تأسست هذا العمل من قبل مؤسسة البحوث الألمانية (DFG) (العقد CH 943/2-1). فإن الكتاب أود أن أشكر فولفغانغ Dittus، وستيفان Paetel من ZENTRUM FÜR Sonnenenergie الوطنيون Wasserstoff-Forschung بادن فورتمبيرغ لإعداد طبقة امتصاص CIGS لهذا العمل.

1. CIGS طبقة ترسب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفل امانات 500 نيوتن متر من الموليبدينوم (طبقة الاتصال مرة أخرى) في الصعود إلى 3 مم الصودا الجير الركيزة الزجاج (SLG). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شارك في تتبخر 2 ميكرون من CIGS في CIGS متعدد المراحل مضمنة عملية 24. وCIGS الحصول أودعت طبقة على مو الاتصال مرة أخرى هو مبين في الشكل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس تركيبة لا يتجزأ من طبقة CIGS بواسطة الأشعة السينية مضان الطيفي (XRF). ويرد تكوين CIGS تم الحصول عليها في الجدول رقم 1. </li></ol> 2. موقع المحدد عينات تلفيق للتحليل APT <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع مو شبكة TEM إلى نصفين من أجل الحصول على صف واحد من عدة دبابيس، كونها الدعم للعينات في وقت لاحق. تحميل نصف الشبكة TEM على حامل وتفتق نهايات المسامير التي كتبها بالكهرباء في 5 بالوزن. ٪ هيدروكسيد الصوديوم وصولا الى قطر الحافة &lt;2 ميكرون. العملية يمكن أن تكون معقولة السيطرة عليها باستخدام المجسام. ثم تحميل شبكة electropolished على ر مالك آخرهو الأمثل قبعة لFIB متتابعة، TEM، EBSD، وتوصيف APT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طاحونة اثنين من الخنادق في الأغشية الرقيقة CIGS باستخدام FIB للحصول على تقويض (الشكل 2A). جعل أول خالية من قطع على الجانب الأيسر من قطعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق مياداة مجهرية لشريحة عن طريق إيداع لحام PT بواسطة ايون شعاع يسببها ترسيب الأبخرة الكيميائية. ثم، وجعل قطع النهائي مجانا على موقع المعاكس ورفع خارجا قطعة قائمة بذاتها (الشكل 2B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع الآن دبابيس حادة من TEM مو نصف الشبكة إلى إسفين (2-3 ميكرون في القطر) وجود مشترك جيدة لاستخراج قطعة. تركيب قطعة على دبابيس باستخدام حزب العمال ترسب (الشكل 2C). جعل خفض تتردد في الحصول أخيرا سوى جزء صغير من قطعة (حوالي 2 ميكرومتر) على رأس دبوس مو. تحميل بعد ذلك صاحب الشبكة رأسا على عقب وملء الفجوة بين دبوس مو وقطعة شنت مع حزب العمال. متابعة نفس الإجراء مع قطعة المتبقية. لمزيد من التفاصيل حول رفع المغادرةالإجراء، يمكن للقارئ أن التشاور مع المراجع التالية 18،25. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الشبكة في وضع مستقيم وتنظيف المقطع العرضي للقطعة (اختيار الموقع مع أرق حزب العمال لحام) باستخدام الجهد المنخفض وشعاع المتسارع الحالي (5 كيلو فولت و&lt;50 PA) في FIB. وهكذا واحد يحصل على سطح أملس وتلوث أقل نظرا لجا + غرس، وهو مطلوب لقياسات EBSD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من قياس EBSD أجريت على المقطع العرضي اختيار غيغابايت من الفائدة. اتجاه GB يفضل أن تكون متعامدة مع الاحترام لاتجاه التحليل في تحقيق ذرة (Z-محور) للحد من تأثير التكبير المحلية 26، والذي يوصف أكثر بالتفصيل في جزء المناقشة. يتم تمييز منطقة مناسبة مع GB في الشكل 2D. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء الطحن الحلقي في منطقة GB اختيارها في الخطوة 2.6) لتشكيل طرف حاد. دائرة نصف قطرها من انحناء ينبغي أن يكون كافيا الصغيرة (&lt;100 نانومتر) لمزيد من TEM investigatالأيونات. للوصول إلى هذا الهدف، والحد من القطر الداخلي للنمط طحن الحلقي خطوة خطوة (2E الشكل) وتصور بصورة متزامنة غيض تشكيل بواسطة الإلكترون الثانوية (SE). وهكذا يمكن للمرء أن تصحيح التحولات شعاع أو ضبط نمط الطحن لإزالة المخالفات على الطرف مثل تموج أو إعادة الترسب من المواد القادمة من مختلف تفل المحاصيل، والتظليل الآثار وغيرها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توطين الموقف الدقيق للباريه فيما يتعلق قمة غيض باستخدام أداة TEM (انظر الشكل 2F)، مع العلم أنه بالمقارنة مع غيرها من المواد (مثل السبائك الفائقة) في CIGS باريه تكون غير مرئية في SEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معرفة على وجه التحديد حيث يقع GB داخل غيض APT، نقل العينة إلى FIB والاستمرار في طاحونة العينة إلى وضعه غيغابايت كحد أقصى 200 نانومتر أدناه قمة الحافة. في هذه المرحلة، ويتم الطحن في كيلو فولت منخفض جدا (5 كيلو فولت) والتيار المنخفض (&lt;50 باسكال). في الواقع، والهدف هو ليس فقط لتوطين GB أقرب ريا قمة من غيض، ولكن أيضا للحد من الضرر عليه + من طرف APT خلال هذا الإجراء. وفي نفس الوقت لطحن كيلوفولت منخفض، تصور شكل غيض APT في SEM والسيطرة على كمية من المواد التي يجب إزالتها من على قمة الطرف (الشكل 2G). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل العينة مرة أخرى إلى TEM والتحقق من موقف GB فيما يتعلق قمة الحافة. جعل صورة عامة عن العينة (الشكل 2H) للحصول على معرفة دقيقة عن موقف GB، تطور قطر العينات والنصف عرقوب الزاوية. وهذا أمر ضروري لتحقيق إعادة البناء الأمثل للبيانات APT. وعلاوة على ذلك، استخدم تكبير منخفضة وانخفاض مرات التعرض للتقليل من شعاع الإلكترون الأضرار التي يسببها التلوث وC والتي يمكن أن تؤدي إلى أعلى معدل الفشل في قياسات APT. </li></ol> 3. تحليل APT في CAMECA LEAP 3000X نظام HR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل عينة في عنبر APTإيه. ثم، تحميل عفريت العينة في واحدة من أربعة دوارات المتاحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج دائري يحتوي على عفريت عينة داخل قفل تحميل وبدء ضخ القفل الحمل. عندما الفراغ داخل قفل الحمل هو ~ 10 -7 عربة، إدراج دائري داخل غرفة عازلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد انتظار كاليفورنيا. 1 ساعة لاستعادة فراغ في غرفة عازلة (~ 7x10 -9 عربة)، ونقل عينة من غرفة المخزن المؤقت إلى غرفة التحليل الرئيسي. يتم ذلك مع قضيب نقل الأفقي، الذي هو جهاز تشغيلها يدويا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل البدء في قياس داخل APT، يبرد في درجة الحرارة إلى 60 درجة حرارة منخفضة K. هذا سوف تجنب انتشار الذرات على سطح العينة أثناء التحليل. ونلاحظ هنا أن 60 K هي درجة الحرارة مجموعة وليس قياس درجة الحرارة الحقيقية على الطرف APT، الذي ينبغي أن يكون أعلى نظرا لحرارة الليزر للعينة. على النحو الذي اقترحه كيلوج وآخرون. 27، هذا درجات الحرارةويمكن تقدير تلح من قبل مع مراعاة النسبية المسؤول عن دولة النسبة. لسوء الحظ، في هذا العمل درجة الحرارة الحقيقية للنصائح ولا يمكن حساب ذلك أساسا بسبب تبخر مجال المواد CIGS غير معروف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتجرى التجارب APT في وضع ليزر باستخدام الليزر الأخضر مع طول موجة من حوالي 532 نانومتر و 12 psec طول النبض. </li></ol> 4. إعادة بناء البيانات APT <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح ملف RHIT (البيانات الأولية التي تم الحصول عليها مباشرة بعد القياسات APT) مع التصور CAMECA والمتكاملة وبرامج التحليل (IVAS 3.6.2) 28 تستخدم عادة لإعادة بناء الخريطة 3D. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ إعادة بناء الخريطة 3D باستخدام الخطوات الثمانية التالية 28: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 1 - الإعداد الذي هو جزء للقراءة فقط إعطاء كل التفاصيل حول طبيعة ومحتوى الدراسة المحددة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 2 - حدد نطاق تسلسل أيون. وتعرف هذه الخطوة على نطاق ايون تسلسل النسبي لعينةالجهد التي سيتم اختيارها في البيانات إعادة بناء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 3 - اختر كاشف ROI. هذه الخطوة تعطي الفرصة لإزالة أيونات تقع خارج كاشف العائد على الاستثمار (أسود القطع الناقص على الرسم البياني حدث كاشف). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 4 - التصويبات TOF. هذه الخطوة يحسب الجهد، والوقت من الطيران (TOF)، وبلاناريتي من كاشف (&#39;عاء تصحيح&#39;) تصويبات للتحليل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 5 - معايرة الكتلة. يتم معايرة الموقف الذروة قياس الطيف الكتلي في تحليلها مع النظائر المعروف / تهمة الدول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 6 - أحداث مهمة أيون. في هذه الخطوة يتم تعيين قمم في الطيف الشامل لنطاقات النظائر عنصر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 7 - إعادة الإعمار. هذه الخطوة ينطبق احدة من ثلاث طرق إعادة الإعمار إلى البيانات التي حصل عليها: طريقة الجهد، وطريقة عرقوب الزاوية أو الطريقة طرف رفيعة. يتم استخدام آخر واحدة في الدراسة الحالية لإعادة بناء لدينا خارطة 3D. يتطلب هذا الأسلوب لSEM أو TEM صورة من منظمة الشفافية الدوليةع، كما هو مبين في الشكل 2G و 2H الشكل. يتم تعريف دائرة نصف قطرها طرف في أي نقطة في إعادة الإعمار من قبل الخطية بين سلسلة من النقاط المحددة في الصورة SEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوة 8 - تأكيد. في هذه الخطوة، يتم تحويل المعاينة التي تم إنشاؤها في علامة التبويب إعادة الإعمار إلى تحليل المحفوظة. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Stanbery, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper+indium+selenides+and+related+materials+for+photovoltaic+devices.">Copper indium selenides and related materials for photovoltaic devices.</a> Crit. Rev. Solid State. 27, 73-117 (2002).</li><li>Kemell, M., Ritala, M., Leskel&#228;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin+film+deposition+methods+for+CuInSe2+solar+cells.">Thin film deposition methods for CuInSe2 solar cells.</a> Crit. Rev. Solid State. 30, 1-31 (2005).</li><li>Kazmerski, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solar+photovoltaics+R&amp;D+at+the+tipping+point:+a+2005+technology+overview.">Solar photovoltaics R&amp;D at the tipping point: a 2005 technology overview.</a> J. Electron Spectrosc. 150 (2-3), 105-135 (2006).</li><li>Sadewasser, S., Glatzel, T., Schuler, S., Nishiwaki, S., Kaigawa, R., Lux-Steiner, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kelvin+probe+force+microscopy+for+the+nano+scale+characterization+of+chalcopyrite+solar+cell+materials+and+devices.">Kelvin probe force microscopy for the nano scale characterization of chalcopyrite solar cell materials and devices.</a> Thin Solid Films. 431-432, 257-261 (2003).</li><li>Jiang, C. S., Noufi, R., AbuShama, J. A., Ramanathan, K., Moutinho, H. R., Pankow, J., Al-Jassim, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+built-in+potential+on+grain+boundary+of+Cu(In,Ga)Se2+thin-films.">Local built-in potential on grain boundary of Cu(In,Ga)Se2 thin-films.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 3477-1-3477-3 (2004).</li><li>Abou-Ras, D., Koch, C. T., K&#252;stner, V., van Aken, P. A., Jahn, U., Contreras, M. A., Caballero, R., Kaufmann, C. A., Scheer, R., Unold, T., Schock, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grain-boundary+types+in+chalcopyrite-type+thin+films+and+their+correlations+with+film+texture+and+electrical+properties.">Grain-boundary types in chalcopyrite-type thin films and their correlations with film texture and electrical properties.</a> Thin Solid Films. 517, 2545-2549 (2009).</li><li>Nichterwitz, M., Abou-Ras, D., Sakurai, K., Bundesmann, J., Unold, T., Scheer, R., Schock, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+grain+boundaries+on+current+collection+in+Cu(In,Ga)Se2+thin-film+solar+cells.">Influence of grain boundaries on current collection in Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells.</a> Thin Solid Films. 517, 2554-2557 (2009).</li><li>Abou-Ras, D., Schorr, S., Schock, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grain+sizes+and+grain+boundaries+in+chalcopyrite-type+thin+films.">Grain sizes and grain boundaries in chalcopyrite-type thin films.</a> J. Appl. Cryst. 40, 841-848 (2007).</li><li>Niles, D. W., Al-Jassim, M., Ramanathan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+of+Na+and+O+impurities+at+grain+surfaces+of+CuInSe2+thin+films.">Direct observation of Na and O impurities at grain surfaces of CuInSe2 thin films.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 17, 291-296 (1998).</li><li>Rockett, A., Granath, K., Asher, S., Al Jassim, M. M., Hasoon, F., Matson, R., Basol, B., Kapur, V., Britt, J. S., Gillespie, T., Marshall, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Na+incorporation+in+Mo+and+CuInSe2+from+production+processes.">Na incorporation in Mo and CuInSe2 from production processes.</a> Sol. Energy. 59, 255-264 (1999).</li><li>Heske, C., Eich, D., Fink, R., Umbach, E., Kakar, S., van Buuren, T., Bostedt, C., Terminello, L. J., Grush, M. M., Callcott, T. A., Himpsel, F. J., Ederer, D. L., Perera, R. C. C., Riedl, W., Karg, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+Na+impurities+at+the+buried+CdS/Cu(In,+Ga)Se2+heterojunction.">Localization of Na impurities at the buried CdS/Cu(In, Ga)Se2 heterojunction.</a> Appl. Phys. Lett. 75, 2082-2084 (1999).</li><li>Braunger, D., Hariskos, D., Bilger, G., Rau, U., Schock, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Na+on+the+growth+of+polycrystalline+Cu(In,Ga)Se2+thin+films.">Influence of Na on the growth of polycrystalline Cu(In,Ga)Se2 thin films.</a> Thin Solid Films. 361, 161-166 (2000).</li><li>Cerezo, A., Godfrey, T. J., Sijbrandij, S. J., Smith, G. D. W., Warren, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+an+energy-compensated+three-dimensional+atom+probe.">Performance of an energy-compensated three-dimensional atom probe.</a> Rev. Sci. Instrum. 69, 49-58 .</li><li>Blavette, D., Bostel, A., Sarrau, J. M., Deconihout, B., Menand, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+atom-probe+for+three+dimensional+tomography.">An atom-probe for three dimensional tomography.</a> Nature. 363, 432-435 (1993).</li><li>Gault, B., Vurpillot, F., Vella, A., Gilbert, M., Menand, A., Blavette, D., Deconihout, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+femtosecond+laser+assisted+tomographic+atom+probe.">Design of a femtosecond laser assisted tomographic atom probe.</a> Rev. Sci. Instrum. 77, 043705-1-043705-8 (2006).</li><li>Kelly, T. F., Miller, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atom+probe+tomography.">Atom probe tomography.</a> Rev. Sci. Instrum. 78, 031101-1-031101-20 (2007).</li><li>Thompson, K., Lawrence, D., Larson, D. J., Olson, J. D., Kelly, T. F., Gorman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+site-specific+specimen+preparation+for+atom+probe+tomography.">In situ site-specific specimen preparation for atom probe tomography.</a> Ultramicroscopy. 107 (2-3), 131-139 (2007).</li><li>Cadel, E., Barreau, N., Kessler, J., Pareige, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atom+probe+study+of+sodium+distribution+in+polycristalline+Cu(In,Ga)Se2+thin+film.">Atom probe study of sodium distribution in polycristalline Cu(In,Ga)Se2 thin film.</a> Acta Material. 58, 2634-2637 (2010).</li><li>Schlesiger, R., Oberdorfer, C., W&#252;rz, R., Greiwe, G., Stender, P., Artmeier, M., Pelka, P., Spaleck, F., Schmitz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+laser-assisted+tomographic+atom+probe+at+M&#252;nster+University.">Design of a laser-assisted tomographic atom probe at M&#252;nster University.</a> Rev. Sci. Instr. 81, 043703 (2010).</li><li>Cojocaru-Mir&#233;din, O., Choi, P., Abou-Ras, D., Schmidt, S. S., Caballero, R., Raabe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+grain+boundaries+in+Cu(In,Ga)Se2+films+using+atom-probe+tomography.">Characterization of grain boundaries in Cu(In,Ga)Se2 films using atom-probe tomography.</a> IEEE J. Photovolt. 1 (2), 207-212 (2011).</li><li>Cojocaru-Mir&#233;din, O., Choi, P., Wuerz, R., Raabe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic-scale+characterization+of+the+CdS/CuInSe2+interface+in+thin-film+solar+cells.">Atomic-scale characterization of the CdS/CuInSe2 interface in thin-film solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 98, 103504-1-103504-3 (2011).</li><li>Couzinie-Devy, F., Cadel, E., Barreau, N., Arzel, L., Pareige, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atom+probe+study+of+Cu-poor+to+Cu-rich+transition+during+Cu(In,Ga)Se2+growth.">Atom probe study of Cu-poor to Cu-rich transition during Cu(In,Ga)Se2 growth.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 232108-1-232108-3 (2011).</li><li>Voorwinden, G., Jackson, P., Kniese, R., Powalla, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-line+Cu(In,Ga)Se2+co-evaporation+process+on+30+cm+x+30+cm+substrates+with+multiple+deposition+stages.">In-line Cu(In,Ga)Se2 co-evaporation process on 30 cm x 30 cm substrates with multiple deposition stages.</a> , 2115-2118 (2007).</li><li>Miller, M. K., Russell, K. F., Thompson, K., Alvis, R., Larson, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+atom+probe+FIB-based+specimen+preparation+methods.">Review of atom probe FIB-based specimen preparation methods.</a> Microscopy Microanal. 13 (6), 428-436 (2007).</li><li>J, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+image+distortions+in+3DAP.">Modeling image distortions in 3DAP.</a> Microscopy and Microanalysis. 10 (3), 384-390 (2008).</li><li>Kellog, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+the+field+emitter+temperature+during+laser+irradiation+in+the+pulsed+laser+atom+probe.">Determining the field emitter temperature during laser irradiation in the pulsed laser atom probe.</a> J. Appl. Phys. 52, 5320 (1981).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> IVASTM 3.6.2 User Guide 2012. , (2012).</li><li>Persson, C., Zunger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compositionally+induced+valence-band+offset+at+the+grain+boundary+of+polycrystalline+chalcopyrites+creates+a+hole+barrier.">Compositionally induced valence-band offset at the grain boundary of polycrystalline chalcopyrites creates a hole barrier.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 211904-1-211904-3 (2005).</li><li>Zhang, S. B., Wei, S. -. H., Zunger, A., Katayama-Yoshida, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defect+physics+of+the+CuInSe2+chalcopyrite+semiconductor.">Defect physics of the CuInSe2 chalcopyrite semiconductor.</a> Phys. Rev. B. 57, 9642-9656 (1998).</li><li>Cahn, J. W., Johnson, W. C., Blakely, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Interfacial Segregation. , 3-23 (1979).</li><li>Miller, M. K., Jayaram, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+factors+affecting+analysis+in+atom+probe.">Some factors affecting analysis in atom probe.</a> Surf. Sci. 266, 458-462 (1992).</li><li>Wuerz, R., Eicke, A., Kessler, F., Paetel, S., Efimenko, S., Schlegel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CIGS+thin-film+solar+cells+and+modules+on+enamelled+steel+substrates.">CIGS thin-film solar cells and modules on enamelled steel substrates.</a> Sol. Energy. 100, 132-137 (2012).</li><li>De Geuser, F., Lefebvre, W., Danoix, F., Vurpillot, F., Forbord, B., Blavette, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+reconstruction+procedure+for+the+correction+of+local+magnification+effects+in+three-dimensional+atom-probe.">An improved reconstruction procedure for the correction of local magnification effects in three-dimensional atom-probe.</a> Surf. Interf. Anal. 39, 268-272 (2007).</li><li>Kingham, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+post-ionization+of+field+evaporated+ions:+A+theoretical+explanation+of+multiple+charge+states.">The post-ionization of field evaporated ions: A theoretical explanation of multiple charge states.</a> Surf. Sci. 116, 273-301 (1982).</li><li>Letellier, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Etude des joints de grains et interphases dans les superalliages Astroloy par microscopie electronique et tomographie atomique [dissertation]. , (1994).</li><li>Hoummada, I., Mangelinck, K., Chow, D., Lee, J., Bernardini, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Original+methods+for+diffusion+measurements+in+polycrystalline+thin-films.">Original methods for diffusion measurements in polycrystalline thin-films.</a> Defect and Diffusion Forum. 322, 129-150 (2012).</li></ol>

<p class="jove_content"&gt; الكتاب ليس لديهم ما يكشف.</p&gt;

في العمل الحالي، قدمنا ​​نتائج APT على HAGB عشوائية في CIGS، وهو مادة أشباه الموصلات مركب يستخدم لتطبيق الضوئية. وعلاوة على ذلك، لقد أظهرنا أيضا أن APT بالتزامن مع التقنيات التكميلية، مثل EBSD وTEM، هو أداة قوية لتوضيح خصائص العلاقة بين الهيكل والتكوين للخلايا الشمسية CIGS. للأ...

<html> وكانت خلايا الأغشية الرقيقة الشمسية على أساس أشباه الموصلات المجمع كالكوبايرايت التنظيم النحاس (IN، جا) سي 2 (CIGS) كمادة امتصاص قيد التطوير لأكثر من عقدين من الزمن بسبب الكفاءة العالية وصلابة إشعاع ومستقرة على المدى الطويل تكاليف الأداء، وانخفاض الإنتاج 1-3. يمكن أن تكون ملفقة هذه الخلايا الشمسية مع استهلاك المواد فقط قليلا بسبب خصائص مواتية البصري للطبقة امتصاص CIGS، وهي فجوة نطاقها المباشر وامتصاص عالية 1،2 معامل. الأفلام امتصاص قليلة فقط ميكرومتر في السمك كافية لتوليد photocurrent عالية. منذ مسارات انتشار حاملات الشحنة photogenerated إلى الأقطاب هي قصيرة نسبيا، وامتصاص CIGS يمكن أن تنتج في شكل الكريستالات. كفاءة الحد الأقصى لالنحاس (IN، جا) سي 2 (CIGS) الخلايا الشمسية التي تحققت حتى الآن هو 20.4٪ 4، والذي هو أعلى قيمة بين جميع خلايا الأغشية الرقيقة الشمسية. ove_content &quot;&gt; إلى إنشاء المزيد من الأغشية الرقيقة التكنولوجيا الضوئية CIGS، على حد سواء في الحد من تكاليف الإنتاج وتحسين كفاءة الخلايا الشمسية ضرورية. هذا الأخير هو تعتمد بشدة على البنية المجهرية والكيميائية تكوين طبقة امتصاص CIGS. اجهات الداخلية، في حدود الحبوب خاصة (باريه) ضمن امتصاص، ولعب دورا محوريا، لأنها يمكن أن تؤثر على النقل من حاملات الشحنة photogenerated. واحدة من القضايا التي لم تحل الرئيسية فيما يتعلق الخلايا الشمسية CIGS هي طبيعة حميدة من CIGS باريه، أي الكريستالات CIGS الأفلام امتصاص تسفر كفاءة الخلايا العالقة على الرغم من كثافة عالية من باريه وشعرية العيوب. درس العديد من الكتاب باريه في CIGS الأفلام الصف الشمسية مع الاحترام لخصائصها الكهربائية 5،6، حرف وmisorientation 7-9 وكذلك فصل الشوائب 10-13. ومع ذلك، لا صلة واضحة بين هذه propertiويمكن إنشاء ES حتى الآن. على وجه الخصوص، هناك نقص كبير في المعلومات المتعلقة التركيب الكيميائي المحلية ومحتوى الشوائب من باريه. في العقدين الماضيين، برزت اتوم دقق التصوير المقطعي (APT) باعتبارها واحدة من التقنيات الواعدة النانو التحليلية 14-17. حتى وقت قريب الدراسات APT من الخلايا الشمسية وقيدت إلى حد كبير من الصعوبات في عملية إعداد العينات وقدرة محدودة على تحليل مواد أشباه الموصلات باستخدام مجسات ذرة نابض الجهد التقليدية. وقد تم التغلب على هذه القيود إلى حد كبير في تطوير &#39;طريقة الرفع التدريجي&#39; على أساس مركزة شعاع أيون (FIB) صفائح 18 وإدخال ليزر نابض APT 16. وقد نشرت العديد من الصحف حول توصيف APT من الخلايا الشمسية CIGS 19-23، والتي تشجع بقوة لمزيد من التحقيقات. ويعطي هذا الورق توجيهي لكيفية دراسة داخلية أناnterfaces في CIGS الأغشية الرقيقة الخلايا الشمسية من قبل ذرة مسبار التصوير المقطعي تقنية.

atom probe tomography studies on the cu(in,ga)se2 grain boundaries

مقارنة مع التقنيات موجودة، ذرة مسبار التصوير المقطعي هو تقنية فريدة من نوعها قادرة على تميز كيميائيا الواجهات الداخلية في المقياس النانوي وفي ثلاثة أبعاد. في الواقع، APT تمتلك حساسية عالية (في حدود جزء من المليون) وقرار مكانية عالية (نانومتر الفرعية). وقد أجريت الجهود الكبيرة هنا أن يعد غيض APT الذي يحتوي على الحدود الحبوب المطلوب مع هيكل معروف. في الواقع، وإعداد العينات الخاصة بكل موقع باستخدام مجتمعة تركز أيون شعاع، والإلكترون حيود تشتت ارتدادي، وانتقال المجهر الإلكتروني ويرد في هذا العمل. هذا الأسلوب يسمح حدود الحبوب اختيارها مع هيكل معروف وموقعه في النحاس (IN، جا) سي 2 رقيقة الأفلام ليتم دراستها من قبل ذرة مسبار التصوير المقطعي. وأخيرا، نحن مناقشة مزايا وعيوب باستخدام ذرة مسبار التصوير المقطعي تقنية لدراسة حدود الحبوب في النحاس (IN، جا) سي 2 الخلايا الشمسية الرقيقة.

ويبين الشكل 3 وجهة نظر الجانب (شريحة XZ) خريطة عنصري من عشوائية عالية زاوية GB (HAGB) 28.5 ° - &lt;511&gt; الشبل اختيارها في الشكل 2 بواسطة طريقة إعداد مواقع محددة. شارك في فصل الصوديوم، البوتاسيوم، وO في HAGB CIGS تم تعيينها مباشرة باستخدام APT. هذه الشوائب تنتشر ?...

Watch this Scientific Journal Video about Atom Probe Tomography Studies on the CuIn,GaSe2 Grain Boundaries at JoVE.com

Atom Probe Tomography Studies on the CuIn,GaSe2 Grain Boundaries

في هذا العمل، ونحن تصف استخدام تقنية التصوير المقطعي ذرة مسبار لدراسة حدود الحبوب من طبقة امتصاص في الخلايا الشمسية CIGS. يتم تقديم وسيلة جديدة لإعداد التحقيق نصائح ذرة تحتوي على حدود الحبوب المطلوب مع هيكل المعروف أيضا هنا.

ذرة دقق دراسات التصوير المقطعي على النحاس (IN، جا) سي<sub&gt; 2</sub&gt; حدود الحبوب

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the ...

atom-probe-tomography-studies-on-the-cuingase2-grain-boundaries

Research

JoVE Journal

Engineering

Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se2 Grain Boundaries

12.6K Views.  Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH. في هذا العمل، ونحن تصف استخدام تقنية التصوير المقطعي ذرة مسبار لدراسة حدود الحبوب من طبقة امتصاص في الخلايا الشمسية CIGS. يتم تقديم وسيلة جديدة لإعداد التحقيق نصائح ذرة تحتوي على حدود الحبوب المطلوب مع هيكل المعروف أيضا هنا.

Video: Atom Probe Tomography Studies on the CuIn,GaSe2 Grain Boundaries

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the electronic quantum structure of small systems - including individual atomic dopants in semiconductors. Here we present a capacitance-based method, known as Subsurface Charge Accumulation (SCA) imaging, which is capable of resolving single-electron charging while achieving sufficient spatial resolution to image individual atomic dopants. The use of a capacitance technique enables observation of subsurface features, such as dopants buried many nanometers beneath the surface of a semiconductor material1,2,3. In principle, this technique can be applied to any system to resolve electron motion below an insulating surface.
As in other electric-field-sensitive scanned-probe techniques4, the lateral spatial resolution of the measurement depends in part on the radius of curvature of the probe tip. Using tips with a small radius of curvature can enable spatial resolution of a few tens of nanometers. This fine spatial resolution allows investigations of small numbers (down to one) of subsurface dopants1,2. The charge resolution depends greatly on the sensitivity of the charge detection circuitry; using high electron mobility transistors (HEMT) in such circuits at cryogenic temperatures enables a sensitivity of approximately 0.01 electrons/Hz&frac12; at 0.3 K 5.

Scanning-probe single-electron capacitance spectroscopy facilitates the study of single-electron motion in localized subsurface regions. A sensitive charge-detection circuit is incorporated into a cryogenic scanning probe microscope to investigate small systems of dopant atoms beneath the surface of semiconductor samples.

المسح مسبار واحدة الإلكترون الطيفي السعة

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various characteristic length scales can result in pressure fluctuations over a wide frequency range. This property of turbulence requires sensing devices to have sufficient sensitivity over a wide range of frequencies. Furthermore, the small characteristic length scales of turbulent structures require small sensing areas and the ability to place the sensors in very close proximity to each other. The complex geometries of the solid bodies, often including large surface curvatures or discontinuities, require the probe to have the ability to be set up in very limited spaces. The development of a remote microphone probe, which is inexpensive, consistent, and repeatable, is described in the present communication. It allows for the measurement of pressure fluctuations with high spatial resolution and dynamic response over a wide range of frequencies. The probe is small enough to be placed within the interior of typical wind tunnel models. The remote microphone probe includes a small, rigid, and hollow tube that penetrates the model surface to form the sensing area. This tube is connected to a standard microphone, at some distance away from the surface, using a "T" junction. An experimental method is introduced to determine the dynamic response of the remote microphone probe. In addition, an analytical method for determining the dynamic response is described. The analytical method can be applied in the design stage to determine the dimensions and properties of the RMP components.

Here, we present a protocol to measure, with high spatial resolution, the unsteady surface pressure in turbulent flows. This method demonstrates the construction of a remote microphone probe (RMP) and the determination of its frequency-dependent, complex transfer function. An analytical determination of the dynamic response is presented and validated.

وقياس الضغط متقلب السطحية باستخدام ميكروفون التحقيق عن بعد

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the main trend in the advanced development of flow cytometry. Notably, adding high-resolution imaging capabilities allows for the complex morphological analysis of cellular/sub-cellular structures. This is not possible with standard flow cytometers. However, it is valuable for advancing our knowledge of cellular functions and can benefit life science research, clinical diagnostics, and environmental monitoring. Incorporating imaging capabilities into flow cytometry compromises the assay throughput, primarily due to the limitations on speed and sensitivity in the camera technologies. To overcome this speed or throughput challenge facing imaging flow cytometry while preserving the image quality, asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (ATOM) has been demonstrated to enable high-contrast, single-cell imaging with sub-cellular resolution, at an imaging throughput as high as 100,000 cells/s. Based on the imaging concept of conventional time-stretch imaging, which relies on all-optical image encoding and retrieval through the use of ultrafast broadband laser pulses, ATOM further advances imaging performance by enhancing the image contrast of unlabeled/unstained cells. This is achieved by accessing the phase-gradient information of the cells, which is spectrally encoded into single-shot broadband pulses. Hence, ATOM is particularly advantageous in high-throughput measurements of single-cell morphology and texture &#8211; information indicative of cell types, states, and even functions. Ultimately, this could become a powerful imaging flow cytometry platform for the biophysical phenotyping of cells, complementing the current state-of-the-art biochemical-marker-based cellular assay. This work describes a protocol to establish the key modules of an ATOM system (from optical frontend to data processing and visualization backend), as well as the workflow of imaging flow cytometry based on ATOM, using human cells and micro-algae as the examples.

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

This protocol describes the implementation of an asymmetric-detection time-stretch optical microscopy system for single-cell imaging in ultrafast microfluidic flow and its applications in imaging flow cytometry.

ميكروفلويديك تدفق التدفق الخلوي بواسطة غير المتماثلة الكشف الوقت تمتد المجهر الضوئي (أتوم)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

في الموقع رصد تدهور الأداء المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية: دراسة حالة للخلايا الشمسية2 Se Cu (في, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

تصنيع النانو المغناطيسية في أغشية نيتريد السيليكون لدراسات دوامة مغناطيسية باستخدام تقنيات الفحص المجهري الإرسال

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in Cu(In,Ga)Se2 Thin-film Solar Cells

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes normally result in very poor cell performance. Embedding or sandwiching silver nanowires using moderately conductive transparent materials, such as indium tin oxide or zinc oxide, can improve cell performance. However, the solution-processed matrix layers can cause a significant number of interfacial defects between transparent electrodes and the CdS buffer, which can eventually result in low cell performance. This manuscript describes how to fabricate robust electrical contact between a silver nanowire electrode and the underlying CdS buffer layer in a Cu(In,Ga)Se2 solar cell, enabling high cell performance using matrix-free silver nanowire transparent electrodes. The matrix-free silver nanowire electrode fabricated by our method proves that the charge-carrier collection capability of silver nanowire electrode-based cells is as good as that of standard cells with sputtered ZnO:Al/i-ZnO as long as the silver nanowires and CdS have high-quality electrical contact. The high-quality electrical contact was achieved by depositing an additional CdS layer as thin as 10 nm onto the silver nanowire surface.

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in CuIn,GaSe2 Thin-film Solar Cells

In this protocol, we describe the detailed experimental procedure for the fabrication of a robust nanoscale contact between a silver nanowire network and CdS buffer layer in a CIGS thin-film solar cell.

تصنيع اتصال قوي نانوي بين القطب نانوواير الفضة وطبقة العازلة CDS في Cu (في، Ga) Se2 الخلايا الشمسية رقيقة الفيلم

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes ...

Visualization of Failure and the Associated Grain-Scale Mechanical Behavior of Granular Soils under Shear using Synchrotron X-Ray Micro-Tomography

The rapid development of X-ray imaging techniques with image processing and analysis skills has enabled the acquisition of CT images of granular soils with high-spatial resolutions. Based on such CT images, grain-scale mechanical behavior such as particle kinematics (i.e., particle translations and particle rotations), strain localization and inter-particle contact evolution of granular soils can be quantitatively investigated. However, this is inaccessible using conventional experimental methods. This study demonstrates the exploration of the grain-scale mechanical behavior of a granular soil sample under triaxial compression using synchrotron X-ray micro-tomography (&#956;CT). With this method, a specially fabricated miniature loading apparatus is used to apply confining and axial stresses to the sample during the triaxial test. The apparatus is fitted into a synchrotron X-ray tomography setup so that high-spatial resolution CT images of the sample can be collected at different loading stages of the test without any disturbance to the sample. With the capability of extracting information at the macro scale (e.g., sample boundary stresses and strains from the triaxial apparatus setup) and the grain scale (e.g., grain movements and contact interactions from the CT images), this procedure provides an effective methodology to investigate the multi-scale mechanics of granular soils.

The protocol describes procedures to acquire high-spatial resolution computed tomography (CT) images of a granular soil during triaxial compression, and to apply image processing techniques to these CT images to explore the grain-scale mechanical behavior of the soil under loading.

التصور من الفشل والسلوك الميكانيكية المرتبطة الحبوب علي نطاق التربة الحبيبية تحت القص باستخدام Synchrotron الاشعه السينية الدقيقة التصوير المقطعي

The rapid development of X-ray imaging techniques with image processing and analysis skills has enabled the acquisition of CT images of granular soils ...

Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure

A technique to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain structure is presented. This technique utilizes the different regression rates of acrylonitrile butadiene styrene and paraffin-based fuels, which increase the exchanges of both matter and energy by swirl flow and recirculation zones formed at the grooves between the adjacent vanes. The centrifugal casting technique is used to cast the paraffin-based fuel into an acrylonitrile butadiene styrene substrate made by three-dimensional printing. Using oxygen as the oxidizer, a series of tests were conducted to investigate the combustion performance of the novel fuel grain. In comparison to paraffin-based fuel grains, the fuel grain with a nested helical structure, which can be maintained throughout the combustion process, showed significant improvement in the regression rate and great potential in improvement of combustion efficiency.

A technique utilizing a solid fuel grain with a novel nested helical structure to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine is presented.

تحسين أداء الاحتراق لمحرك صاروخ هجين باستخدام حبة وقود رواية ذات بنية بيضوية متداخلة

A technique to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain structure is presented. This technique utilizes the ...

Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin probe, both of which measure the Volta potential difference (VPD) between an oscillating probe tip and a sample surface by applying a nulling voltage equal in magnitude but opposite in sign to the tip-sample potential difference. By scanning a conductive KPFM probe over a sample surface, nanoscale variations in surface topography and potential can be mapped, identifying likely anodic and cathodic regions, as well as quantifying the inherent material driving force for galvanic corrosion.
Subsequent co-localization of KPFM Volta potential maps with advanced scanning electron microscopy (SEM) techniques, including back scattered electron (BSE) images, energy dispersive spectroscopy (EDS) elemental composition maps, and electron backscattered diffraction (EBSD) inverse pole figures can provide further insight into structure-property-performance relationships. Here, the results of several studies co-localizing KPFM with SEM on a wide variety of alloys of technological interest are presented, demonstrating the utility of combining these techniques at the nanoscale to elucidate corrosion initiation and propagation.
Important points to consider and potential pitfalls to avoid in such investigations are also highlighted: in particular, probe calibration and the potential confounding effects on the measured VPDs of the testing environment and sample surface, including ambient humidity (i.e., adsorbed water), surface reactions/oxidation, and polishing debris or other contaminants. Additionally, an example is provided of co-localizing a third technique, scanning confocal Raman microscopy, to demonstrate the general applicability and utility of the co-localization method to provide further structural insight beyond that afforded by electron microscopy-based techniques.

Kelvin probe force microscopy (KPFM) measures surface topography and differences in surface potential, while scanning electron microscopy (SEM) and associated spectroscopies can elucidate surface morphology, composition, crystallinity, and crystallographic orientation. Accordingly, the co-localization of SEM with KPFM can provide insight into the effects of nanoscale composition and surface structure on corrosion.

المشاركة في توطين مجهر قوة مسبار كلفن مع مجهرات ومطيافية أخرى: تطبيقات مختارة في توصيف التآكل للسبائك

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin ...

Application of Deep Learning-Based Medical Image Segmentation via Orbital Computed Tomography

Recently, deep learning-based segmentation models have been widely applied in the ophthalmic field. This study presents the complete process of constructing an orbital computed tomography (CT) segmentation model based on U-Net. For supervised learning, a labor-intensive and time-consuming process is required. The method of labeling with super-resolution to efficiently mask the ground truth on orbital CT images is introduced. Also, the volume of interest is cropped as part of the pre-processing of the dataset. Then, after extracting the volumes of interest of the orbital structures, the model for segmenting the key structures of the orbital CT is constructed using U-Net, with sequential 2D slices that are used as inputs and two bi-directional convolutional long-term short memories for conserving the inter-slice correlations. This study primarily focuses on the segmentation of the eyeball, optic nerve, and extraocular muscles. The evaluation of the segmentation reveals the potential application of segmentation to orbital CT images using deep learning methods.

Application of Deep Learning-Based Medical Image Segmentation via Orbital Computed Tomography

An object segmentation protocol for orbital computed tomography (CT) images is introduced. The methods of labeling the ground truth of orbital structures by using super-resolution, extracting the volume of interest from CT images, and modeling multi-label segmentation using 2D sequential U-Net for orbital CT images are explained for supervised learning.