高级材料研究中的台式扫描电子显微镜欧洲杯足球竞彩

Colin Humphreys爵士是剑桥大学材料科学与冶金学系的研究主任，也是剑桥氮化炮中心和劳斯莱斯大学技术中心的创始人。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球在这次采访中，他谈到了他广泛的研究的现实影响以及电子显微镜在材料科学中的重要性。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

为什么材料科学欧洲杯足球竞彩是如此欧洲杯线上买球重要的研究领域？

欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学是一个非常重要的主题，因为如果您查看我们在生活的许多领域中使用的对象，通常的限制因素是用于制造它们的材料。

例如，如果刀片在割草机上断裂，那是一种失败的材料。如果您的屋顶上有太阳能电池板，则其效率受我们使用的材料的限制。欧洲杯足球竞彩如果您看一下喷气发动机，则在飞越大西洋的飞机上 - 如果可以使材料在较高的温度下工作，则使用更少的燃料和减少碳排放量，发动机可以更有效。欧洲杯足球竞彩通常，如果您可以改善对象中的材料，则该制造商可以出售更多该物体。欧洲杯足球竞彩

因此，欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学几乎控制着我们所做的一切。这是一个非常重要的话题。

您的工作基于使用电子显微镜研究高级材料。欧洲杯足球竞彩为什么电子显微镜在该区域如此有价值的工具？

显微镜对于研究材料至关重要。欧洲杯足球竞彩材料本身欧洲杯足球竞彩通常在原子水平或接近原子水平上进行控制，这就是为什么我们需要电子显微镜来对材料进行成像。我们在部门中拥有的强大显微镜，例如FEI Titan，可以解决材料中的单个原子并提供出色的效果，但很难使用。欧洲杯足球竞彩您需要两年的培训，最低限度 - 当您想拍摄材料的图像时，如果可能需要三到四个小时才能首先对齐显微镜。

因此，除了这些大型显微镜外，我们有时需要更简单的仪器来快速查看材料，以较低的放大倍数。欧洲杯足球竞彩通常以较低的分辨率开始成像并进行原子分辨率，因此您可以获得样本的完整图片。

桌面乐器（例如现象）非常有用，因为您可以在15分钟内训练某人使用它们，并且可以用来对大量样品进行成像。几乎不需要准备工作 - 您只需将样品放入显微镜中，10分钟后，您就有图像。

您能给我们一个示例桌面SEM特别有用的情况吗？

现象不仅产生图像，还具有X射线附件。

通过查看电子光束击中样品时材料发出的特征X射线，您可以分辨出该材料是什么。

一个有趣的例子是人造臀部。我们在这里研究医疗材料很多 - 人欧洲杯足球竞彩造臀部常常失败，而发生的方法之一是，臀部柄本身的金属可以沉积在其旋转的塑料插座上。

使用现象，我们可以将整个髋关节插座放入显微镜中 - 大电子显微镜是不可能的，您只能在其中拿一小部分材料。我们可以看到是否有金属沉积在该塑料表面上，我们毫无疑问地说金属是小腿的钛。这是个坏消息，因为那钛可能会进入您的血液中 - 因此该信息可能会挽救患者的生命。

告诉我们您在氮化炮中心的工作。

我在2000年创立了剑桥氮化炮中心，当时我们很幸运地将当地行业捐赠了氮化碳增长设备，价值75万英镑。2020欧洲杯下注官网从那以后，我们一直在氮化甲带。

这是一种非常简单的化合物 - 仅仅是胆汁和氮，非常牢固地粘合在一起 - 它在自然界中都不存在。它具有最引人注目的属性。如果您在其中添加一些凹陷，并通过微小的电流，它会发出所需的任何颜色灯。15％的indium会产生蓝光，25％为您提供绿灯，依此类推。如果添加一些铝，甚至可以进入紫外线。

在我们研究硝酸胆管的那段时间里，我们为LED技术开发了一些主要发展。

大多数人都熟悉LED或发光二极管。他们现在在我们周围，在许多产品中，甚至在儿童玩具中。它们越来越多地用来点燃我们的房屋 - 但主要问题之一是它们相当昂贵。60W更换LED灯泡的费用为15英镑。即使这为您的一生节省了一生，所以没有多少人会支付15英镑，因为电力消耗太低。

我们在这里取得了突破。我们一直在硅上，而不是在蓝宝石上种植这些氮化碳发光二极管。您在商店中购买的所有LED都在蓝宝石上种植，您可以使它们非常昂贵 - 甚至像这样的人造蓝宝石也非常昂贵。

显微镜对于查看这些设备的内部结构至关重要。这些设计的发光部分被称为量子井，因为它们是如此薄 - 通常是5或10个原子层。这些结构是如此之小，您需要拥有电子显微镜才能看到它们。

通过在硅上种植材料，价格将大幅下降。这就是我们所做的 - 我们已经成立了几家公司，而这些硅胶芯片在英国现在正在硅上生产。普莱西（Plessey）去年制造并卖出了200万 - 今年他们计划出售5000万。这是一项迅速扩展的业务。

因此，这是我们的主要突破。我们还在研究LED效率的限制，以及如何推动效率越来越高。

从根本上讲，这项研究旨在使LED廉价高效，以便在世界各地的所有房屋和办公室中，这将节省大量的能源 - 最多可占我们使用的所有电力的10％，这是显着的。仅在英国，这就是20亿英镑。

在世界范围内，如果40％的照明是LED，我们可以关闭500多个全尺寸电站。节能的潜力很大，当然也大幅减少了电站的碳排放。

LED除照明外还有许多应用程序 - 您能告诉我们其中一些吗？

我提到您可以通过向硝酸盐添加铝来制作紫外线LED。紫外线令人着迷 - 右紫外线波长杀死了所有细菌和病毒。它实际上损坏了DNA和RNA的一部分的核酸。

我们想将其用于发展中国家的水净化 - 大约每年300万人死于发展中国家与水有关的疾病，因此，一条廉价的消毒途径可以挽救数百万的生命。紫外线灭菌实际上可能比氯化更好，因此我认为我们也可能最终在发达国家使用它！

一些可见光也有健康的好处 - 事实证明，某种波长的蓝光会杀死引起痤疮的细菌。我们正在与一家本地公司合作，他们刚刚制作了您靠近脸部的设备，其中包含一组半蓝色和一半红色的LED。蓝光杀死了细菌，痤疮基本上消失了 - 红灯在那里有助于愈合过程，因为它可以帮助皮肤更快地愈合。

几年前，人们意识到，氮化碳不仅是用于LED的绝佳材料，而且是节省电力电子设备中能源的潜在方法。任何更换电压电压或电流电流的设备都是电力电子设备。它们广泛使用 - 例如，在计算机，电话充电器和太阳能系统中 - 它们目前都是由硅制成的。

如果我们可以用氮化炮效率替换硅电源设备的效率提高40％，我们将节省所有电力的10％。因此，仅使用当前技术的LED照明可以节省10％；氮化炮电气设备可以再节省10％；随着LED效率的进一步提高，我们认为还有5％可以节省。

这是所有电力使用的25％，只有电站的所有碳排放量中有25％，仅来自这种材料。这可能比从风能，太阳能和潮汐组合中节省了更多的积蓄。氮化炮确实是一种很棒的材料，它将帮助我们的经济并减少碳排放。

您能告诉我们有关劳斯莱斯技术中心的信息吗？这是如何开始的？

该部门拥有一个劳斯莱斯大学技术中心，我于1994年在劳斯莱斯（Rolls-Royce）创立。当时我们收到了劳斯莱斯（Rolls-Royce）的一笔小赠款，从那时起，它就已经成长和成长。

劳斯莱斯（Rolls-Royce）是世界上领先的航空航天公司之一。当我开始与劳斯莱斯（Rolls-Royce）合作时，他们是世界航空航天发动机的第三大制造商。通用电气排名第一，普拉特和惠特尼第二，然后是劳斯莱斯。现在是GE第一，劳斯莱斯第二，Pratt和Whitney第三。这主要是由于发动机中的材料改进了 - 我们在该部门开发的材料现欧洲杯足球竞彩在正在劳斯莱斯发动机中飞行，并帮助使引擎更加有效。

您特别关注发动机的哪些部分？

我们在涡轮刀片和压缩机叶片上做了很多工作。再次，电子显微镜对于查看这些材料的原子结构至关重要。欧洲杯足球竞彩有时，刀片会失败，并且会在此处发送。

我们要做的第一件事是查看表面 - 在这种情况下，SEM再次很棒，因为我们可以将整个刀片放入现象，看看是否有任何表面裂缝或其他功能可以使我们了解发生的事情。

我们研究的很大一部分实际上是非常基本的蓝色类型研究。我们正在研究人们以前从未看过的新材料。欧洲杯足球竞彩我们正在尝试具有不同构图的新合金。

我们只是试图找到在高温下确实很强的材料 - 足够强大欧洲杯足球竞彩，可以承受诸如鸟罢工之类的东西，而在最高温度下运行。

温度非常重要，因为它直接影响发动机的效率。事实证明，由于热力学定律，发动机运行的温度越高，发动机的效率越高。因此，发动机的效率实际上受到所用材料以及它们可以承受的温度的限制。欧洲杯足球竞彩

因此，我们希望开发新材料，真正强大的材料，这些材料可以在更高的欧洲杯足球竞彩温度下运行 - 以便最终飞机将更有效，需要更少的燃料并减少碳排放。

我们在这方面取得了很大的成功，并且与Rolls Royce保持着牢固的关系。我敢肯定，我们的材料将继续欧洲杯足球竞彩用于下一代Rolls Royce引擎。

关于科林·汉弗莱斯爵士

CBE的Colin Humphreys爵士是剑桥大学材料科学与冶金系的教授兼研究主任。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

His honours include being elected a Fellow of the Royal Academy of Engineering in 1996, and a Fellow of the Royal Society in 2011. He was awarded a CBE in 2003 for services to 欧洲杯线上买球science as a researcher and communicator, and was knighted in 2010.

汉弗莱斯教授的研究兴趣集中在三个主要领域：硝酸盐材料和设备；欧洲杯足球竞彩晚期电子显微镜；和高温航空航天材料。欧洲杯足球竞彩

1994年，在与劳斯莱斯（Rolls-Royce）的一项协议中，他在剑桥成立了劳斯莱斯大学技术中心，这是全球30多个网络的30多人之一进行行业和学术界的合作研究。

2000年，Humphreys教授成立了剑桥硝酸盐中心，该中心现在是一个20人的研究小组，在研究GAN LED，激光器和其他设备的研究的最前沿。

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