8寸彩色索尼工業芯片（可選630萬和2000萬像素） |
觀察筒 | 反像，無限遠鉸鏈三通觀察筒，瞳距調節：50mm~76mm，兩檔分光比雙目:三目=100：0 |
目鏡 | 高眼點大視野目鏡PL10X23mm，視度可調 |
枝晶專用 物鏡 | 無限遠長工作距明暗場半復消色差金相物鏡 5X NA0.15 WD15 |
無限遠長工作距明暗場半復消色差金相物鏡 10X NA0.30 WD8.4 | |
無限遠長工作距明暗場半復消色差金相物鏡 20X NA0.40 WD11.9 | |
無限遠長工作距明暗場半復消色差金相物鏡 50X NA0.75 WD3.0 | |
無限遠長工作距明暗場半復消色差金相物鏡 100X NA0.90 WD1.0 (可選) | |
無限遠長工作距明暗場全復消色差金相物鏡 50X NA0.55 WD8.0 (可選) | |
無限遠長工作距明暗場全復消色差金相物鏡 100X NA0.80 WD2.8 (可選) | |
物鏡轉換器 | 電動明暗場6孔轉換器（帶DIC插槽），物理按鈕和軟件雙控. |
機架 | 透反射用機架, 低手位粗微同軸調焦機構。粗調行程35mm,微調精度0.001mm。帶有防止下滑的調節松緊裝置和隨機上限位裝置。內置100-240V寬電壓系統，采用數字調光，具有光強設定與復位功能 |
載物臺 | 6*4英寸載物臺，平臺面積 310*240mm，移動行程：150mmX100mm機械平臺，X、Y方向同軸調節； |
聚光鏡 | 搖出式消色差聚光鏡（N.A.0.9） |
反射照明器 | 明暗場反射照明器，帶可變孔徑光闌，視場光闌，中心可調，帶濾色片插槽，帶起偏鏡/檢偏鏡插槽， |
燈室 | 5W可調LED燈室，透、反射通用，預定中心 |
攝像接口 | 攝影攝像附件：0.65X，C型接口，可調焦（可選0.5X/1X） |
偏光組件 | 起偏鏡插板，360°旋轉式檢偏鏡插板 |
電腦 | 品牌電腦和顯示器 |
測量軟件 | 測量軟件，軟件控制電動物鏡轉盤，拍照，錄像，測量，掃碼上傳，實時圖像拼接，景深融合 |
標尺 | 高精度型測微尺，格值0.01mm |
上海締倫光學儀器有限公司選擇此文，參與科普創作大賽，榮獲二等獎。
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