凍干機(jī)是干燥方法之一，目的是為了貯存物品。物品之所以會(huì)損壞、腐爛、變質(zhì)，主要是由于外因和內(nèi)因二個(gè)因素引起，外因者，空氣、水、溫度、生物等的作用；內(nèi)因者，主要是生物物質(zhì)自身的新陳代謝作用。如果能使外因和內(nèi)因的作用減小到較低程度，則能達(dá)到物品在一定時(shí)間內(nèi)保持不變的目的。凍干機(jī)現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、制藥工業(yè)、食品工業(yè)和科學(xué)研究等方面，特別是應(yīng)用于含有生物活性物質(zhì)的生物藥品方面較為普遍。

　　超濾裝置是凍干機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)成其一，通常包含旋片真空泵或干泵和愛(ài)德華真空泵加快真空包裝。其根據(jù)不銹鋼鋼管路與冷卻器聯(lián)接，在挨近冷卻器的部位處安裝有氣動(dòng)蝶閥，將冷卻器與超濾裝置分隔。其功效是創(chuàng)建真空泵，給冰的升化生產(chǎn)制造自然環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)。超濾裝置的真空值的高矮立即危害工藝品的升化速度，規(guī)定其本身具備較低的泄漏率。真空泵操縱的精密度立即危害到制藥業(yè)加工工藝的運(yùn)作。

　　凍干機(jī)的超濾裝置的電機(jī)轉(zhuǎn)子以必須的軸力裝在泵體內(nèi)并與泵體內(nèi)表層的固定不動(dòng)面挨近，在電機(jī)轉(zhuǎn)子槽體配有2個(gè)（或2個(gè)左右）旋片。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋片能沿其軸向槽往復(fù)式拖動(dòng)且與泵體內(nèi)腔自始至終觸碰。旋片隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一塊兒轉(zhuǎn)動(dòng)，可將泵腔分為好多個(gè)可變性容量。這是運(yùn)用原料油密封性各健身運(yùn)動(dòng)構(gòu)件中間的空隙，降低危害室內(nèi)空間的這種轉(zhuǎn)動(dòng)變?nèi)葸M(jìn)口真空泵。這類泵一般 含有氣鎮(zhèn)設(shè)備，故又稱氣鎮(zhèn)式進(jìn)口真空泵。

Paal-Knorr 反應(yīng)機(jī)理研究

原位檢測(cè)與過(guò)程分析

01 技術(shù)平臺(tái)

原位檢測(cè)與過(guò)程分析（以下簡(jiǎn)稱ICPA）技術(shù)平臺(tái)是以RC HP-1000A型反應(yīng)量熱儀為基礎(chǔ)，并搭載在線分子光譜儀、在線粘度計(jì)、在線pH計(jì)、在線顆粒度檢測(cè)儀等探頭式原位檢測(cè)儀器的高技術(shù)多參量測(cè)控平臺(tái)。通過(guò)對(duì)上述儀器組件在硬件與軟件層面的集成，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)工藝過(guò)程模擬、多參量測(cè)控、數(shù)據(jù)分析與聯(lián)用等功能。

其中，ICPA技術(shù)平臺(tái)的多參量測(cè)控功能可原位采集化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中體系溫度、壓力、反應(yīng)熱、組分、pH值、粘度和顆粒度等參量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而GX獲取化學(xué)反應(yīng)特征信息。由于無(wú)須進(jìn)行取樣、樣品前處理等操作，與傳統(tǒng)的離線分析手段相比，ICPA技術(shù)具有不破壞樣品、不引入干擾因素、不丟失過(guò)程信息等優(yōu)勢(shì)，可用于反應(yīng)機(jī)理研究、反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、工藝參數(shù)快速優(yōu)化等。另外，由于具備高自動(dòng)化、高數(shù)據(jù)通量的特點(diǎn)，該技術(shù)是未來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、智能工廠的重要基礎(chǔ)。

圖1  原位檢測(cè)與過(guò)程分析技術(shù)平臺(tái)組成

圖2  原位檢測(cè)與過(guò)程分析技術(shù)平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

02 應(yīng)用實(shí)例

有機(jī)化學(xué)中從1,4-二羰基化合物產(chǎn)生吡咯、呋喃或噻吩的反應(yīng)稱為Paal-Knorr反應(yīng)。取代的吡咯、呋喃和噻吩是許多具有生物活性的天然產(chǎn)物和藥物活性成分（APIs）的基本結(jié)構(gòu)單元，因此Paal-Knorr反應(yīng)是一類比較有價(jià)值的合成方法。對(duì)于利用胺類與1,4-二羰基衍生物合成吡咯的Paal-Knorr反應(yīng)，一般認(rèn)為半縮醛胺中間體的環(huán)化是反應(yīng)的決速步驟，因此測(cè)定該中間體的生成與變化是研究反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵。

圖3  Paal-Knorr吡咯合成反應(yīng)機(jī)理

本實(shí)驗(yàn)以2,5-己二酮為底料、滴加乙醇胺的方式進(jìn)行Paal-Knorr吡咯合成。利用ICPA技術(shù)平臺(tái)分子光譜（中紅外）原位檢測(cè)功能，可表征反應(yīng)過(guò)程中體系紅外吸收光譜隨時(shí)間變化。通過(guò)對(duì)全譜圖進(jìn)行基線校正和特征峰趨勢(shì)分析，可以識(shí)別出反應(yīng)體系各組分濃度的變化，其中波數(shù)1110 cm^-1處的吸收峰呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且符合仲胺基上C-N鍵的伸縮振動(dòng)峰位置，可初步識(shí)別為半縮醛胺中間體的特征峰。

圖4  (a) Paal-Knorr吡咯合成反應(yīng)紅外光譜隨時(shí)間變化；(b) 關(guān)鍵特征峰變化趨勢(shì)

利用特征峰強(qiáng)度變化可對(duì)反應(yīng)物、產(chǎn)物和中間體的濃度及相對(duì)濃度變化過(guò)程進(jìn)行半定量分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，反應(yīng)物和產(chǎn)物的相對(duì)濃度之和在1110 cm^-1吸收峰出現(xiàn)前后恒等于1，且在反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)的下降趨勢(shì)與1110 cm^-1吸收峰的變化趨勢(shì)相吻合。由此可以確認(rèn)1110 cm^-1是半縮醛胺中間體的特征峰。

圖5  反應(yīng)物、產(chǎn)物、中間體相對(duì)濃度變化趨勢(shì)

確認(rèn)中間體的特征峰之后，可以通過(guò)原位采集紅外數(shù)據(jù)GX研究工藝條件對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響。如圖6所示，提高反應(yīng)溫度會(huì)YZ中間體的生成，驗(yàn)證了半縮醛胺中間體脫水是Paal-Knorr反應(yīng)的決速步驟，溫度對(duì)這一步反應(yīng)速率的影響更顯著；另外，投料順序也影響反應(yīng)過(guò)程，以乙醇胺為底料、滴加2,5-己二酮的反應(yīng)方式?jīng)]有明顯的中間體生成。

圖6  (a)反應(yīng)溫度與(b)投料順序?qū)χ虚g體生成的影響

03 結(jié)語(yǔ)

ICPA技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)、儀器科學(xué)和現(xiàn)代計(jì)量學(xué)的結(jié)合體，是研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與工藝開(kāi)發(fā)的新興手段。后續(xù)我們將介紹更多ICPA檢測(cè)方法以及該技術(shù)在醫(yī)藥、農(nóng)藥、聚合物、新能源等行業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。

      熒光原位雜交（Fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH）是應(yīng)用熒光染料標(biāo)記探針DNA，以熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記組織、細(xì)胞核或染色體DNA進(jìn)行雜交的一種研究DNA序列在染色體上位置的新的原位雜交方法，常被稱為是生命科學(xué)的“釣魚(yú)”技術(shù)。利用這一技術(shù)可對(duì)待測(cè)核酸定性、定位或相對(duì)定量的分析。

      傳統(tǒng)的原位雜交方法是將標(biāo)記的核酸探針與細(xì)胞或組織中的核酸進(jìn)行雜交后采用放射自顯影進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)限制了雜交技術(shù)的廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)末由于人類基因組計(jì)劃的啟動(dòng)，F(xiàn)ISH技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

      FISH技術(shù)是一種非放射性原位雜交技術(shù)，結(jié)合了生物學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)，將真核生物細(xì)胞的染色體區(qū)帶與特定DNA片段聯(lián)系起來(lái)的一種快速而直接的檢測(cè)手段，廣泛應(yīng)用于生物學(xué)研究中，可作為免疫組化表達(dá)初步篩查的shou選方法，提高了基因定位的準(zhǔn)確性。

通過(guò)熒光顯微鏡觀察雜交信號(hào)。FISH在熒光顯微鏡下可以確認(rèn)出腫瘤所在的位置。

      因其安全性高、特異性好、快速準(zhǔn)確，可以同時(shí)檢測(cè)多種序列、使用周期長(zhǎng)，在基因定位、染色體結(jié)構(gòu)分析與數(shù)目測(cè)定、人類產(chǎn)前診斷、病毒感染分析、腫瘤遺傳學(xué)等方面都發(fā)揮了不容小覷的作用。 今后在研究細(xì)胞核骨架與基因表達(dá)的關(guān)系、基因擴(kuò)增，基因組結(jié)構(gòu)與哺乳動(dòng)物的染色體調(diào)控等領(lǐng)域?qū)?huì)起到積極的作用。

（來(lái)源：廣州市明美光電技術(shù)有限公司）

隨著超快激光器的發(fā)展，有關(guān)超快激光與物質(zhì)相互作用的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。由于超快光脈沖具有短脈沖和高光強(qiáng)兩個(gè)主要特性，超快光與物質(zhì)的相互作用就形成了超快光譜學(xué)和強(qiáng)場(chǎng)物理兩個(gè)分支。其中，超快光譜學(xué)研究物理的超快光學(xué)特性以及超快光與物質(zhì)的相互作用，主要利用超快光的窄脈沖特性來(lái)研究物質(zhì)隨時(shí)間演化的特性，時(shí)間分辨和實(shí)現(xiàn)相干態(tài)等是其主要特色。

超快光譜學(xué)可以應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料、YL、能源及環(huán)境等眾多領(lǐng)域。在物理領(lǐng)域，超快光譜還可以應(yīng)用于半導(dǎo)體磁性材料、超導(dǎo)體、絕緣體、復(fù)雜材料、量子結(jié)構(gòu)、納米和表面體系等等。

超快光譜與物質(zhì)相互作用的本質(zhì)是電磁波與物質(zhì)的相互作用。超快光能夠與物質(zhì)中的電荷、晶格、自旋、軌道角動(dòng)量等多個(gè)自由度相互作用，由于超快光可與這些自由度單獨(dú)相互作用，因此，某些時(shí)候可以通過(guò)這些相互作用來(lái)感知、探測(cè)和解釋凝聚態(tài)物質(zhì)內(nèi)部的自身的量子激發(fā)態(tài)之間的相互作用，例如改變外部物理?xiàng)l件（如溫度、磁場(chǎng)、電壓、壓力等）時(shí)，通過(guò)感受某一種或兩種元激發(fā)的動(dòng)力學(xué)特性的改變來(lái)感知內(nèi)部的相互作用的改變，從而探測(cè)物質(zhì)內(nèi)部相變的發(fā)生。相互作用大多伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，也即非彈性光散射過(guò)程。

在凝聚態(tài)物質(zhì)中，由電磁相互作用的強(qiáng)度和原子間距的尺度所決定的凝聚態(tài)物質(zhì)內(nèi)部的物理過(guò)程，大多數(shù)發(fā)生在fs、ps甚至是ns的時(shí)間尺度上即所謂的超快物理過(guò)程，例如吸收光子后處于激發(fā)態(tài)的載流子的弛豫過(guò)程，自旋相干性的消失，晶格的周期振動(dòng)和衰減等。在凝聚態(tài)物質(zhì)中，每個(gè)原子與大量其他原子相連接著，這提供了大量的衰減渠道，使得處于激發(fā)態(tài)的單個(gè)和集體元激發(fā)會(huì)很快地衰減到基態(tài)，從而表現(xiàn)為超快物理過(guò)程。

研究超快物理過(guò)程，目前大多采用超快激光器所發(fā)射的超短激光脈沖串來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光器分為兩類：一是連續(xù)波激光器；二是超快激光器。

目前，超快光譜學(xué)的一個(gè)重要特色是時(shí)間分辨。時(shí)間分辨是指物理事件隨時(shí)間的演化過(guò)程在時(shí)間維度上展示出來(lái)，其是相對(duì)于時(shí)間積分而言的；由于物質(zhì)總是不能脫離開(kāi)時(shí)間而存在，一個(gè)可探測(cè)物理量如果不是時(shí)間分辨信號(hào)，那么它通常是時(shí)間積分或時(shí)間平均的信號(hào)。通常時(shí)間分辨信號(hào)涉及的時(shí)間尺度比較大，可以從ns到as尺度。

對(duì)應(yīng)于不同時(shí)間尺度上發(fā)生的物理過(guò)程，時(shí)間分辨的探測(cè)技術(shù)也會(huì)有所不同。
（1）在>0.01 s的時(shí)間尺度上發(fā)生的物理事件

       用攝像機(jī)記錄下來(lái)

（2）在ms - ns量級(jí)的尺度上發(fā)生的物理過(guò)程

      用示波器等進(jìn)行記錄，也可以用計(jì)算機(jī)控制的電子學(xué)或光電子學(xué)器件來(lái)進(jìn)行記錄，不過(guò)，這些方法往往Z終受限于微觀上電路的RC響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。
（3）在幾十ps - ns之間的時(shí)間分辨過(guò)程
       用專門(mén)開(kāi)發(fā)的電子學(xué)方法進(jìn)行探測(cè)比如時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)（TCSPC技術(shù)）
（4）在fs - ps之間發(fā)生的物理事件
       用超快光譜學(xué)的方法來(lái)探測(cè)時(shí)間分辨信號(hào)

從時(shí)間分辨信號(hào)可以直接獲得物理體系隨時(shí)間演化的超快過(guò)程信息，對(duì)于揭示物理機(jī)制起著重要的作用，故時(shí)間分辨對(duì)于超快動(dòng)力學(xué)研究幾乎是不可或缺的。

目前，常見(jiàn)的超快光譜技術(shù)主要有如下幾種：
1、泵浦/抽運(yùn)-探測(cè)超快光譜（pump-probe detection）
2、相干態(tài)的產(chǎn)生和探測(cè)
3、時(shí)間分辨發(fā)光光譜
4、瞬態(tài)吸收光譜
5、時(shí)間分辨四波混頻技術(shù)
6、時(shí)間分辨紅外光譜
7、THz時(shí)域超快光譜
8、X射線超快光譜

近幾年來(lái)，隨著固體超快激光器和高速探測(cè)器的發(fā)展，超快光譜技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，同時(shí)也加快了與其他技術(shù)的結(jié)合，促進(jìn)了學(xué)科交叉融合。目前，較為常見(jiàn)的結(jié)合技術(shù)有與電子衍射、原子力顯微鏡（AFM）、近場(chǎng)光學(xué)掃描顯微鏡（SNOM）、微波技術(shù)、角分辨光電子能譜、掃描隧道顯微鏡（STM）、電子光束成像等技術(shù)的結(jié)合。這些融合技術(shù)帶來(lái)了Z新的研究結(jié)果，拓展了超快光譜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，這些融合技術(shù)往往也是其他單一實(shí)驗(yàn)技術(shù)所無(wú)法替代的。

補(bǔ)充：
1、原子分子中發(fā)生的大多數(shù)光物理過(guò)程都具有一定的時(shí)間尺度，比如原子核的運(yùn)動(dòng)，化學(xué)鍵的扭轉(zhuǎn)等發(fā)生在fs - ps時(shí)間范圍內(nèi)；電荷分離和轉(zhuǎn)移、能量傳遞等發(fā)生在fs - ns時(shí)間尺度；發(fā)光材料的熒光壽命一般發(fā)生在ns量級(jí)等。
2、超短脈沖激光激發(fā)物質(zhì)后可以產(chǎn)生豐富的瞬態(tài)產(chǎn)物比如激發(fā)態(tài)分子、中性自由基、正或負(fù)離子型自由基等，穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法只能反映整個(gè)過(guò)程的一個(gè)積分效應(yīng)，而不能體現(xiàn)過(guò)程是如何隨時(shí)間變化的。時(shí)間分辨的研究則可以深入認(rèn)識(shí)分子本身的性質(zhì)。
3、光脈沖的脈寬在約10 fs以上，其可用于研究涉及外層電子的特性，可以很好地研究涉及固態(tài)物質(zhì)的物理內(nèi)容，這主要是由于固態(tài)物質(zhì)的豐富的物性多由外層電子與體系的相互作用決定；脈寬低于1 fs的光脈沖，稱作阿秒技術(shù)，此時(shí)的每個(gè)光脈沖只含有約單個(gè)左右的光波周期。阿秒技術(shù)有助于揭示內(nèi)層電子的量子躍遷動(dòng)力學(xué)過(guò)程，適合于研究原子分子體系。短于10 fs脈沖的光脈沖可用于研究電子的運(yùn)動(dòng)，適用于原子體系的研究，比如觀測(cè)原子的外層電子的電離過(guò)程。
4、激光脈沖寬度決定了時(shí)間分辨探測(cè)的時(shí)間分辨率，隨著超短激光脈沖技術(shù)的發(fā)展，激光脈沖的脈寬已經(jīng)縮短到了ps、fs甚至是as量級(jí)。對(duì)于ns和更長(zhǎng)時(shí)間的分辨光譜探測(cè)，一般的電子設(shè)備產(chǎn)生的延時(shí)精度及分辨率就可以滿足需要，不過(guò)在ps - fs時(shí)間尺度上，除了條紋相機(jī)能分辨到ps量級(jí)外，其他電子設(shè)備只能分辨到ns量級(jí)，要達(dá)到fs量級(jí)的分辨率，只能通過(guò)其他方法來(lái)完成，比如光學(xué)延時(shí)方法，將時(shí)間尺度的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為空間尺度的問(wèn)題，使一束光經(jīng)過(guò)電動(dòng)延時(shí)線來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨，1 μm的空間精度對(duì)應(yīng)3.3 fs的時(shí)間精度（t=s/c，s是位移臺(tái)的空間精度比如1 μm，c是光速）。

1 兆聲清洗技術(shù)背景

Schwartzman等人，1993在SC1、SC2清洗時(shí)使用了兆頻超聲技術(shù)，獲得前所未有的清洗效果，使得該方法在清洗工藝中被廣泛采用，也引發(fā)了對(duì)超聲波增強(qiáng)清洗效果的規(guī)律與機(jī)理的研究。1995年Busnaina的研究表明，兆頻超聲波去除粒子的能力與溶液的組成、粒子的大小、超聲波的功率及處理時(shí)間有關(guān)。1997年Olim發(fā)現(xiàn)兆頻超聲去除粒子的效率與粒子直徑的立方成正比，并由此推斷兆頻超聲無(wú)法去除0.1μm以下的粒子。但是，兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上＜0.2μm的粒子，起到超聲波起不到的作用。這種方法能同時(shí)起到機(jī)械擦片和化學(xué)清洗兩種方法的作用。兆聲波清洗方法已成為拋光片清洗的一種有效方法。但是，隨著頻率升高，聲傳播的效率會(huì)降低，所以兆聲波清洗技術(shù)效果并不是頻率越高越好。目前，一般用的頻率范圍是（700～1000）kHz。

2 兆聲波清洗原理簡(jiǎn)介

聲能在液體內(nèi)傳播時(shí)，液體會(huì)沿聲傳播的方向運(yùn)動(dòng)，形成聲學(xué)流（Acousticstreaming），聲學(xué)流是由聲波生產(chǎn)的力和液體的聲學(xué)阻力以及其他的氣泡阻力形成的液體的流動(dòng)的效果，兆聲波清洗就是利用聲能產(chǎn)生的液體流動(dòng)來(lái)去除硅片表面的污染物，其原理見(jiàn)圖1。

兆聲波清洗是由高頻（700～1000kHz）的波長(zhǎng)短（1.5μm左右）的高能聲波推動(dòng)溶液做加速運(yùn)動(dòng)，使溶液以加速的流體形式連續(xù)沖擊硅片表面，使硅片表面的顆粒等污染物離開(kāi)硅片進(jìn)入溶液中，達(dá)到去除污染物的目的。隨著聲能的增高，表面張力會(huì)下降，這可改善浸潤(rùn)效果及小顆粒的浸潤(rùn)。而且，能量越高，聲學(xué)流的速度越快，硅片表面被帶走的顆粒也隨之增多反應(yīng)速率也會(huì)升高，這可降低反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)，也可以降低化學(xué)液的濃度。隨著頻率升高，空洞現(xiàn)象的閥值會(huì)升高，所以兆聲不會(huì)像超聲一樣會(huì)產(chǎn)生氣泡而損傷硅片表面。

而根據(jù)超聲頻率的高低對(duì)應(yīng)的去除污染物顆粒大小的能力，選用的頻率見(jiàn)表1。

3 兆聲波清洗技術(shù)的特點(diǎn)

（1）美國(guó)VEＲTEQ公司的M.Olesen.Y.Fan等人研究發(fā)現(xiàn)，兆聲技術(shù)有如下特點(diǎn)。

能大大降低邊界層的厚度，使其具有清除深亞微米顆粒的能力，可滿足現(xiàn)行工藝以及0.1μm（線寬）技術(shù)對(duì)清洗工藝的需求。有兆聲時(shí)邊界厚度的對(duì)比（見(jiàn)圖2）。

（2）可以極大的提高清洗效率，從圖3有無(wú)兆聲時(shí)的清洗效率對(duì)比圖中可以看到，當(dāng)兆聲關(guān)閉時(shí)，用30s的時(shí)間清洗效率只能達(dá)到20%，有兆聲時(shí)，只需10s的時(shí)間清洗效率就可達(dá)到99.99%。

（3）由于兆聲波清洗可以使用稀釋倍數(shù)大的化學(xué)液，從而大大減少了化學(xué)藥品的用量和消耗，降低了清洗工序的工藝成本，有效減少了化學(xué)液的污染，保護(hù)環(huán)境。圖3是在極低濃度的化學(xué)液中有無(wú)兆聲的清洗效果對(duì)比圖。

由于兆聲波清洗具備以上諸多優(yōu)點(diǎn)，因此使得兆聲波清洗很快成為硅片清洗行業(yè)中廣泛應(yīng)用于去除微細(xì)顆粒的重要手段。

4 兆聲波清洗技術(shù)在清洗設(shè)備中的應(yīng)用

結(jié)合常規(guī)的濕法清洗工藝開(kāi)發(fā)出適合相關(guān)工藝階段的兆聲清洗設(shè)備，按照這些設(shè)備的不同結(jié)構(gòu)，大體可分為兩類，一類是融匯在濕法清洗機(jī)兆聲清洗槽或兆聲漂洗槽，它們作為設(shè)備的一部分，只完成單個(gè)的清洗或漂洗過(guò)程。另一類則是以獨(dú)立的設(shè)備形式出現(xiàn)。這就是兆聲清洗機(jī)，該種設(shè)備通常配備兩個(gè)槽體，一個(gè)清洗槽和一個(gè)沖洗槽，清洗槽是在兆聲環(huán)境下用化學(xué)液來(lái)去除硅片表面的微細(xì)顆粒及化學(xué)污染物等，沖洗槽則是對(duì)清洗完的硅片用去離子水進(jìn)行沖洗，從而達(dá)到生產(chǎn)需要的潔凈度。

但是由于兆聲傳播是一種介質(zhì)傳播，聲音傳播中的能量會(huì)轉(zhuǎn)化成介質(zhì)的動(dòng)能，因此在使用兆聲清洗的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生兆聲能量的衰減。導(dǎo)致能量衰減的因素，首先是兆波的反射，如圖4所示。

兆聲能量的衰減可通過(guò)以下公式計(jì)算：

衰減系數(shù)γ可表示為：γ=γ吸收+γ分散；γ分散在液體中，不在計(jì)算內(nèi)。在水液體中，γ吸收系數(shù)（dB/m）=0.2F2（MHz）。

由此計(jì)算可得，在頻率為950kHz時(shí)，衰減度約為0.002dB/m；在頻率為40kHz時(shí)，衰減度約為0.000003dB/m，在水液體中，兆聲波衰減約為低頻超聲波衰減的1000倍，如圖5所示。因此，在兆聲清洗中，液位不能超過(guò)500mm。而在低頻超聲波中，超聲波能量可傳至（1.5～2）m高。

安裝時(shí)，石英缸底部有一定傾斜角度更利于高頻兆聲波的傳播，由圖7中角度與聲壓的關(guān)系可知，當(dāng)θ=2°時(shí)，最有利于兆聲波的傳播。

由于聲波傳播時(shí)一種介質(zhì)傳播，因此在不同的頻率下石英缸作為傳遞介質(zhì)，它的厚度也對(duì)兆聲的傳播有一定影響。

通過(guò)下面公式可以計(jì)算出不同介質(zhì)中聲波的傳播率D：

從圖8可見(jiàn)，當(dāng)厚度t=3mm時(shí)，兆聲波在石英中具備更好的傳播率。

兆聲發(fā)生器在石英循環(huán)溢流槽中的安裝原理見(jiàn)圖9。

5 兆聲清洗技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

由于兆聲波能去除硅片表面的微小顆粒，并且不會(huì)對(duì)硅片表面造成損傷，近幾年兆聲波清洗被大量的應(yīng)用在清洗工藝中。兆聲波用在SC－1中，可提高去除顆粒尤其是小顆粒的效果；用在DHF，臭氧水、純水中都能起到增強(qiáng)清洗效果的作用。目前兆聲清洗技術(shù)被廣泛應(yīng)用于液晶、手機(jī)鏡片、光學(xué)器件照相機(jī)鏡頭制造業(yè)，汽車、摩托車制造業(yè)，電子、微電子、電子電器元器件制造業(yè)，五金業(yè)、機(jī)械的零件業(yè)，航天、航空清洗精密零部件業(yè)，鐘表、眼境、珠寶制造業(yè)，家電產(chǎn)品制造業(yè)，電鍍業(yè)，鐵路機(jī)車造業(yè)等各個(gè)行業(yè)。（轉(zhuǎn)）

具體應(yīng)用涉及：

• 帶圖案或不帶圖案的掩模版和晶圓片

• Ge, GaAs以及InP晶圓片清洗

• CMP處理后的晶圓片清洗

• 晶圓框架上的切粒芯片清洗

• 等離子刻蝕或光刻膠剝離后的清洗

• 帶保護(hù)膜的分劃版清洗

• 掩模版空白部位或接觸部位清洗

• X射線及極紫外掩模版清洗

• 光學(xué)鏡頭清洗

• ITO涂覆的顯示面板清洗

• 兆聲輔助的剝離工藝

隨著氮?dú)獍l(fā)生器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，公司為了自己的產(chǎn)品更有特色，開(kāi)始開(kāi)發(fā)氮?dú)獍l(fā)生設(shè)備的更多新的技術(shù)。而氮?dú)獍l(fā)生器的氣體分離技術(shù)就是各公司研究的重心。該儀器用膜分離技術(shù)和變壓吸附技術(shù)來(lái)生產(chǎn)氮?dú)?，如果顧客?duì)某一種技術(shù)青睞有加，可以根據(jù)客戶的喜好來(lái)推薦合適的型號(hào)。但是，對(duì)于某些特定的應(yīng)用設(shè)備，使用其中的一種分離技術(shù)比另一種更有優(yōu)勢(shì)。
    膜分離技術(shù)：讓壓縮空氣通過(guò)中空纖維膜，當(dāng)空氣通過(guò)膜的時(shí)候，空氣中的氧氣，二氧化碳和水蒸汽會(huì)通過(guò)中空纖維膜管道上的小孔，進(jìn)而排到大氣中去。在膜的出口，大尺寸的氮?dú)夥肿雍投栊詺怏w氬氣都收集起來(lái)，輸送到應(yīng)用設(shè)備。這種氮?dú)夥蛛x提取技術(shù)簡(jiǎn)單有效，無(wú)需任何移動(dòng)部件。分離提取出來(lái)的氮?dú)廨^高純度能達(dá)到99.5%。
    變壓吸附技術(shù)是通過(guò)固體介質(zhì)來(lái)分離氣體混合物中的單一組分，用變壓吸附技術(shù)來(lái)分離空氣中的氮?dú)猓璧墓腆w介質(zhì)是碳分子篩，碳分子篩對(duì)空氣中的氧氣選擇性吸附，從而在加壓的情況下分離了空氣中的氮?dú)夂脱鯕狻?br style="color: rgb(75, 75, 75); font-family: "Lucida Grande", "Lucida Sans Unicode", "Helvetica Neue", "Hiragino Sans GB", "Microsoft Yahei", sans-serif; font-size: 14px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);"/>    碳分子篩其實(shí)就是多孔疏松的棒狀碳顆粒，當(dāng)對(duì)填充滿了碳分子篩顆粒的氮?dú)饧兓芊庵谐淙雺嚎s空氣（主要成分是氮?dú)猓鯕夂投栊詺怏w氬氣和少量水汽）時(shí)，碳分子篩會(huì)吸附水汽，氧氣，但是，氮?dú)獠粫?huì)被吸附。這主要是因?yàn)榈獨(dú)夂脱鯕獾姆肿映叽绮灰粯?，碳分子篩顆粒上的小孔能讓分子尺寸小的氧氣進(jìn)入，卻不能讓氮?dú)膺M(jìn)入，因?yàn)榈獨(dú)獾姆肿映叽绱笥谘鯕猓粡亩?，氮?dú)夂脱鯕獗环蛛x開(kāi)了。
氮?dú)獍l(fā)生器中變壓吸附這一過(guò)程包含兩個(gè)步驟和階段：
1.吸附階段，壓縮空氣中氧氣，水汽，二氧化碳被碳分子篩柱子吸附，氮?dú)獗皇占鸷蛢?chǔ)藏起來(lái)。
2.重生階段，將碳分子篩柱的壓力釋放到大氣中去，吸附了氧氣，二氧化碳，水汽的碳分子篩顆粒釋放掉吸附的氧氣，二氧化碳和水汽，從而為下一次吸附做好準(zhǔn)備。
    變壓吸附這一個(gè)過(guò)程需要維持一個(gè)穩(wěn)定的溫度，這個(gè)溫度通常情況下和實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度接近（20-25℃）。變壓吸附技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的氮?dú)?，純度較高能達(dá)到99.999%，純度越高，生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗的空氣就越多。
    變壓吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)來(lái)生產(chǎn)氮?dú)?，各有利弊。具體使用哪種方法來(lái)生產(chǎn)氮?dú)庖Q于應(yīng)用和流速要求。在市面上，某些人說(shuō)氮?dú)饽ず吞挤肿雍Y是消耗品，需要定期更換，這是不對(duì)的。如果用戶的除油和除水過(guò)濾器效果不佳，碳分子篩和氮?dú)饽さ姆蛛x效果會(huì)隨著使用年限的增加而慢慢失效。

近來(lái)，盡管動(dòng)力電池快充技術(shù)在快速發(fā)展，但充電時(shí)間，效率和壽命焦慮依然是全 球范圍內(nèi)使用電動(dòng)車的主要焦慮。鋰離子電池以高能量密度和長(zhǎng)壽命成為電動(dòng)車的主要能源。當(dāng)前，有幾種方式來(lái)控制快充條件下的電池健康狀態(tài)。本文提出了充電協(xié)議的清晰分類，將快充協(xié)議分為功率管理協(xié)議，依賴于對(duì)電流，電壓和電池溫度控制的熱管理協(xié)議，以及依賴于鋰離子電池材料物理修飾和化學(xué)結(jié)構(gòu)的材料層面的充電協(xié)議。并分析了每種快充協(xié)議的要求，優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

Fig 1 電動(dòng)汽車(EV)研究路線圖

鋰離子電池不同層級(jí)對(duì)快充的影響

材料-電極-電池層級(jí)對(duì)快充的影響

鋰離子電池快充協(xié)議

快充協(xié)議的目的是降低充電時(shí)間，優(yōu)化效率和循環(huán)壽命，降低充電損失。消除大倍率充電和深度放電所導(dǎo)致的活性物質(zhì)損失，電極表面的SEI膜重整，內(nèi)部溫度變化和減小容量損失。

Fig 2 鋰離子電池主要快充充電協(xié)議類型

Fig 3主要快充協(xié)議的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)

 恒電流恒電位充電協(xié)議

CC-CV 作為傳統(tǒng)的充電協(xié)議，其示意圖如Fig 4 所示，即恒電流充到指定電位后，在截止電壓下持續(xù)恒壓充電至電流降低為0.1C 或0.01 C。CC-CV的主要問(wèn)題是充電時(shí)間較長(zhǎng)，且CV恒壓過(guò)程會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

Fig 4 恒電流-恒電位充電(CC-CV)示意圖

多步恒電流(MCC) 充電協(xié)議種類

Fig 5 多步恒電流(MCC) 充電協(xié)議種類

(a) 充電電流多步變換

(b) 混合技術(shù)(HT) 

(c) 條件隨機(jī)變化技術(shù) (CRT)

(d) 多步恒電流超快充技術(shù) (ML MCC-CV)

MCC充電協(xié)議是通過(guò)多步的變換的恒電流進(jìn)行充電，作為目前最 具潛力的超快充技術(shù)，有利于縮短充電時(shí)間，同時(shí)降低電池的衰減和能量損失，并提高效率，降低產(chǎn)生的熱，避免析鋰和過(guò)充等，但是，MCC充電協(xié)議需要對(duì)電池內(nèi)部的電路進(jìn)行全面準(zhǔn)確評(píng)估后才能有效進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因此，MCC的開(kāi)發(fā)需要直流和交流阻抗技術(shù)組合使用。

熱管理協(xié)議

Fig 6 熱管理協(xié)議

恒溫-恒壓充電協(xié)議示意圖

熱管理充電協(xié)議依賴于對(duì)環(huán)境溫度和電池溫度的控制，溫度作為影響電池老化非常重要的因素, 一種新的快充協(xié)議基于恒溫很恒壓(CT-CV) 如Fig 所示。CTCV基于施加2C電流，然后電流指數(shù)衰減至1C ,當(dāng)電壓到達(dá)4.2V時(shí)，電流開(kāi)始衰減至0.1C。為了維持溫度恒定，采用PID進(jìn)行溫度控制。

脈沖電流充電協(xié)議(PCC)

Fig 7 脈沖充電電流示意圖

Fig 8 脈沖電流充電協(xié)議

(a) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議-固定占空比

(b) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議-變化占空比

(c) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議-衰減電流

(d) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議高-低電流變化

(e) 不同的電壓脈沖

PCC 協(xié)議依賴于控制負(fù)載的循環(huán)，頻率和充電脈沖的幅值等，PCC有利于縮短充電時(shí)間，低溫條件下加熱電池，抑 制鋰析出，增加功率轉(zhuǎn)換，有利于消除濃差極化。缺點(diǎn)是控制器要求極其復(fù)雜，難度很高。

結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上分析，功率控制協(xié)議，由于充電時(shí)間短，發(fā)熱量低，效率高，避免鋰析出等優(yōu)勢(shì)，成為目前鋰離子電池快充最 具潛力的方法之一，由于其波形的復(fù)雜性，對(duì)于溫度的監(jiān)測(cè)，析鋰的有效評(píng)價(jià)等以及鋰離子電池內(nèi)部等效電路的全面分析，對(duì)于所使用的開(kāi)發(fā)設(shè)備提出巨大挑戰(zhàn)。多步電流法及脈沖電流快充協(xié)議，測(cè)試設(shè)備需要具備以下能力。

參考文獻(xiàn)

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2016年8月11日，上海光譜召開(kāi)“高性能原子吸收光譜儀生產(chǎn)樣機(jī)定型會(huì)”。來(lái)自公司市場(chǎng)，銷售，售后，工藝，生產(chǎn)等部門(mén)相關(guān)人員以及德國(guó)技術(shù)顧問(wèn)，質(zhì)量顧問(wèn)，亞太代表處、中東代表處經(jīng)理及售后工程師參加了會(huì)議。公司技術(shù)顧問(wèn)葛海德先生介紹了產(chǎn)品性能，功能，與國(guó)際知名產(chǎn)品的性能水平對(duì)比，以及下一步努力的目標(biāo)。與會(huì)代表基于各自部門(mén)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品定型發(fā)表各自見(jiàn)解和建議。會(huì)議在熱烈的掌聲中通過(guò)了產(chǎn)品定型建議。十年磨一劍，一款具有國(guó)際一線品牌的高性能原子吸收光譜儀商品化產(chǎn)品即將在金色的秋天，與國(guó)內(nèi)外用戶見(jiàn)面！

今年十月，上海慕尼黑生化儀器展Analytica China 2016期間，上海光譜將召開(kāi)“新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)”以及“新產(chǎn)品技術(shù)交流會(huì)”，敬請(qǐng)期待！