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摘要：开发了一种无需将样品暴露在大气中即可将其运送到透射电子显微镜（TEM）上、用于加热原位观察的TEM样品架，并成功地在三个维度上捕获了平均粒径为150nm的铜纳米颗粒的烧结过程。

关键词：纳米颗粒、烧结、四维测量、电子束剂量、噪声处理

要点

•对材料开发和稳定性评估所需的材料纳米结构热激活过程进行了可视化

•首次实现了粉末烧结过程的纳米级四维（三维空间+时间）测量

•通过促进基于实测的制造业的DX化，有望大幅降低开发成本

当颗粒被加热时，颗粒在低于熔点的温度下结合在一起的现象称为烧结，其广泛用于人们周围的各种产品，包括陶器。在最先进的制造业现场，例如通过将细化到纳米尺寸的铜颗粒涂布在电子电路板上烧结，可以制作出薄而轻的电子电路。相比肉眼可见的微米至毫米大小的颗粒，在更低的温度下即使烧结少量的纳米颗粒也能发挥出其功能，因此，作为一种能够满足未来制造业需求（如节约资源、低成本和低环境负荷）的材料，纳米颗粒备受关注。由于纳米材料有望具有普通材料所不具备的性能和特性，因此建立此类材料的分析技术将有助于发现进一步技术创新的种子。

此次，研究小组开发了一种无需将样品暴露在大气中即可将其运送到透射电子显微镜（TEM）上、用于加热原位观察的TEM样品架，并成功地在三个维度上捕获了平均粒径为150nm的铜纳米颗粒的烧结过程。

而且，通过将观察期间照射的电子束剂量降低到至今为止报道的三维观察中的最低水平，避免了由于电子束照射引起的样品污染。当电子束剂量降低时，图像中的噪声变得明显，但通过独特地组合一系列图像处理，包括应用噪声滤波器和进行三维可视化等，实现了铜纳米颗粒烧结的形态随时间变化的三维可视化，即在三维空间中添加时间变化的四维测量。

纳米颗粒烧结过程的纳米级四维测量是本研究取得的首个成果。

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使用透射电子显微镜首次对纳米颗粒烧结进行四维测量