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掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告
發(fā)布時(shí)間：2023-04-08 03:35:59
稿源：
創(chuàng)意嶺 閱讀：
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大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。
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本文目錄:
驗(yàn)報(bào)告.jpg)
一、實(shí)驗(yàn)九 陸源碎屑巖結(jié)構(gòu)的觀察及描述
【預(yù)習(xí)內(nèi)容】
陸源碎屑巖的結(jié)構(gòu)類型及特征，不同結(jié)構(gòu)的形成條件分析。
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙蟆?/p>
1.掌握陸源碎屑巖結(jié)構(gòu)類型的基本特征。
2.學(xué)會(huì)肉眼觀察和描述陸源碎屑巖結(jié)構(gòu)的方法。
3.了解各種陸源碎屑結(jié)構(gòu)所能反映的形成條件，恢復(fù)沉積環(huán)境。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
1.觀察和描述碎屑顆粒結(jié)構(gòu)。
2.觀察和描述膠結(jié)類型(即碎屑顆粒與膠結(jié)物、雜基的關(guān)系)。
【實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)】
陸源碎屑巖的結(jié)構(gòu)是鑒定陸源碎屑巖的主要依據(jù)之一，并可根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征分析形成條件，恢復(fù)形成環(huán)境。
陸源碎屑巖的結(jié)構(gòu)包含三個(gè)方面內(nèi)容，即碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)、填隙物的結(jié)構(gòu)(需顯微鏡下鑒定)，以及碎屑顆粒與填隙物之間的關(guān)系———膠結(jié)類型。
一、碎屑顆粒結(jié)構(gòu)的觀察及描述
碎屑顆粒結(jié)構(gòu)包括粒度大小、圓度、球度、形狀和顆粒表面特征五個(gè)方面，其中粒度大小和圓度是碎屑巖結(jié)構(gòu)特征研究的重要內(nèi)容。
1.粒級劃分
粒度即碎屑顆粒的大小，一般用顆粒的直徑來表示，常以毫米為單位或值為單位。根據(jù)水力學(xué)研究，碎屑顆粒大小不同，其搬運(yùn)和沉積方式不同，因此常按碎屑顆粒大小分為若干級，稱為粒級(表9-1)。
肉眼觀察描述時(shí)常采用十進(jìn)制或自然粒級制。
2.分選性的判別
碎屑巖中顆粒大小均勻程度稱為分選性或分選度。分選程度一般分三級(圖9-1):①分選好，主要粒級含量>75%;②分選中等，主要粒級含量在50%～75%;③分選差，各粒級含量<50%。
表9-1 常用的碎屑顆粒粒度分級(顆粒直徑單位:mm)
圖9-1 碎屑分選性分級
粒度分選性分類命名原則:
(1)當(dāng)碎屑顆粒的分選性為中等-好時(shí)，采用三級命名法。即以含量大于或等于50%的粒級定巖石的主名，含量在50%～25%的粒級以“××質(zhì)”的形式寫在主名之前;含量在25%～10%的粒級以“含××”的形式寫在最前面;含量小于10%的粒級不參與命名。
例1 細(xì)礫(2～10mm)含量占15%，粗砂(2～0.5mm)占55%，細(xì)砂(0.25～0.1mm)占30%，其粒度命名為含細(xì)礫細(xì)砂質(zhì)粗砂巖。
(2)當(dāng)碎屑顆粒的分選性為差時(shí)，各粒級含量都小于50%，而含量在50～25%的粒級又不止1個(gè)，這時(shí)以含量為50%～25%的粒級進(jìn)行復(fù)合命名，以“××-××巖”的形式表示，含量較多的寫在后面，其他含量少的粒級仍按第一條原則處理。
例2 細(xì)礫(2～10mm)含量占25%，粗砂(2～0.5mm)占40%，細(xì)砂(0.25～0.1mm)占35%，其粒度命名為細(xì)礫質(zhì)細(xì)砂-粗砂巖。
(3)當(dāng)碎屑顆粒分選性更差時(shí)，不但各粒級含量都小于50%，而且含量為50%～25%的粒級無或只有一個(gè)，則應(yīng)將此巖石的全部粒度組分分別合并為礫、砂、粉砂三大級，按前兩條原則命名。
例3 細(xì)礫占15%，粗砂占20%，中砂占30%，細(xì)砂占20%，粉砂占15%，其粒度命名為含粉砂含細(xì)礫砂巖。
3.碎屑顆粒的圓度
圓度是指碎屑顆粒的原始棱角被磨圓的程度。在手標(biāo)本的觀察描述中，通常把碎屑顆粒的圓度分為四級(圖9-2)。
圖9-2 圓度的形狀和分級
棱角狀:碎屑顆粒具有尖銳的棱角，棱角沒有或很少有磨蝕的痕跡。反映碎屑顆粒未經(jīng)搬運(yùn)。
次棱角狀:碎屑顆粒的棱角稍有磨蝕現(xiàn)象，但棱角仍清楚可見。反映顆粒經(jīng)過短距離搬運(yùn)。
次圓狀:碎屑顆粒的棱角有明顯的磨損，棱角圓化，但顆粒的原始輪廓、棱角所在位置還清楚。反映顆粒經(jīng)過了較長距離搬運(yùn)。
圓狀:碎屑顆粒的棱角已磨損消失，顆粒圓化，原始輪廓、棱角位置難以推斷。這是顆粒經(jīng)過長距離搬運(yùn)，長期磨蝕的結(jié)果。
顆粒的圓度除了主要與搬運(yùn)距離、搬運(yùn)方式有關(guān)外，同時(shí)還受礦物習(xí)性影響，如推移搬運(yùn)的顆粒比懸移搬運(yùn)的顆粒易磨圓，軟的顆粒比硬的顆粒易磨圓。研究圓度主要是針對推移載荷，而懸移載荷的圓度研究意義不大。
4.碎屑顆粒的球度
球度是指碎屑顆粒接近球體形態(tài)的程度，常用顆粒長、中、短三軸長度來確定，如三軸長度近相等則球度好;三軸長度差別大則球度差。因顆粒球度不僅決定于磨蝕程度，在很大程度上還決定于原始形狀和晶形，故球度和圓度并不完全一致，球度好并不一定圓度也好。如晶形好的石榴子石，雖然球度好但棱角均明顯，磨蝕很差仍為棱角狀;相反，磨圓好的扁平礫石，球度卻很差。因此，在反映磨蝕程度恢復(fù)形成條件中，圓度的意義更大些。
5.碎屑顆粒的形狀
根據(jù)三軸比例關(guān)系分為四種形狀:圓球體、扁球體、橢球體、長扁圓體。
描述碎屑顆粒形狀時(shí)，可綜合描述。如該巖石碎屑顆粒磨圓較好，多數(shù)顆粒為圓狀-次圓狀，形態(tài)為圓球體和扁球體。根據(jù)A、B、C三軸的比例關(guān)系，可分為:
圓球體:B/A>2/3、C/B>2/3;橢球體:B/A<2/3、C/B>2/3;
扁球體:B/A>2/3、C/B<2/3;長扁球體:B/A<2/3、C/B<2/3。
6.碎屑顆粒的表面特征
觀察碎屑顆粒的表面是否光滑、有無刻痕等，碎屑顆粒的表面特征用肉眼只能在礫石上觀察，砂巖的碎屑顆粒表面特征要在掃描電鏡下觀察。各種成因的碎屑在其表面上均可留下不同的特征。某些碎屑顆粒表面的明顯特征，可幫助恢復(fù)其形成時(shí)的環(huán)境，因表面特征除與本身性質(zhì)有關(guān)外，主要與搬運(yùn)介質(zhì)和搬運(yùn)方式以及搬運(yùn)時(shí)間、距離有關(guān)。關(guān)于這方面的研究最近報(bào)道很多。
肉眼觀察河流礫石、風(fēng)成礫石和冰川礫石的表面特征，可知:
河流礫石表面不太光滑，可見不規(guī)則凹坑;風(fēng)成礫石表面光滑，有沙漠漆，有凹坑和皺紋;冰川礫石具窄而直的平直刻痕，丁字形痕，這些擦痕可以是平行的、雜亂的或呈格子狀的。另外還可有撞擊痕，呈短而寬且粗糙的痕跡。
碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)，常用結(jié)構(gòu)成熟度來表示，即是指碎屑顆粒磨圓和分選達(dá)到終極的程度，如磨圓好、分選好、無雜基說明結(jié)構(gòu)成熟度高;相反，則結(jié)構(gòu)成熟度低。
應(yīng)當(dāng)指出，碎屑顆粒的不同結(jié)構(gòu)特征都在一定程度上反映了巖石的特征和成因，但是最重要的結(jié)構(gòu)特征是粒度和圓度，而球度由于A、B、C三軸在砂級顆粒上很難測量，因此主要用于研究礫石。表面結(jié)構(gòu)特征由于需要在掃描電鏡下觀察，因而只有在精深研究中才涉及。
二、膠結(jié)類型的觀察
膠結(jié)類型是碎屑顆粒與膠結(jié)物、雜基之間的量比關(guān)系和結(jié)合方式。
首先按碎屑顆粒與膠結(jié)物、雜基的相對含量多少及支撐關(guān)系分為顆粒支撐和雜基支撐，再按顆粒和膠結(jié)物的相對含量和相互關(guān)系分為基底式膠結(jié)、孔隙式膠結(jié)、接觸式膠結(jié)及鑲嵌式膠結(jié)四類。
雜基支撐:雜基含量較多，使碎屑顆粒彼此之間不接觸分散在雜基之中，雜基支撐著碎屑顆粒。此結(jié)構(gòu)為雜基與碎屑顆粒同時(shí)快速沉積形成的，是沉積巖常見結(jié)構(gòu)，特別是在重力流沉積物中(圖9-3)。
顆粒支撐:碎屑顆粒之間彼此相接，在其孔隙中可有膠結(jié)物膠結(jié)，含量較少(圖9-4)。
圖9-3 支撐類型、膠結(jié)類型和顆粒接觸關(guān)系
(1)基底式膠結(jié)(圖9-4a):屬雜基支撐，顆粒漂浮在雜基中，彼此不相接觸，基質(zhì)對顆粒起粘結(jié)作用。具這種膠結(jié)類型的沉積巖一般是由快速堆積的密度流沉積而成的。
(2)孔隙式膠結(jié)(圖9-4b):屬顆粒支撐的碎屑巖，顆?；ハ嘟佑|，構(gòu)成孔隙，膠結(jié)物充填在孔隙中，反映穩(wěn)定、強(qiáng)水流的沉積環(huán)境。
(3)接觸式膠結(jié)(圖9-4c):顆粒支撐的碎屑巖，膠結(jié)物只分布在顆粒接觸處附近，而在孔隙中央沒有膠結(jié)物。這種膠結(jié)類型可能與毛細(xì)管作用并發(fā)的沉淀作用有關(guān)，也可以是由孔隙膠結(jié)的巖石，膠結(jié)物被溶蝕而成。
(4)鑲嵌式膠結(jié)(圖9-4d):實(shí)際上，它是顆?？p合接觸，反映碎屑顆粒遭受了強(qiáng)烈的壓實(shí)壓溶作用。
圖9-4 膠結(jié)類型
【編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告】
系統(tǒng)觀察并描述礫巖、砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)特征，初步判斷形成環(huán)境并交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
【思考題】
1.研究碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)有何意義?
2.雜基支撐和顆粒支撐的巖石，其沉積條件有何不同?
二、電子顯微鏡的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢
電子顯微鏡的現(xiàn)狀與展望
摘要: 本文扼要介紹了電子顯微鏡的現(xiàn)狀與展望。透射電子顯微鏡方面主要有：高分辨電子顯微學(xué)及原子像的觀察，像差校正電子顯微鏡，原子尺度電子全息學(xué)，表面的高分辨電子顯微正面成像，超高壓電子顯微鏡，中等電壓電鏡，120kV,100kV分析電鏡，場發(fā)射槍掃描透射電鏡及能量選擇電鏡等，透射電鏡將又一次面臨新的重大突破；掃描電子顯微鏡方面主要有：分析掃描電鏡和X射線能譜儀、X射線波譜儀和電子探針儀、場發(fā)射槍掃描電鏡和低壓掃描電鏡、超大試樣室掃描電鏡、環(huán)境掃描電鏡、掃描電聲顯微鏡、測長／缺陷檢測掃描電鏡、晶體學(xué)取向成像掃描電子顯微術(shù)和計(jì)算機(jī)控制掃描電鏡等。掃描電鏡的分辨本領(lǐng)可望達(dá)到0.2—0.3nm并觀察到原子像。
關(guān)鍵詞：透射電子顯微鏡 掃描電子顯微鏡 儀器制造與發(fā)展
電子顯微鏡(簡稱電鏡，EM)經(jīng)過五十多年的發(fā)展已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的重要工具。我國的電子顯微學(xué)也有了長足的進(jìn)展。電子顯微鏡的創(chuàng)制者魯斯卡(E.Ruska)教授因而獲得了1986年諾貝爾獎(jiǎng)的物理獎(jiǎng)。
電子與物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生透射電子，彈性散射電子，能量損失電子，二次電子，背反射電子，吸收電子，X射線，俄歇電子，陰極發(fā)光和電動(dòng)力等等。電子顯微鏡就是利用這些信息來對試樣進(jìn)行形貌觀察、成分分析和結(jié)構(gòu)測定的。電子顯微鏡有很多類型，主要有透射電子顯微鏡(簡稱透射電鏡，TEM)和掃描電子顯微鏡(簡稱掃描電鏡，SEM)兩大類。掃描透射電子顯微鏡(簡稱掃描透射電鏡，STEM)則兼有兩者的性能。為了進(jìn)一步表征儀器的特點(diǎn)，有以加速電壓區(qū)分的，如：超高壓(1MV)和中等電壓(200—500kV)透射電鏡、低電壓(～1kV)掃描電鏡；有以電子槍類型區(qū)分的，如場發(fā)射槍電鏡；有以用途區(qū)分的，如高分辨電鏡，分析電鏡、能量選擇電鏡、生物電鏡、環(huán)境電鏡、原位電鏡、測長CD-掃描電鏡；有以激發(fā)的信息命名的，如電子探針X射線微區(qū)分析儀(簡稱電子探針，EPMA)等。
半個(gè)多世紀(jì)以來電子顯微學(xué)的奮斗目標(biāo)主要是力求觀察更微小的物體結(jié)構(gòu)、更細(xì)小的實(shí)體、甚至單個(gè)原子，并獲得有關(guān)試樣的更多的信息，如標(biāo)征非晶和微晶，成分分布，晶粒形狀和尺寸，晶體的相、晶體的取向、晶界和晶體缺陷等特征，以便對材料的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析及標(biāo)征研究〔3〕。近來，電子顯微鏡(電子顯微學(xué))，包括掃描隧道顯微鏡等，又有了長足的發(fā)展。本文僅討論使用廣泛的透射電鏡和掃描電鏡，并就上列幾個(gè)方面作一簡要介紹。部分透射電鏡和掃描電鏡的主要性能可參閱文獻(xiàn)。
透射電子顯微鏡
1、高分辨電子顯微學(xué)及原子像的觀察
材料的宏觀性能往往與其本身的成分、結(jié)構(gòu)以及晶體缺陷中原子的位置等密切相關(guān)。觀察試樣中單個(gè)原子像是科學(xué)界長期追求的目標(biāo)。一個(gè)原子的直徑約為1千萬分之2—3mm。因此，要分辨出每個(gè)原子的位置需要0.1nm左右的分辨本領(lǐng)，并把它放大約1千萬倍。70年代初形成的高分辨電子顯微學(xué)(HREM)是在原子尺度上直接觀察分析物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)科。計(jì)算機(jī)圖像處理的引入使其進(jìn)一步向超高分辨率和定量化方向發(fā)展，同時(shí)也開辟了一些嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)分子生物實(shí)驗(yàn)室的A.Klug博士等發(fā)展了一套重構(gòu)物體三維結(jié)構(gòu)的高分辨圖像處理技術(shù)，為分子生物學(xué)開拓了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。因而獲得了1982年諾貝爾獎(jiǎng)的化學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他在發(fā)展晶體電子顯微學(xué)及核酸—蛋白質(zhì)復(fù)合體的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)方面的卓越貢獻(xiàn)。
用HREM使單個(gè)原子成像的一個(gè)嚴(yán)重困難是信號／噪聲比太小。電子經(jīng)過試樣后，對成像有貢獻(xiàn)的彈性散射電子(不損失能量、只改變運(yùn)動(dòng)方向)所占的百分比太低，而非彈性散射電子(既損失能量又改變運(yùn)動(dòng)方向)不相干，對成像無貢獻(xiàn)且形成亮的背底(亮場)，因而非周期結(jié)構(gòu)試樣中的單個(gè)原子像的反差極小。在檔去了未散射的直透電子的暗場像中，由于提高了反差，才能觀察到其中的重原子，例如鈾和釷—BTCA中的鈾(Z＝92)和釷(Z＝90)原子。對于晶體試樣，原子陣列會(huì)加強(qiáng)成像信息。采用超高壓電子顯微鏡和中等加速電壓的高亮度、高相干度的場發(fā)射電子槍透射電鏡在特定的離焦條件(Scherzer欠焦)下拍攝的薄晶體高分辨像可以獲得直接與晶體原子結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)像。再用圖像處理技術(shù)，例如電子晶體學(xué)處理方法，已能從一張200kV的JEM-2010F場發(fā)射電鏡(點(diǎn)分辨本領(lǐng)0.194nm)拍攝的分辨率約0.2nm的照片上獲取超高分辨率結(jié)構(gòu)信息，成功地測定出分辨率約0.1nm的晶體結(jié)構(gòu)。
2.像差校正電子顯微鏡
電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)由于受到電子透鏡球差的限制，人們力圖像光學(xué)透鏡那樣來減少或消除球差。但是，早在1936年Scherzer就指出，對于常用的無空間電荷且不隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)對稱電子透鏡，球差恒為正值。在40年代由于兼顧電子物鏡的衍射和球差，電子顯微鏡的理論分辨本領(lǐng)約為0.5nm。校正電子透鏡的主要像差是人們長期追求的目標(biāo)。經(jīng)過50多年的努力，1990年Rose提出用六極校正器校正透鏡像差得到無像差電子光學(xué)系統(tǒng)的方法。最近在CM200ST場發(fā)射槍200kV透射電鏡上增加了這種六極校正器，研制成世界上第一臺像差校正電子顯微鏡。電鏡的高度僅提高了24cm，而并不影響其它性能。分辨本領(lǐng)由0.24nm提高到0.14nm。在這臺像差校正電子顯微鏡上球差系數(shù)減少至0.05mm(50μm)時(shí)拍攝到了GaAs〈110〉取向的啞鈴狀結(jié)構(gòu)像，點(diǎn)間距為0.14nm。
3、原子尺度電子全息學(xué)
Gabor在1948年當(dāng)時(shí)難以校正電子透鏡球差的情況下提出了電子全息的基本原理和方法。論證了如果用電子束制作全息圖，記錄電子波的振幅和位相，然后用光波進(jìn)行重現(xiàn)，只要光線光學(xué)的像差精確地與電子光學(xué)的像差相匹配，就能得到無像差的、分辨率更高的像。由于那時(shí)沒有相干性很好的電子源，電子全息術(shù)的發(fā)展相當(dāng)緩慢。后來，這種光波全息思想應(yīng)用到激光領(lǐng)域，獲得了極大的成功。Gabor也因此而獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。隨著Mollenstedt靜電雙棱鏡的發(fā)明以及點(diǎn)狀燈絲，特別是場發(fā)射電子槍的發(fā)展，電子全息的理論和實(shí)驗(yàn)研究也有了很大的進(jìn)展，在電磁場測量和高分辨電子顯微像的重構(gòu)等方面取得了豐碩的成果〔9〕。Lichte等用電子全息術(shù)在CM30
FEG/ST型電子顯微鏡(球差系數(shù)Cs＝1.2mm)上以1k×1k的慢掃描CCD相機(jī)，獲得了0.13nm的分辨本領(lǐng)。目前，使用剛剛安裝好的CM30
FEG/UT型電子顯微鏡(球差系數(shù)Cs＝0.65mm)和2k×2k的CCD相機(jī)，已達(dá)到0.1nm的信息極限分辨本領(lǐng)。
4、表面的高分辨電子顯微正面成像
如何區(qū)分表面和體點(diǎn)陣周期從而得到試樣的表面信息是電子顯微學(xué)界一個(gè)長期關(guān)心的問題。目前表面的高分辨電子顯微正面成像及其圖像處理已得到了長足的進(jìn)展，成功地揭示了Si〔111〕表面(7×7)重構(gòu)的細(xì)節(jié)，不僅看到了掃描隧道顯微鏡STM能夠看到的處于表面第一層的吸附原子(adatoms)，而且看到了頂部三層的所有原子，包括STM目前還難以看到的處于第三層的二聚物(dimers)，說明正面成像法與目前認(rèn)為最強(qiáng)有力的，在原子水平上直接觀察表面結(jié)構(gòu)的STM相比，也有其獨(dú)到之處。李日升等以Cu〔110〕晶膜表面上觀察到了由Cu-O原子鏈的吸附產(chǎn)生的(2×1)重構(gòu)為例，采用表面的高分辨電子顯微正面成像法，表明對于所有的強(qiáng)周期體系，均存在襯度隨厚度呈周期性變化的現(xiàn)象，對一般厚膜也可進(jìn)行高分辨表面正面像的觀測。
5、超高壓電子顯微鏡
近年來，超高壓透射電鏡的分辨本領(lǐng)有了進(jìn)一步的提高。JEOL公司制成1250kV的JEM-ARM
1250／1000型超高壓原子分辨率電鏡，點(diǎn)分辨本領(lǐng)已達(dá)0.1nm，可以在原子水平上直接觀察厚試樣的三維結(jié)構(gòu)。日立公司于1995年制成一臺新的3MV超高壓透射電鏡，分辨本領(lǐng)為0.14nm。超高壓電鏡分辨本領(lǐng)高、對試樣的穿透能力強(qiáng)(1MV時(shí)約為100kV的3倍)，但價(jià)格昂貴，需要專門建造高大的實(shí)驗(yàn)室，很難推廣。
6、中等電壓電子顯微鏡
中等電壓200kV\,300kV電鏡的穿透能力分別為100kV的1.6和2.2倍，成本較低、效益／投入比高，因而得到了很大的發(fā)展。場發(fā)射透射電鏡已日益成熟。TEM上常配有鋰漂移硅Si(Li)X射線能譜儀(EDS)，有的還配有電子能量選擇成像譜儀，可以分析試樣的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。原來的高分辨和分析型兩類電鏡也有合并的趨勢：用計(jì)算機(jī)控制甚至完全通過計(jì)算機(jī)軟件操作，采用球差系數(shù)更小的物鏡和場發(fā)射電子槍，既可以獲得高分辨像又可進(jìn)行納米尺度的微區(qū)化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)分析，發(fā)展成多功能高分辨分析電鏡。JEOL的200kV
JEM-2010F和300kV JEM-3000F，日立公司的200kV HF-2000以及荷蘭飛利浦公司的200kV CM200 FEG和300kV CM300 FEG型都屬于這種產(chǎn)品。目前，國際上常規(guī)200kVTEM的點(diǎn)分辨本領(lǐng)為0.2nm左右，放大倍數(shù)約為50倍—150萬倍。
7、120kV\,100kV分析電子顯微鏡
生物、醫(yī)學(xué)以及農(nóng)業(yè)、藥物和食品工業(yè)等領(lǐng)域往往要求把電鏡和光學(xué)顯微鏡得到的信息聯(lián)系起來。因此，一種在獲得高分辨像的同時(shí)還可以得到大視場高反差的低倍顯微像、操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊，裝有EDS的計(jì)算機(jī)控制分析電鏡也就應(yīng)運(yùn)而生。例如，飛利浦公司的CM120
Biotwin電鏡配有冷凍試樣臺和EDS，可以觀察分析反差低以及對電子束敏感的生物試樣。日本的JEM-1200電鏡在中、低放大倍數(shù)時(shí)都具有良好的反差，適用于材料科學(xué)和生命科學(xué)研究。目前，這種多用途120kV透射電鏡的點(diǎn)分辨本領(lǐng)達(dá)0.35nm左右。
8、場發(fā)射槍掃描透射電子顯微鏡
場發(fā)射掃描透射電鏡STEM是由美國芝加哥大學(xué)的A.V.Crewe教授在70年代初期發(fā)展起來的。試樣后方的兩個(gè)探測器分別逐點(diǎn)接收未散射的透射電子和全部散射電子。彈性和非彈性散射電子信息都隨原子序數(shù)而變。環(huán)狀探測器接收散射角大的彈性散射電子。重原子的彈性散射電子多，如果入射電子束直徑小于0.5nm，且試樣足夠薄，便可得到單個(gè)原子像。實(shí)際上STEM也已看到了γ-alumina支持膜上的單個(gè)Pt和Rh原子。透射電子通過環(huán)狀探測器中心的小孔，由中心探測器接收，再用能量分析器測出其損失的特征能量，便可進(jìn)行成分分析。為此，Crewe發(fā)展了亮度比一般電子槍高約5個(gè)量級的場發(fā)射電子槍FEG：曲率半徑僅為100nm左右的鎢單晶針尖在電場強(qiáng)度高達(dá)100MV/cm的作用下，在室溫時(shí)即可產(chǎn)生場發(fā)射電子，把電子束聚焦到0.2—1.0nm而仍有足夠大的亮度。英國VG公司在80年代開始生產(chǎn)這種STEM。最近在VGHB5 FEGSTEM上增加了一個(gè)電磁四極—八極球差校正器，球差系數(shù)由原來的3.5mm減少到0.1mm以下。進(jìn)一步排除各種不穩(wěn)定因素后，可望把100kV STEM的暗場像的分辨本領(lǐng)提高到0.1nm。利用加速電壓為300kV的VG-HB603U型獲得了Cu〈112〉的電子顯微像：0.208nm的基本間距和0.127nm的晶格像。期望物鏡球差系數(shù)減少到0.7mm的400kV儀器能達(dá)到更高的分辨本領(lǐng)。這種UHV-STEM儀器相當(dāng)復(fù)雜，難以推廣。
9、能量選擇電子顯微鏡
能量選擇電鏡EF-TEM是一個(gè)新的發(fā)展方向。在一般透射電鏡中，彈性散射電子形成顯微像或衍射花樣；非彈性散射電子則往往被忽略，而近來已用作電子能量損失譜分析。德國Zeiss-Opton公司在80年代末生產(chǎn)的EM902A型生物電鏡，在成像系統(tǒng)中配有電子能量譜儀，選取損失了一定特征能量的電子來成像。其主要優(yōu)點(diǎn)是：可觀察0.5μm的厚試樣，對未經(jīng)染色的生物試樣也能看到高反差的顯微像，還能獲得元素分布像等。目前Leica與Zeiss合并后的LEO公司的EM912 Omega電鏡裝有Ω-電子能量過濾器，可以濾去形成背底的非彈性散射電子和不需要的其它電子，得到具有一定能量的電子信息，進(jìn)行能量過濾會(huì)聚束衍射和成像，清晰地顯示出原來被掩蓋的微弱顯微和衍射電子花樣。該公司在此基礎(chǔ)上又發(fā)展了200kV的全自動(dòng)能量選擇TEM。JEOL公司也發(fā)展了帶Ω-電子能量過濾器的JEM2010FEF型電子顯微鏡，點(diǎn)分辨本領(lǐng)為0.19nm，能量分辨率在100kV和200kV時(shí)分別為2.1μm/eV和1.1μm/eV。日立公司也報(bào)道了用EF-1000型γ形電子能量譜成像系統(tǒng)，在TEM中觀察到了半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM中厚0.5μm切片的清晰剖面顯微像。
美國GATAN公司的電子能量選擇成像系統(tǒng)裝在投影鏡后方，可對電子能量損失譜EELS選擇成像?？稍趲酌腌妰?nèi)實(shí)現(xiàn)在線的數(shù)據(jù)讀出、處理、輸出、及時(shí)了解圖像的質(zhì)量，據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)有關(guān)參數(shù)，完成自動(dòng)合軸、自動(dòng)校正像散和自動(dòng)聚焦等工作。例如，在400kV的JEM-4000EX電鏡上用PEELS得到能量選擇原子像，并同時(shí)完成EELS化學(xué)分析。
透射電鏡經(jīng)過了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展已接近或達(dá)到了由透鏡球差和衍射差所決定的0.1—0.2nm的理論分辨本領(lǐng)。人們正在探索進(jìn)一步消除透鏡的各種像差〔20〕，在電子槍后方再增加一個(gè)電子單色器，研究新的像差校正法，進(jìn)一步提高電磁透鏡和整個(gè)儀器的穩(wěn)定性；采用并進(jìn)一步發(fā)展高亮度電子源場發(fā)射電子槍，X射線譜儀和電子能量選擇成像譜儀，慢掃描電荷耦合器件CCD，冷凍低溫和環(huán)境試樣室，納米量級的會(huì)聚束微衍射，原位實(shí)時(shí)分析，錐狀掃描晶體學(xué)成像(Conical Scan Crystallography)，全數(shù)字控制，圖像處理與現(xiàn)代信息傳送技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作觀察，以及克服試樣本身帶來的各種限制，透射電鏡正面臨著一個(gè)新的重大突破。
掃描電子顯微鏡
1、分析掃描電鏡和X射線能譜儀
目前，使用最廣的常規(guī)鎢絲陰極掃描電鏡的分辨本領(lǐng)已達(dá)3.5nm左右，加速電壓范圍為0.2—30kV。掃描電鏡配備X射線能譜儀EDS后發(fā)展成分析掃描電鏡，不僅比X射線波譜儀WDS分析速度快、靈敏度高、也可進(jìn)行定性和無標(biāo)樣定量分析。EDS發(fā)展十分迅速，已成為儀器的一個(gè)重要組成部分，甚至與其融為一體。但是，EDS也存在不足之處，如能量分辨率低，一般為129—155eV,以及Si(Li)晶體需在低溫下使用(液氮冷卻)等。X射線波譜儀分辨率則高得多，通常為5—10eV，且可在室溫下工作。1972年起EDAX公司發(fā)展了一種ECON系列無窗口探測器，可滿足分析超輕元素時(shí)的一些特殊需求，但Si(Li)晶體易受污染。1987年Kevex公司開發(fā)了能承受一個(gè)大氣壓力差的ATW超薄窗，避免了上述缺點(diǎn)，可以探測到B，C，N，O等超輕元素，為大量應(yīng)用創(chuàng)造了條件。目前，美國Kevex公司的Quantifier,Noran公司的Extreme,Link公司的Ultracool,EDAX公司的Sapphire等Si(Li)探測器都屬于這種單窗口超輕元素探測器，分辨率為129eV，133eV等，探測范圍擴(kuò)展到了5B—92U。為克服傳統(tǒng)Si(Li)探測器需使用液氮冷卻帶來的不便，1989年Kevex公司推出了可不用液氮的Superdry探測器，Noran公司也生產(chǎn)了用溫差電制冷的Freedom探測器(配有小型冷卻循環(huán)水機(jī))，和壓縮機(jī)制冷的Cryocooled探測器。這兩種探測器必須晝夜24小時(shí)通電，適合于無液氮供應(yīng)的單位?，F(xiàn)在使用的大多還是改進(jìn)的液氮冷卻Si(Li)探測器，只需在實(shí)際工作時(shí)加入液氮冷卻，平時(shí)不必維持液氮的供給。最近發(fā)展起來的高純鍺Ge探測器，不僅提高了分辨率，而且擴(kuò)大了探測的能量范圍(從25keV擴(kuò)展到100keV)，特別適用于透射電鏡：如Link的GEM型的分辨率已優(yōu)于115eV(MnKα)和65eV(FKα)，Noran的Explorer
Ge探測器，探測范圍可達(dá)100keV等。1995年中國科學(xué)院上海原子核研究所研制成了Si(Li)探測器，能量分辨率為152eV。中國科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心也生產(chǎn)了X射線能譜分析系統(tǒng)Finder-1000，硬件借鑒Noran公司的功能電路，配以該公司的探測器，采用Windows操作系統(tǒng)，開發(fā)了自己的圖形化能譜分析系統(tǒng)程序。
2、X射線波譜儀和電子探針儀
現(xiàn)代SEM大多配置了EDS探測器以進(jìn)行成分分析。當(dāng)需低含量、精確定量以及超輕元素分析時(shí)，則可再增加1到4道X射線波譜儀WDS。Microspec公司的全聚焦WDX-400，WDX-600型分別配有4塊和6塊不同的衍射晶體，能檢測到5B(4Be)以上的各種元素。該譜儀可以傾斜方式裝在掃描電鏡試樣室上，以便對水平放置的試樣進(jìn)行分析，而不必如垂直譜儀那樣需用光學(xué)顯微鏡來精確調(diào)整試樣離物鏡的工作距離。
為滿足大量多元素試樣的超輕元素，低含量，高速定性、定量常規(guī)分析的需求，法國Cameca公司長期生產(chǎn)電子探針儀，SX50和SXmacro型配備4道WDS及1道EDS，物鏡內(nèi)裝有同軸光學(xué)顯微鏡可以隨時(shí)觀察分析區(qū)域。島津公司最近生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)控制EPMA-1600型電子探針，可配置2—5道WDS和1道EDS，試樣最大尺寸為100mm×100mm×50mm(厚)，二次電子圖像分辨率為6nm。JEOL公司也生產(chǎn)了計(jì)算機(jī)控制的JXA-8800電子探針和JXA-8900系列WD／ED綜合顯微分析系統(tǒng)—超電子探針，可裝5道X射線光譜儀和1道X射線能譜儀，元素分析范圍為5B—92U，二次電子圖像分辨率為6nm。
Noran公司下屬的Peak公司最近發(fā)展了一種嶄新的APeX全參數(shù)X射線光譜儀，與傳統(tǒng)的機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)完全不同，由計(jì)算機(jī)控制6個(gè)獨(dú)立的伺服馬達(dá)分別調(diào)節(jié)分光晶體的位置和傾角以及X射線探測器的X、Y坐標(biāo)和狹縫寬度。配有4塊標(biāo)準(zhǔn)的分光晶體可分析5B(4Be)以上的元素。羅蘭圓半徑隨分析元素而變，可分別為170，180，190和200mm，以獲得最高的計(jì)數(shù)率，提高了分析精度和靈活性。Noran公司還推出了稱為MAXray的X射線平行束光譜儀，將最新的X光學(xué)研究成果——準(zhǔn)平行束整體X光透鏡置于試樣上的X射線發(fā)射點(diǎn)和分析晶體之間，提高了接收X射線的立體角，比一般WDS的強(qiáng)度提高了50倍左右?？煞治?00eV—1.8keV能量范圍內(nèi)的K、L、M線，特別有利于低電壓、低束流分析，對Be、B、C、N、O和F的分辨率可高達(dá)5—15eV，兼有WDS的高分辨率和EDS的高收集效率。這兩種新型X射線光譜儀可望得到廣泛的應(yīng)用。
3、場發(fā)射槍掃描電鏡和低壓掃描電鏡
場發(fā)射掃描電鏡得到了很大的發(fā)展〔24〕。日立公司推出了冷場發(fā)射槍掃描電鏡，Amray公司則生產(chǎn)熱場發(fā)射槍掃描電鏡，不僅提高了常規(guī)加速電壓時(shí)的分辨本領(lǐng)，還顯著改善了低壓性能。低壓掃描電鏡LVSEM由于可以提高成像的反差，減少甚至消除試樣的充放電現(xiàn)象并減少輻照損傷，因此受到了人們的囑目。JEOL公司的JSM-6000F型場發(fā)射超高分辨SEM的分辨本領(lǐng)在加速電壓30kV時(shí)達(dá)0.6nm，已接近TEM的水平，但試樣必須浸沒入物鏡的強(qiáng)磁場中以減少球差的影響，所以尺寸受到限制，最大為23mm×6mm×3mm(厚)。試樣半浸沒在物鏡磁場中的場發(fā)射JSM-6340F型可以觀察大試樣，加速電壓15kV時(shí)分辨本領(lǐng)為1.2nm，低壓1kV時(shí)為2.5nm。這兩種SEM由于試樣要處在磁場中所以不能觀察磁性材料。使用CF校正場小型物鏡可觀察大試樣的場發(fā)射JSM-6600F型分辨本領(lǐng)為2.5nm(1kV時(shí)為8nm)。日立公司也供應(yīng)這幾類產(chǎn)品如S-5000，S-4500和S-4700型。
4、超大試樣室掃描電鏡
德國Visitec捷高公司的超大試樣室Mira型掃描電鏡。被檢物的最大尺寸可為直徑700mm，高600mm，長1400mm，最大重量可達(dá)300公斤，真空室長1400，寬1100和高1200mm。分辨本領(lǐng)4nm，加速電壓0.3kV—20kV。是一種新的計(jì)算機(jī)控制、非破壞性的檢查分析測試裝置，可用于工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)，質(zhì)量管理，微機(jī)加工和工藝品的檢查研究等。
5、環(huán)境掃描電鏡
80年代出現(xiàn)的環(huán)境掃描電鏡ESEM，根據(jù)需要試樣可處于壓力為1—2600Pa不同氣氛的高氣壓低真空環(huán)境中，開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。與試樣室內(nèi)為10-3Pa的常規(guī)高真空SEM不同，所以也可稱為低真空掃描電鏡LV-SEM。在這種低真空環(huán)境中，絕緣試樣即使在高加速電壓下也不會(huì)因出現(xiàn)充、放電現(xiàn)象而無法觀察；潮濕的試樣則可保持其原來的含水自然狀態(tài)而不產(chǎn)生形變。因此，ESEM可直接觀察塑料、陶瓷、紙張、巖石、泥土，以及疏松而會(huì)排放氣體的材料和含水的生物試樣，無需先噴涂導(dǎo)電層或冷凍干燥處理。1990年美國Electro
Scan公司首先推出了商品ESEM。為了保證試樣室內(nèi)的高氣壓低真空環(huán)境，LV-SEM的真空系統(tǒng)須予以特殊考慮。目前，Amray,Hitachi,JEOL和LEO等公司都有這種產(chǎn)品。試樣室為6—270Pa時(shí)，JSM—5600LV—SEM的分辨本領(lǐng)已達(dá)5.0nm，自動(dòng)切換到高真空狀態(tài)后便如常規(guī)掃描電鏡一樣，分辨本領(lǐng)達(dá)3.5nm。中國科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心與化工冶金研究所合作，發(fā)展KYKY-1500高溫環(huán)境掃描電子顯微鏡，試樣最高溫度可達(dá)1200℃，最高氣壓為2600Pa；800℃時(shí)分辨率為60nm，觀察了室溫下的濕玉米淀粉顆粒斷面、食鹽的結(jié)晶粒子，以及在50Pa，900℃時(shí)鐵礦中的針形Fe\-2O\-3等試樣。
6、掃描電聲顯微鏡
80年代初問世的掃描電聲顯微鏡SEAM，采用了一種新的成像方式：其強(qiáng)度受頻閃調(diào)制的電子束在試樣表面掃描，用壓電傳感器接收試樣熱、彈性微觀性質(zhì)變化的電聲信號，經(jīng)視頻放大后成像。能對試樣的亞表面實(shí)現(xiàn)非破壞性的剖面成像?？蓱?yīng)用于半導(dǎo)體、金屬和陶瓷材料，電子器件及生物學(xué)等領(lǐng)域。中國科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心也發(fā)展了這種掃描電聲顯微鏡，空間分辨本領(lǐng)為0.2—0.3μm。最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所采用數(shù)字掃描發(fā)生器控制電子束掃描等技術(shù)，提高了信噪比，使SEAM的圖像質(zhì)量得到了很大的改進(jìn)。
7、測長／缺陷檢測掃描電鏡
SEM不但在科學(xué)研究而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的興起使其得到了很大的發(fā)展。目前半導(dǎo)體超大規(guī)模集成電路每條線的制造寬度正由0.25μm向0.18μm邁進(jìn)。作為半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)線上Si片的常規(guī)檢測工具，美國Amray公司推出了一種缺陷檢測3800型DRT掃描電鏡，采用了加熱到1800K的ZrO/W陰極肖脫基熱場發(fā)射電子槍，具有良好的低加速電壓性能：1kV時(shí)分辨本領(lǐng)達(dá)4nm，而且電子束流的穩(wěn)定度優(yōu)于1%/h、可長期連續(xù)工作，對直徑為100，125，150，200mm的Si片，每小時(shí)可檢測100個(gè)缺陷。日立公司為了克服以往在室溫下工作的冷場發(fā)射槍測長掃描電鏡(CD-SEM)因需要進(jìn)行閃爍處理以去除發(fā)射尖上所吸附的氣體分子而經(jīng)常中斷工作、影響在生產(chǎn)線上應(yīng)用的缺點(diǎn)，最近也推出了這種ZrO/W陰極熱場發(fā)射電子槍的S-8000系列CD-SEM。為了克服熱場發(fā)射比冷場發(fā)射槍電子能量分散大的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了阻滯場電磁物鏡，并改進(jìn)了二次電子探測器，在加速電壓為800V時(shí)分辨本領(lǐng)為5nm，可以每小時(shí)20片，每片5個(gè)檢測點(diǎn)的速度連續(xù)檢測125—200mm直徑的Si〔1,28〕。
8、晶體學(xué)取向成像掃描電子顯微術(shù)
SEM的另一個(gè)新發(fā)展方向是以背散射電子衍射圖樣(EBSP)為基礎(chǔ)的晶體學(xué)取向成像電子顯微術(shù)(OIM)。在SEM上增加一個(gè)可將試樣傾動(dòng)約70度的裝置，CCD探測器和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，掃描并接收記錄塊狀試樣表面的背散射電子衍射花樣(背散射菊池花樣)，按試樣各部分不同的晶體取向分類成像來獲得有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的信息，可顯示晶粒組織、晶界和裂紋等，也可用于測定織構(gòu)和晶體取向。可望發(fā)展成SEM的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)附件。1996年美國TSL(TexSemLaboratories,Inc.)公司推出了TSL
OIM系統(tǒng)，空間分辨本領(lǐng)已優(yōu)于0.2μm，比原理相似的電子通道圖樣(ECP)提高了一個(gè)量級，在0.4秒鐘內(nèi)即能完成一張衍射圖樣的自動(dòng)定標(biāo)工作。英國牛津集團(tuán)顯微分析儀器Link-OPAL公司的EBSD結(jié)晶學(xué)分析系統(tǒng)，目前已用于Si片上Al連線的取向分析，以判斷其質(zhì)量的優(yōu)劣及可行性。
9、計(jì)算機(jī)控制掃描電鏡
90年代初，飛利浦公司推出了XL系列掃描電鏡。在保持重要功能的同時(shí)，減少了操作的復(fù)雜性。儀器完全由計(jì)算機(jī)軟件控制操作。許多參量(焦距、像散校正和試樣臺移動(dòng)速度等)和調(diào)節(jié)靈敏度都會(huì)根據(jù)顯微鏡的工作狀態(tài)作自適應(yīng)變化和耦合，可迅速而準(zhǔn)確地改變電鏡的主要參數(shù)。EDS完全與XL系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化。該公司1995年生產(chǎn)了XL40
FEG等場發(fā)射掃描電鏡。日立，JEOL等也先后推出了計(jì)算機(jī)控制的掃描電鏡。
場發(fā)射掃描電鏡的分辨本領(lǐng)最高已達(dá)到0.6nm，接近了透射電鏡的水平，并得到了廣泛的應(yīng)用，但尚不能分辨原子。如何進(jìn)一步提高掃描電鏡的圖像質(zhì)量和分辨本領(lǐng)是人們十分關(guān)注的問題。Joy DC指出：由于分辨本領(lǐng)受到試樣表面二次電子SE擴(kuò)散區(qū)大小的基本限制，采取適當(dāng)措施如噴鍍一超薄金屬層或布洛赫波隧穿效應(yīng)(Bloch Wave Channeling)等來限制SE擴(kuò)散區(qū)的尺寸，二次電子分辨本領(lǐng)可望達(dá)到0.2—0.3nm，并進(jìn)而觀察原子像?，F(xiàn)代SEM電子束探針的半高寬FWHM已達(dá)0.3nm，場發(fā)射電子槍也已具有足夠高的亮度。因此在電子光學(xué)方面目前并不構(gòu)成對SE分辨本領(lǐng)的基本限制。然而，對SEM的機(jī)械設(shè)計(jì)如試樣臺的漂移和震動(dòng)等尚未給予足夠的、如對掃描隧道顯微鏡那樣的重視、二次電子探測器的信噪比和反差還不夠理想，也影響了分辨本領(lǐng)。此外，SE分辨本領(lǐng)的定義和測定方法，SEM圖像處理等也不如透射電子顯微鏡那么嚴(yán)格和完善。這些問題的解決必將進(jìn)一步提高SEM的圖像質(zhì)量和分辨本領(lǐng)。
參考文獻(xiàn)
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三、我性生活時(shí)間短，看到廣告的美國勁能液有用嗎？求助。謝了
《宇宙里有些什么》課文同步測試
基礎(chǔ)知識（30分）
1、給加點(diǎn)的字注音（8分）
閃爍（） 廣漠 （） 灼熱（） 稀?。ǎ?
淹沒（） 骨骼（） 炫目（） 載人（）
2、解釋詞語（4分）
灼熱
微不足道
茫無涯際
廣漠
3、找出下列詞語中的錯(cuò)別字，并加以改正。（4分）
金屬溶解 攝氏 絢耀 廣漠 閃礫 崖際
4、“銀河系、地球、宇宙、太陽系”按從大到小的順序排列應(yīng)是
宇宙的特征是 （5分）
5、說說下列句子中的加點(diǎn)字能否去掉？為什么？（4分）
（1）、它們的熱度非常高，表面溫度至少有三千攝氏度。
（2）、我們看得見的星星，絕大多數(shù)是恒星。
6、下列句子中加點(diǎn)的成語使用恰當(dāng)?shù)囊豁?xiàng)是( )（2分）
A．剛剛過去的“六•一”聯(lián)歡會(huì)上，同學(xué)們別出心裁，自編自演了許多新穎、有趣的文藝節(jié)目。
B．雅典奧運(yùn)圣火抵達(dá)北京后，大街上到處是游玩的人，天黑了還不絕如縷，熱鬧極了。
C．“CCTV”第九屆青年歌手大獎(jiǎng)賽上，有些歌手面對主持人的常識性考題一籌莫展，默默無聞，令人失望。
D．美國借搜查伊拉克大規(guī)模殺傷性武器之名，行掠奪石油資源之實(shí)，真可謂是事半功倍。
語言表達(dá)
7、前面我們學(xué)習(xí)了《我們的知識是有限的》，今天又學(xué)習(xí)了《宇宙里有些什么》，看來，面對無窮無盡的宇宙，我們的知識真是有限的，請用一句話擬一條廣告語，向別人宣傳遼闊的宇宙空間，激勵(lì)人們探索宇宙，希望你的廣告語讓人讀后有向往之感。（3分）
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大約1000億顆以上的恒星組成一個(gè)鐵餅形狀的東西，我們把它叫做銀河系，太陽也在其中。從地球上望出，銀河就像一個(gè)環(huán)，套在地球周圍。這是一個(gè)美麗的環(huán)，當(dāng)它一半沒在地平線下，另一半橫過天空的時(shí)候，人們就說，這是一條天河，它把多情的織女和牛郎隔開了。
哪里知道，這條天河淹沒了1000億顆以上的星星啊！1000億，你一口氣數(shù)下去，得數(shù)1000多年！
這就是整個(gè)宇宙嗎？不，這還只是構(gòu)成宇宙的一個(gè) 小點(diǎn)點(diǎn)。
8. 用一句話概括本文的主要內(nèi)容。（6分）
9. 請找出打比方說明的一個(gè)句子，并簡要說說它的作用。（6分）
10. 填入劃線句子空缺處最恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)詞語是（ ）（5分）
A.妙不可言 B.微不足道 C.微乎其微 D.無微不至
11、 引用牛郎織女的傳說有什么用?（6分）
12、結(jié)句運(yùn)用設(shè)問,有什么作用?（5分）
課外拓展訓(xùn)練
到火星上去種草
到火星上去種草，這話激動(dòng)人心，也令人生疑。美國宇航局將于2007年發(fā)射一個(gè)探測器直飛火星，其使命之一就是在那遙遠(yuǎn)的、貧瘠的地方種植一種名為“擬南芥”的植物。
當(dāng)然，在火星上種草，是由機(jī)器人代勞的。這個(gè)機(jī)器人將隨同著落器降落火星，對火星土壤狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，傳給地面科學(xué)家分析，然后科學(xué)家們控制機(jī)器人通過施肥、澆水對火星土壤進(jìn)行改良，營造出擬南芥能夠生存的環(huán)境。擬南芥的種子，并非直接播入火星土壤，而是首先在著落器中的微型溫室里萌芽，待長成幼苗后再移栽到火星的泥土中。
擬南芥之所以被選為挺進(jìn)火星的先鋒，是因?yàn)樗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它不但個(gè)頭矮，最高不過二十多厘米，而且生長周期短，一個(gè)月內(nèi)即可發(fā)芽抽葉。更重要的是這種雜草狀的十字花科植物基因，在所有植物基因組中率先被完整破譯。
這種擬南芥非尋常種類，而是經(jīng)過了轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造的。它被插入了一些所謂的“報(bào)告基因”，能夠發(fā)出綠瑩瑩的光，報(bào)告自己在火星上是否生了病，是否遭遇高溫、干旱等惡劣天氣?？茖W(xué)家根據(jù)轉(zhuǎn)基因擬南芥發(fā)回的種種報(bào)告，采取有效的護(hù)理措施，使得它們在火星上更好地生長。
花這么大的氣力到火星上去種草，主要是為了實(shí)踐科學(xué)家們提出的“生態(tài)合成”理念。具體來說，是想驗(yàn)證能否通過植物來吸納火星大氣層中的二氧化碳，從而制造出生命演進(jìn)所需要的氧氣。
在那晝夜溫差懸殊、濕度只有0．03％的火星上，草能種得活嗎？科學(xué)家們十分樂觀，信心十足地說：“我們對此毫不懷疑，我們將證明，地球上進(jìn)化出的生物，也有能力在那遙遠(yuǎn)的世界里生存?！币坏┺D(zhuǎn)基因擬南芥在火星上扎下根，寂寞宇宙中的這片草，無疑將成為吸引人類登臨火星的一種無聲的號召。
13．根據(jù)上下文，寫出下列句子中加點(diǎn)的詞具體指代什么。（8分）
①它被插入了一些所謂的“報(bào)告基因”。
②我們對此毫不懷疑。
14．第四段中所說的“這種擬南芥”具有哪些特點(diǎn)？請分點(diǎn)概括回答。（8分）
15．在火星上種植擬南芥的全過程，都是科學(xué)家控制機(jī)器人完成的。根據(jù)文意，寫出科學(xué)家控制機(jī)器人完成哪幾項(xiàng)具體工作。請分項(xiàng)概括回答。（8分）
16．到火星上去種草，為什么這是“令人激動(dòng)”的，又是“令人生疑”的？ （8分）
17、宇宙的奧妙是無窮的，你能舉出人類探索宇宙所取得的成果嗎？（10分）
15、《花兒為什么這樣紅》課文同步測試
（時(shí)間：45分鐘 滿分：100分）
基礎(chǔ)知識
1、注音（4分）
褪色（） 充沛（） 灼傷（） 裸子（）
并蒂（） 分泌（） 花卉（） 花蕊（）
2、解釋詞語（4）
充沛： 振奮：
耀眼： 花卉：
填空組成短語（6分）
活力充（ ） 繁（ ）后代 生氣蓬（ ）
紅紫爛（ ） 爾（ ）我詐 漸漸（ ）色
4、指出下面加點(diǎn)詞語的用法或作用（4）
① 人工栽培的歷史僅二三百年，卻已有上千種形狀、顏色不同的品種。
②至于一般的花，大都初開時(shí)濃艷，后漸漸褪色。
5、課文的標(biāo)題“花兒為什么這樣紅”有什么特別之處？好在哪里？（4分）
語言表達(dá)
6、說出下面句子的言外之意（4分）
世界上第一架飛機(jī)的制造者萊特兄弟在試飛成功后前往歐洲旅行，在法國舉行的一次歡迎酒會(huì)上，各界人士紛紛要萊特兄弟演講，萊特?zé)o奈，只說了一句：“據(jù)我所知，鳥類中會(huì)說話的只有鸚鵡，而鸚鵡是飛不高的”。
文中畫線句子的言外之意是：_______________________________ _
7、仿寫句子：沒有一本書的家，是沒有一只鳥的樹林；沒有一本書的家，是沒有一朵花的花園 。（4分）
課內(nèi)同步閱讀
花朵的紅色是熱情的色彩，它強(qiáng)烈、奔放、激動(dòng)，令人精神振奮。紅紫爛漫的春天，多么活力充沛，生氣蓬勃?；▋簽槭裁催@樣紅？是我們對它的贊嘆和歌頌，同時(shí)也不妨對它作一科學(xué)的解釋。
花兒為什么這樣紅？首先有它的物質(zhì)基礎(chǔ)。不論是紅花還是紅葉，它們的細(xì)胞液里都含有由葡萄糖變成的花青素。當(dāng)它是酸性的時(shí)候，呈現(xiàn)紅色，酸性愈強(qiáng)，顏色愈紅。當(dāng)它是堿性的時(shí)候，呈現(xiàn)藍(lán)色，堿性較強(qiáng)，成為藍(lán)黑色，如墨菊、黑牡丹等是。而當(dāng)它是中性的時(shí)候，則是紫色。萬紫千紅，紅藍(lán)交輝，都是花青素在不同的酸堿反應(yīng)中所顯示出來的。
8、劃出開頭描寫性的詞語，并說說這些詞語的作用？（8分）
9、第二段的中心句是什么？（4分）
10、“它們的細(xì)胞液里都含有由葡萄糖變成的花青素?！币痪渲小八鼈儭敝复ǎ?分）
A.花兒 B.物質(zhì)基礎(chǔ) C.紅花和紅葉 D.花青素
11、花青素和花的關(guān)系是（）（4分）
A.決定花的種類 B.決定花的變化 C.決定花的色彩 D.決定花的形態(tài)
12、第二段的說明順序是 （4分）
13、給“花青素”下一個(gè)定義
（6分）
課外拓展閱讀
荷花之謎
荷花何以出淤泥而不染？是因?yàn)楹傻谋砻媸止饣?，污垢難以停留？不是?？茖W(xué)家用掃描電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)荷花的花瓣表面像毛玻璃一樣毛糙，盡是20微米大小的“疙瘩”。這一被稱為“荷花效應(yīng)①”的發(fā)現(xiàn)給人意外的啟示。它啟發(fā)人們?nèi)パ兄仆苛虾陀推?，使墻面像荷花一樣不受污染，永褒鮮艷色彩。荷花能自身加熱，即使外界溫度降到10℃，它也能保持花朵內(nèi)35℃的溫度。一株盛開的荷花可提供1瓦的功率。這一能量來自荷花細(xì)胞內(nèi)能發(fā)熱的線粒體——細(xì)胞的“動(dòng)力機(jī)構(gòu)”。荷花的自身加熱有利于花粉傳播。荷花有一種潛藏于蓮子的旺盛的生命力。科學(xué)家用一顆1288年以前的古老蓮子培育出新的健康荷株。沉睡了近千年的蓮子竟然在4天后長出嫩綠的新芽?？茖W(xué)家從千年古蓮中離析出一種酶，發(fā)現(xiàn)是這種酶在修理細(xì)胞本身的蛋白質(zhì)損壞造成的缺陷。倘若能從蓮子中分離出負(fù)責(zé)修理“衰老損壞”的基因，不也可以把這種基因移植到其他植物乃至人身上，讓人類的不老夢想成真嗎？
【注】①效應(yīng)：物理的或化學(xué)的作用所產(chǎn)生的效果。
14．文中說到“荷花效應(yīng)”。根據(jù)有關(guān)文字對“荷花效應(yīng)”作出解釋。（8分）
15．荷花有一種潛藏于蓮子的旺盛的生命力，其原因是什么？（8分）
16沉睡了近千年的蓮子竟然在4天后長出嫩綠的新芽?！熬谷弧币辉~，具有怎樣的表達(dá)作用？（8分）
17．這段文章說明了荷花的哪幾個(gè)特點(diǎn)？請一一概括回答。（8分）
18. 下列對文章內(nèi)容的理解錯(cuò)誤的兩項(xiàng)是（ ）（8分）
A．荷花之所以能出淤泥而不染，是因?yàn)樗幕ò瓯砻姹M是疙瘩，十分毛糙
B．因?yàn)楹苫?xì)胞內(nèi)有能發(fā)熱的線粒體，所以荷花的花朵能保持較高的溫度
C．文章用“古蓮發(fā)芽”這一例子，說明荷花具有旺盛的生命力
D．負(fù)責(zé)修理“衰老損壞”的基因，就是指能修理細(xì)胞本身蛋白質(zhì)損壞造成的缺陷的“酶
《宇宙里有些什么》
1、【解析】：考查詞語的正確讀音。
【答案】shuò mò zhuó bó mò gé xuàn zài
2、【解析】：根據(jù)課文語境解釋
【答案】 像火燒著，燙著那樣熱。微小得不值得一提。 廣闊得無邊無際。涯，邊。 廣闊空曠。
3、【解析】：根據(jù)詞語的意思找出錯(cuò)字 ，并正確書寫 。
【答案】 熔 炫 爍 涯
4、【解析】根據(jù)課文內(nèi)容排列。
【答案】宇宙、銀河系、太陽系 、 地球。宇宙是物質(zhì)的、運(yùn)動(dòng)的、無窮無盡的。
5、【解析】扣住說明文語言準(zhǔn)確，還要扣住加點(diǎn)的詞語。
【答案】（1）、不能?！爸辽佟痹谶@里表示最低是三千攝氏度，還可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三千攝氏度。去掉后表示僅有三千攝氏度。（2）、不能?！敖^大多數(shù)”在這里表示很大部分是恒星，但也有極少部分不是恒星。去掉后表示我們看得見的星星都是恒星。
6、【解析】根據(jù)句子意思正確使用成語。
【答案】A
7、【解析】考查語言表達(dá)和應(yīng)用能力。
【答案】略
8、【解析】扣住文段內(nèi)容概括。
【答案】本文的主要內(nèi)容是介紹銀河系的特點(diǎn)。
9、【解析】能正確判斷說明方法并說出其表達(dá)效果。
【答案】句子：從地球上望出，銀河就像一個(gè)環(huán)，套在地球周圍。作用：用環(huán)來比喻銀河，說明人在地球上看到的銀河系的形狀，使說明生動(dòng)具體，有利于讀者了解說明對象的特征 。10、【解析】扣住句子的意思和表達(dá)的感情
【答案】B
11、【解析】根據(jù)本文是一篇科學(xué)小品，既講究內(nèi)容的科學(xué)性，又具有語言的生動(dòng)性去解答。
【答案】 表現(xiàn)人們豐富的想象.寫出了宇宙的美麗神奇.，給作品增添了神奇的色彩。
12、【解析】設(shè)問既是一種修辭手法，也是一種說明方法。
【答案】引起了讀者的思考和注意。
13、【解析】根據(jù)上下文，判斷指代內(nèi)容。
【答案】①指代“轉(zhuǎn)基因擬南芥”或“經(jīng)過轉(zhuǎn)基因改造的擬南芥”②指代“草（或擬南芥）能在火星上成活”
14【解析】精讀語段，提煉要點(diǎn)。
【答案】個(gè)頭矮；生長周期短；基因被破譯；具有“報(bào)告基因”。
15【解析】根據(jù)內(nèi)容，篩選信息。
【答案】土壤數(shù)據(jù)采樣；改良土壤；移栽幼苗；護(hù)理生長。
16、【解析】抓住關(guān)鍵句子，扣住“激動(dòng)”“生疑”作答。
【答案】“令人激動(dòng)”的原因：如果這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成功，就可在火星上生成氧氣，從而使人類登臨火星成為現(xiàn)實(shí)。令人生疑的原因：因?yàn)榛鹦菚円箿夭畲?，溫度極低，土壤貧瘠，植物難以成活。
17【解析】國內(nèi)國外都可以?！敬鸢浮柯?/p>
15、《花兒為什么這樣紅》
1、【解析】利用工具書作答。
【答案】tuì pèi zhuó luǒ dì mì huì ruǐ
2、【解析】結(jié)合課文解釋
【答案】充足而旺盛。（精神）振作奮發(fā)。光線強(qiáng)烈，使人眼花。花草?；?，草的總稱
3、【解析】利用工具書，正確填寫
【答案】沛 衍 勃 漫 虞 褪
4、【解析】抓住加點(diǎn)的詞語，結(jié)合句子意思理解?！敬鸢浮空f明人工栽培的時(shí)間之短、成就之高。指數(shù)量多，但不是全部。
5、【解析】圍繞課題是一句歌詞，多次出現(xiàn)在文中語段開頭作答。
【答案】文章的標(biāo)題“花兒為什么這樣紅”是個(gè)設(shè)問句，它起著三個(gè)方面的表達(dá)作用。一是抓住人們熟知的花的特征（“紅”）提出問題，有助于提示文章的中心；二是以設(shè)疑激趣，富有吸引力；三是文章主體部分從六個(gè)方面說明花兒這什么這樣紅的原因，每一方面都用“花兒為什么這樣紅”開頭，使文章脈絡(luò)分明，節(jié)奏明快，增添了藝術(shù)情趣。
6、【解析】根據(jù)人物語言回答。
【答案】空談不會(huì)創(chuàng)造出成就，實(shí)干比空談更為重要。
7、【解析】圍繞書這一話題，運(yùn)用比喻。
【答案】沒有一本書的家，是沒有一滴水的清泉；沒有一本書的家，是沒有一根草的荒原。
8、【解析】說明文中開頭描寫為說明內(nèi)容服務(wù)。
【答案】用抒情的筆調(diào)贊美紅花，使人們產(chǎn)生喜愛之情，激起探究的欲望，引領(lǐng)下文。
9、【解析】根據(jù)問句作答。
【答案】首先有它的物質(zhì)基礎(chǔ)。
10、【解析】根據(jù)前后句回答?！敬鸢浮緾
11、【解析】根據(jù)前后句回答?！敬鸢浮緾
12、【解析】先講結(jié)果，后講原因。
【答案】邏輯順序
13、【解析】比較下定義和作詮釋的區(qū)別。
【答案】花的細(xì)胞液里所含的由葡萄糖變成的一種遇酸呈紅、遇堿呈藍(lán)的色素叫作花青素。
14、【解析】讀語段作答
【答案】荷花效應(yīng)：荷花花瓣表面毛糙卻能不受污染。
15、【解析】抓住原因的句子。
【答案】前一句：蓮子中有一種酶，能修理細(xì)胞本身的蛋白質(zhì)損壞造成的缺陷。
16、【解析】抓住副詞表達(dá)的意思。
【答案】后一句：表出乎意料，強(qiáng)調(diào)荷花具有旺盛的生命力。
17、【解析】精讀篩選。
【答案】、三個(gè)特點(diǎn)：不受污染、能自身加熱、有旺盛的生命力。
18、【解析】采取排除方法?！敬鸢浮?A、D。
四、掃描電子顯微鏡的原理結(jié)構(gòu)
掃描電子顯微鏡具有由三極電子槍發(fā)出的電子束經(jīng)柵極靜電聚焦后成為直徑為50mm的電光源。在2-30KV的加速電壓下，經(jīng)過2-3個(gè)電磁透鏡所組成的電子光學(xué)系統(tǒng)，電子束會(huì)聚成孔徑角較小，束斑為5-10m m的電子束，并在試樣表面聚焦。 末級透鏡上邊裝有掃描線圈，在它的作用下，電子束在試樣表面掃描。高能電子束與樣品物質(zhì)相互作用產(chǎn)生二次電子，背反射電子，X射線等信號。這些信號分別被不同的接收器接收，經(jīng)放大后用來調(diào)制熒光屏的亮度。由于經(jīng)過掃描線圈上的電流與顯象管相應(yīng)偏轉(zhuǎn)線圈上的電流同步，因此，試樣表面任意點(diǎn)發(fā)射的信號與顯象管熒光屏上相應(yīng)的亮點(diǎn)一一對應(yīng)。也就是說，電子束打到試樣上一點(diǎn)時(shí)，在熒光屏上就有一亮點(diǎn)與之對應(yīng)，其亮度與激發(fā)后的電子能量成正比。換言之，掃描電鏡是采用逐點(diǎn)成像的圖像分解法進(jìn)行的。光點(diǎn)成像的順序是從左上方開始到右下方，直到最後一行右下方的像元掃描完畢就算完成一幀圖像。這種掃描方式叫做光柵掃描。
掃描電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)，信號收集及顯示系統(tǒng)，真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。
（以下提到掃描電子顯微鏡之處，均用SEM代替） 真空系統(tǒng)主要包括真空泵和真空柱兩部分。真空柱是一個(gè)密封的柱形容器。
真空泵用來在真空柱內(nèi)產(chǎn)生真空。有機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵以及渦輪分子泵三大類，機(jī)械泵加油擴(kuò)散泵的組合可以滿足配置鎢槍的SEM的真空要求，但對于裝置了場致發(fā)射槍或六硼化鑭槍的SEM，則需要機(jī)械泵加渦輪分子泵的組合。
成像系統(tǒng)和電子束系統(tǒng)均內(nèi)置在真空柱中。真空柱底端即為右圖所示的密封室，用于放置樣品。
之所以要用真空，主要基于以下兩點(diǎn)原因：
電子束系統(tǒng)中的燈絲在普通大氣中會(huì)迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM時(shí)需要用真空以外，平時(shí)還需要以純氮?dú)饣蚨栊詺怏w充滿整個(gè)真空柱。
為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成像的電子更多。 電子光學(xué)系統(tǒng)由電子槍，電磁透鏡，掃描線圈和樣品室等部件組成。其作用是用來獲得掃描電子束，作為產(chǎn)生物理信號的激發(fā)源。為了獲得較高的信號強(qiáng)度和圖像分辨率，掃描電子束應(yīng)具有較高的亮度和盡可能小的束斑直徑。
<1>電子槍
其作用是利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多數(shù)掃描電鏡采用熱陰極電子槍。其優(yōu)點(diǎn)是燈絲價(jià)格較便宜，對真空度要求不高，缺點(diǎn)是鎢絲熱電子發(fā)射效率低，發(fā)射源直徑較大，即使經(jīng)過二級或三級聚光鏡，在樣品表面上的電子束斑直徑也在5-7nm，因此儀器分辨率受到限制?，F(xiàn)在，高等級掃描電鏡采用六硼化鑭（LaB6）或場發(fā)射電子槍，使二次電子像的分辨率達(dá)到2nm。但這種電子槍要求很高的真空度。
<2>電磁透鏡
其作用主要是把電子槍的束斑逐漸縮小，是原來直徑約為50m m的束斑縮小成一個(gè)只有數(shù)nm的細(xì)小束斑。其工作原理與透射電鏡中的電磁透鏡相同。 掃描電鏡一般有三個(gè)聚光鏡，前兩個(gè)透鏡是強(qiáng)透鏡，用來縮小電子束光斑尺寸。第三個(gè)聚光鏡是弱透鏡，具有較長的焦距，在該透鏡下方放置樣品可避免磁場對二次電子軌跡的干擾。
<3>掃描線圈
其作用是提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內(nèi)電子束在熒光屏上的同步掃描信號。改變?nèi)肷潆娮邮跇悠繁砻鎾呙枵穹垣@得所需放大倍率的掃描像。掃描線圈試掃描點(diǎn)晶的一個(gè)重要組件，它一般放在最后二透鏡之間，也有的放在末級透鏡的空間內(nèi)。
<4>樣品室
樣品室中主要部件是樣品臺。它出能進(jìn)行三維空間的移動(dòng)，還能傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)，樣品臺移動(dòng)范圍一般可達(dá)40毫米，傾斜范圍至少在50度左右，轉(zhuǎn)動(dòng)360度。 樣品室中還要安置各種型號檢測器。信號的收集效率和相應(yīng)檢測器的安放位置有很大關(guān)系。樣品臺還可以帶有多種附件，例如樣品在樣品臺上加熱，冷卻或拉伸，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察。近年來，為適應(yīng)斷口實(shí)物等大零件的需要，還開發(fā)了可放置尺寸在Φ125mm以上的大樣品臺。 其作用是檢測樣品在入射電子作用下產(chǎn)生的物理信號，然后經(jīng)視頻放大作為顯像系統(tǒng)的調(diào)制信號。不同的物理信號需要不同類型的檢測系統(tǒng)，大致可分為三類：電子檢測器，應(yīng)急熒光檢測器和X射線檢測器。 在掃描電子顯微鏡中最普遍使用的是電子檢測器，它由閃爍體，光導(dǎo)管和光電倍增器所組成。
當(dāng)信號電子進(jìn)入閃爍體時(shí)將引起電離；當(dāng)離子與自由電子復(fù)合時(shí)產(chǎn)生可見光。光子沿著沒有吸收的光導(dǎo)管傳送到光電倍增器進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)變成電流信號輸出，電流信號經(jīng)視頻放大器放大后就成為調(diào)制信號。這種檢測系統(tǒng)的特點(diǎn)是在很寬的信號范圍內(nèi)具有正比與原始信號的輸出，具有很寬的頻帶（10Hz-1MHz）和高的增益(105-106),而且噪音很小。由于鏡筒中的電子束和顯像管中的電子束是同步掃描，熒光屏上的亮度是根據(jù)樣品上被激發(fā)出來的信號強(qiáng)度來調(diào)制的，而由檢測器接收的信號強(qiáng)度隨樣品表面狀況不同而變化，那么由信號監(jiān)測系統(tǒng)輸出的反營養(yǎng)品表面狀態(tài)的調(diào)制信號在圖像顯示和記錄系統(tǒng)中就轉(zhuǎn)換成一幅與樣品表面特征一致的放大的掃描像。
以上就是關(guān)于掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告相關(guān)問題的回答。希望能幫到你，如有更多相關(guān)問題，您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢，客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識和內(nèi)容。
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