En
Giống như ngọc trai, một chất có cấu trúc đa lớp sẽ tỏa sáng với các màu sắc cầu vồng do hiện tượng giao thoa ánh sáng khi được chiếu sáng. Các loại bột màu tận dụng hiện tượng này được gọi là bột màu hiệu ứng ngọc trai (hoặc đơn giản là bột màu “ngọc”) được sử dụng trong mỹ phẩm và sơn ô tô. Để tạo ra sự giao thoa đẹp mắt bằng cách xếp lớp các hạt mica, việc sắp xếp gọn gàng và điều chỉnh hợp lý khoảng cách giữa các lớp là rất quan trọng. Để kiểm soát các yếu tố này, các hạt liên kết như hạt TiO2 được thêm vào chất tạo màu ngọc trai. Sự xuất hiện của các màu sắc giao thoa có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi kích thước của các hạt TiO2 được chèn vào giữa các hạt mica.
Hình 1 là hình ảnh điện tử thứ cấp (SE) ở điện áp gia tốc thấp của một mẫu bột màu ngọc trai, cho thấy các hạt mica dạng tấm và các hạt TiO2 (mũi tên trắng) bám vào đó. Hình 2 là hình ảnh STEM ở điện áp gia tốc cao của cùng các hạt đó, cho thấy thông tin nội tại bên dưới các hạt này rõ ràng hơn. Ví dụ, các hạt TiO2 ở cuối mũi tên màu vàng trong Hình 2 vốn không thể nhìn thấy trong Hình 1, điều này cho thấy các hạt TiO2 này nằm ở giữa các lớp mica.
- Thiết bị SEM: W-SEM SU3800
- Điều kiện quan sát SEM
- Thế gia tốc: 8 kV (Hình 1) và 30 kV (Hình 2)
- Độ phóng đại: 17,000×
- Tín hiệu: SE (Hình 1) và TE (Hình 2)
Trong thí nghiệm này, một công cụ tùy chọn: bộ gá UVD-STEM, đã được sử dụng để thực hiện quan sát STEM cho bột màu ngọc trai. Bộ gá UVD-STEM cho phép quan sát STEM bằng kính hiển vi điện tử quét(SEM) loại thông thường có trang bị bộ dò UVD của Hitachi; các điện tử truyền qua mẫu được bộ nhấp nháy chuyển đổi thành tín hiệu quang học, và sự phát quang của nó được bộ dò UVD phát hiện dưới dạng tín hiệu STEM (Hình 3).
Ảnh BSE cũng có thể quan sát được khi sử dụng bộ gá UVD-STEM như trình bày trong hình 4. Trong ảnh BSE, các hạt TiO2 có thể được nhận diện với độ tương phản cao nhờ tận dụng sự khác biệt về thành phần giữa mica và oxit titan. Việc thực hiện phân tích EDS trên mẫu gắn trên bộ gá cũng khả thi. Phân tích EDS của mẫu gắn trên bộ gá UVD-STEM cung cấp độ phân giải không gian cao hơn so với phương pháp thông thường, cho phép thực hiện lập bản đồ nguyên tố ngay cả ở độ phóng đại xấp xỉ lên tới 20,000 lần. Hình 5 cho thấy dữ liệu bản đồ nguyên tố EDS cho cùng các hạt bột màu ngọc trai đó. Ngoài các thành phần của mica như Mg và Si, các hạt TiO2 riêng lẻ với kích thước từ 200 đến 300 nm đã được xác định rõ ràng.
Trong thí nghiệm này, sự phân bố không gian của các hạt liên kết TiO2 trong hạt bột màu ngọc trai đã được quan sát chi tiết bằng cách so sánh dữ liệu phân tích STEM, BSE và EDS sử dụng bộ gá UVD-STEM với ảnh SE thông thường. Tác giả kỳ vọng rằng những kết quả này sẽ góp phần vào việc tìm hiểu về hiện tượng giao thoa ánh sáng đa lớp tuyệt đẹp của các loại bột màu ngọc trai. Kỹ thuật phân tích này với UVD-STEM không chỉ áp dụng cho bột màu ngọc trai mà còn cho việc phân tích các mẫu dạng tấm mỏng, mịn như cao lanh và talc.
- Thiết bị
- SEM: W-SEM SU3800
- Đầu dò EDS: Oxford Ultim Max Infinity 65 mm
- Điều kiện quan sát SEM
- Thế gia tốc: 30 kV
- Độ phóng đại: 17,000×
- Tín hiệu: BSE
- Điều kiện phân tích EDS
- Thế gia tốc: 30 kV
- Độ phóng đại: 17,000×
Vật liệu/ Sơn, mỹ phẩm, in ấn, công nghiệp ô tô 【Bột màu ngọc trai / UVD-STEM】
| Cấu hình đề xuất | Thiết bị |
|---|---|
| Kính hiển vi điện tử quét (SEM) | SU3800 |
| Máy quang phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS) | Oxford Ultim Max Infinity 65 mm² |
| Giá đỡ | UVD-STEM |