海茲思原子力顯微鏡——中學多學科融合教學的好幫手

2020-12-04 瞭望專題

海茲思超微教學型原子力顯微鏡已經進入了全國近百所中學的納米創新實驗室、物理實驗室、化學實驗室和納米STEM\創客實驗室裡使用,受到師生們的廣泛喜愛。

在中學物理、化學等學科教材中都有非常多納米科技的知識點,比如觀察微觀物質裡的原子形貌特徵等,都需要用到微型教學掃描隧道顯微鏡。海茲思超微教學型原子力顯微鏡,關鍵在於「超微」二字,一般的原子力顯微鏡多用於科研機構或大學,操作及其複雜,且體積碩大。而海茲思超微教學型原子力顯微鏡就特別適用於中學的教學觀察實驗,體積微型,輕便易攜,可攜帶進教室上課;且智能化程度高,易用性強,無需繁瑣的調試,可向學生提供快速、簡易的課堂演示。學生亦可輕易上手,獨自完成實驗操作,在快速成功中獲得激勵,且解析度達到科研標準。

海茲思原子力顯微鏡最突出的特點有兩點:

一是方便攜帶,儀器體積小,方便教學。作為教學工具可帶入課堂或實驗室;檢測的樣品尺寸大,製作樣品靈活,方便學生製作樣品實驗;安裝探針方便,雷射自動對準,無需調節,幾分鐘就可進入實驗,節省大量調試時間,大大提高儀器掃描圖像的速度;從開機到測量出樣品圖片通常只需要幾分鐘的時間,即使對於新上手的學生都可以課堂上快速學會,並進行檢測實驗;測量軟體可以實時顯示線性、二維與三維圖形,並可以進行實時的拉平、分析等功能,整個軟體界面操作方便,適合學生獨立操作;

二是技術先進,智能化的優勢更適合中學生使用。核心部件掃描器採用新型電磁線圈技術,更好控制掃描器,消除傳統壓電陶瓷非線性、實際掃描形貌線滯後等缺陷;智能化技術,無需對掃描器定期標定,XY反饋系統自動校準,全部自動完成,方便地更換探針,專用探針定位槽設計,更換探針後無需調節雷射,極大方便教學;檢測樣品可自動驅進,馬達為垂直升降,方便尋找掃描樣品區域,針尖自動搜索頻率振幅曲線然後完成逼近,直接開始成像掃描,自帶後處理模塊;頂視高級彩色輔助光學系統,便於測試時輔助觀察;防震平臺,隔音防塵屏蔽罩,氣流屏蔽,振動隔離。

納米科技作為當代最前沿的科學技術,在教學裝備上也需要有突破,目前國內已有數十家學校在使用這款教學儀器。納米科技是一門交叉性很強的綜合學科,涉及現代科技的廣闊領域,主要包括:納米物理學、納米化學、納米生物學、納米材料學、納米電子學、納米加工學、納米力學等多學科。

事實上,在我們中學初高中的物理、化學、生物教材中,都有著相當多的納米科技知識點,滲透在日常教學中。在納米尺度上研究物質及其性質變化,在初中理科的教學,特別是在當前強調的多學科融合的教學實踐中,以納米科技教學裝備為切入點,對跨學科學習有著非常重要的實踐意義。因此,在初中物理及化學的教學裝備中增加納米科技教學裝備是非常有意義的嘗試,為物理、化學、生物等理科教學的與時俱進,不斷探索,不斷創新,提供了先進的技術手段和技術裝備,對於創新教學裝備、創新教學手段、創新教學模式具有一定的探索作用。

編輯:張穎詩

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