拉曼光譜掃描電鏡聯用實現對碳材料的快檢分析（一）

簡介：

碳材料通常都具有一些特殊的性質，這些性質使得它們在許多工業領域內都具有廣泛的應用。例如石墨烯、石墨、金剛石等就是幾種由碳元素組成，互為同素異形體的碳材料。這些碳材料都具有強度高、輕量化、導電能力強、耐熱性好等特點。并且它們都是由碳元素組成，彼此以碳-碳鍵連接。這種特點使得碳材料極其適合采用拉曼光譜法對其進行檢測。利用拉曼光譜技術能夠輕易的發現這類材料中的化學鍵所發生的輕微取向改變，因此，除了可以區分不同的同素異形體外，該技術還能夠檢測碳材料中的結構性偏差、結構損壞以及內部壓力等信息。

掃描電子顯微鏡是利用細聚焦的電子束轟擊樣品表面，通過電子與樣品相互作用產生二次電子、背散射電子、X射線等，對樣品表面或斷口形貌進行觀察和分析的一種檢測手段。借助附件能譜儀EDS等可以獲得分析區域的元素種類及其含量的定性信息；利用電子背散射衍射EBSD附件還可以獲取晶體學取向等信息。拉曼光譜是一種散射光譜，通過測定材料的分子鍵的振動頻率，可以獲得材料的化學與結構特點，例如官能團、對稱群、點陣缺陷以及材料的結晶度等詳細信息。將拉曼光譜與掃描電子顯微鏡聯合使用在許多方面都是極為有利的；這種聯用技術能夠在深入分析碳材料（包括石墨烯、納米金剛石、碳納米管以及富勒烯等）時提供更佳的空間分辨率和放大倍數。而且，這些碳材料上的污染區或者含有雜質區域的元素分析能夠利用額外的分析技術執行，例如上面提及的EDS等技術。此外，利用聚焦離子束-掃描電鏡技術還能夠對樣品表面缺陷進行三維重建，例如對具有金剛石鍍膜的切割工具表面存在的缺陷進行三維重建分析。