Webinar

在运输行业减少碳排放以应对气候变化的努力中，锂电池技术至关重要。然而，改善电池化学表现的实际应用仍然受到限制，这是由于我们对电池中复杂的界面和结构的理解仍很有限。这些亟待研究的结构之一是固体-电解质相界面（SEI），它是存在于电池负极（阳极）上的钝化层。通常认为SEI是电池中“最重要但对其了解最少”的结构，它控制着阳极的稳定性和可循环性能。但由于SEI对空气、水分以及电子辐照的敏感性，往往难以通过电子光学方法，例如透射电镜（TEM）对其在纳米尺度上进行研究。

得益于近来冷冻透射电镜在材料科学领域的发展，我们现在能够在TEM中对Li基电池材料进行成像，并避免副反应和电子束损伤的发生，对SEI的化学组成和纳米结构实现可视化呈现并能够与电池性能表现直接关联起来，为电池的电化学反应和老化现象提供了全新视角。在本次报告中，William Huang 着重介绍了他运用冷冻电镜对下一代硅和金属锂阳极中的 SEI 特性与失效模型进行研究的工作情况。

光是我们日常生活中无处不在而又非常关键的物理现象。光赋予我们看见东西的能力，使近乎瞬时的全球通讯成为可能，同时光也是构成地球的食物链基础的光合作用有机体的唯一能量来源。在世界各处，科学家和工程师正在不断推动运用光的能力极限，构建下一代光学技术，实现诸如超快光学计算机、自动驾驶汽车、快速医疗诊断，甚至于应对全球气候危机。

在本次网络研讨会中，来自斯坦福大学的 Dayne Swearer 博士向大家介绍了光学耦合电子显微术，运用 Gatan 的 Vulcan 阴极荧光样品杆在标准电子显微镜中实现光的引入和收集。经由这一技术，我们能够在光照条件下，以电镜所能提供的成像和谱学分辨率对材料的结构动态行为进行表征。

In this webinar, the second in our series on Cathodoluminescence, we discuss how simultaneous measurement of wavelength and direction can be used to reveal the light extraction and color rendering of a display device (in this case micro-LED array) as a function of viewing angle.

基于 CMOS 技术的新型 TEM 相机所产生的数据，其体量有可能大到无法以人工的方式去分析其中的每一帧原始数据。若我们以高时间分辨率、高空间分辨率进行数据采集，那么在一次电镜表征中就可能产生数百 GB 的原始数据，这一情形并不罕见。对此，我们面临的一个关键挑战在于如何从完整的原始数据集中搜寻并提取出包含了对我们有用信息的最小数据子集，从而进一步进行更为详细的分析，最终获取科学结论。同时，如何消除或减轻数据中的某些阻碍或掩盖了样品真实结构和动态行为的不利影响因素，例如样品的漂移和数据噪声，也是同样重要的挑战。

Gatan Microscopy Suite^® (GMS)，或 DigitalMicrograph® 软件提供的默认工具，以及脚本编写能力，能够帮助我们对成像数据进行处理和可视化。软件中的 IS Player 模块提供了针对原位成像数据流的各种处理工具。在本次网络研讨会中，通过对两组原位数据集的处理，演示了 IS Player 包含工具的处理能力；同时也会分享一系列使用窍门和技巧来帮助最大程度发挥这些内置工具的效用，并通过脚本编写实现这些内置功能的扩展。研讨会主题包括如下内容：

1. 使用新型Gatan K3 IS直接探测相机的示例，从软材料成像到复杂材料界面中4D-STEM的特殊应用。Gatan K3 IS的性能允许以高时间分辨率在计数模式下获取原位成像和4D STEM数据。
2. EDAX全新推出的直接电子检测EBSD探测器Clarity，可达到单电子检测程度，并可获取极其清晰的衍射花样，扩展EBSD分析领域的应用，尤其是在电子束流敏感材料及变形材料的表征方面有极大的提升。

K3 IS 直接探测相机用途广泛，在对材料反应的原位表征中能够轻松无障碍的在低剂量和高速成像之间切换。K3 IS 相机的大视野能够在诸如环境电镜中特定温度下对纳米颗粒的相变研究，电池阳极的锂化过程，以及在原位表征过后对纳米线运用 4D STEM 进行应变分布等应用中带来优势。此外，低剂量表征能够与针对包括电池电极/电解液、金属有机框架结构等在内的电子束敏感材料的冷冻成像技术互相结合。电子束敏感环境成像能够充分利用 K3 IS 这一先进相机的实时帧平均功能，在采集外场刺激施加前浏览样品，同时相机的“回看”功能能够防止关键图像的丢失。本次网络研讨会将通过一系列的材料体系和反应，凸显 K3 IS 相机的原位和低剂量成像功能及其广泛用途和易用界面。

我们的工作集中在原位研究上，细节将着重讨论快速反应和电子束敏感材料。

主讲人

Katherine Jungjohann, Ph.D., Center for Integrated Nanotechnologies, Sandia National Laboratories

John Watt, Ph.D., Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory

Electron energy-loss spectrum imaging is well established as a powerful tool for materials analysis. The wealth of information available beyond simple composition, coupled with high signal collection efficiency in next-generation imaging filters makes this technique particularly advantageous for advanced analysis and mapping.