引言：空气敏感材料（如锂电池关键组件、二维材料等）在转移过程中易发生氧化或结构改变，常导致表征数据失真。西湖大学物质科学公共实验平台（ISCPS）的Zeiss Gemini460 SEM + Raman联用系统现已完成真空转移升级，新增专用Airlock气锁及惰性气体（Ar/N₂）/真空转移盒，可实现手套箱到真空腔室的直接无缝对接，全程避免O₂/H₂O接触。该升级使系统能够在真空环境下完成同一微区SEM形貌、EDS元素分析与Raman分子结构信息的精准关联，为相关领域研究提供可靠的多模态数据支持。
设备核心功能概述
· SEM（Gemini460）：1KV/15KV/15KV&5nA WD 8.5mm分辨率1.1nm/0.7nm/2.0nm。EsB分辨率：1KV 1.2nm。BSD分辨率：15KV 3.0nm。SE2分辨率：15KV 3.0nm。并支持高表面敏感度成像与EDS元素分析。
· Raman模块：以532nm激光为例，空间分辨率xy 450 nm、z 1500 nm。三种波段532/633/785 nm激光可选，光谱仪配置300、600和1800刻线光纤全自动切换。
· 真空转移盒参数：转移盒外部尺寸：74*59*46mm（升高范围46-72），内部装样尺寸：44*27*10mm。
联用优势：自动化样品转移，确保同一微区多信号叠加，无需反复装样。
代表性应用领域分析（7个关键方向）
以下7个方向涵盖锂电池、二维材料、催化及聚合物等领域，均为当前科研关注的实际问题。每项均结合近期公开文献与应用研究，列出典型痛点、升级系统提供的解决方案，以及RISE技术已验证的具体发现与贡献（基于真空腔内无空气暴露优势）：
1. 锂离子电池隔膜老化与分子取向变化 痛点：PE/PP隔膜循环过程中发生链断裂与取向重排，导致Li⁺传输阻抗增加，影响电池寿命与安全。 解决方案：惰性转移仓保护下，RISE在真空腔内直接映射分子取向与形貌变化。 具体发现与贡献：研究显示，循环后PP链从单轴取向转变为双轴，RISE叠加图像清晰揭示链重排与微观结构关联，直接关联阻抗升高机制（WITec应用研究已验证该变化对电池性能的影响）。
2. 锂金属负极SEI层形成与界面演化 痛点：锂金属与空气短暂接触即引发SEI重构，无法获得本征界面化学信息，制约高能量密度电池研发。 解决方案：零暴露转移结合真空腔内RISE，实现形貌、元素与分子指纹的同步关联。 具体发现与贡献：RISE已用于可视化SEI层形成与电极降解过程，揭示分子组成变化，为理解界面稳定性提供非破坏性数据支持（电池应用研究明确指出该优势）。
3. NMC/LMO正极材料循环降解与不均一性 痛点：快充或长循环下正极颗粒发生局部相变与裂纹，传统方法难以在单颗粒尺度解析组成变化。 解决方案：升级系统在真空环境下完成同一微区分析，避免空气诱导伪影。 具体发现与贡献：在400次快充循环后NMC正极中，RISE显示颗粒锂化程度不均（Raman峰宽化与位移），并在单颗粒水平观察到裂纹与组成变异，直接解释容量衰减（容量损失达40%的样品中已证实该局部机制）。
4. 石墨烯CVD生长缺陷、层数与应力分布 痛点：空气暴露易放大皱褶或缺陷，难以获得本征层数、堆垛与应力信息。 解决方案：惰性/真空转移后，RISE叠加图像精准关联SEM形貌与Raman峰位。 具体发现与贡献：RISE可通过G/G'带强度与FWHM区分单层、双层及三层石墨烯，并识别扭角（0–20°）与应力诱导的G带红移；皱褶区D带增强直接对应缺陷密度，为CVD质量优化提供量化依据。
5. MoS₂等过渡金属二硫化物（TMDs）的层数、晶界与激子特性 痛点：空气氧化导致层数与晶界信息丢失，本征电子/光电性质表征受限。 解决方案：真空腔内RISE结合E₂g/A₁g峰移与SEM边缘成像，无需镀膜。 具体发现与贡献：单层MoS₂显示特征峰位分离，多层则峰位渐变；晶界与卷曲边缘对应特定Raman信号，RISE叠加图像清晰区分厚度与缺陷，为器件集成提供结构-电子关联数据。
6. 单原子/碳基催化剂的相鉴定与石墨化程度分析 痛点：表面活性位点易钝化，传统单一技术难以同时获得形貌与分子结构关联。 解决方案：升级转移仓保护下，RISE在真空腔内完成相鉴定与石墨化定量。 具体发现与贡献：近期综述指出RISE特别适用于澄清催化剂相组成与石墨化度，为理性设计活性位点提供微纳尺度证据（能量存储与催化领域应用已验证其互补优势）。
7. 聚合物复合材料/共混物的相分离与应力映射 痛点：能源器件用聚合物易发生相分离或老化，空气暴露改变分子取向，性能预测偏差。 解决方案：惰性保护与RISE同步实现化学指纹、形貌及应力分布分析。 具体发现与贡献：在PMMA-PS共混物中，RISE区分相域结构；在电池隔膜老化研究中，明确链取向变化与降解关联，为复合材料优化提供直接指导。
以上分析基于真实应用案例，突出升级配置对空气敏感样品的保护作用。RISE技术已在多篇文献中证实能提供传统单一方法难以获得的关联信息，助力数据可重复性与高水平成果产出。
小结：本设备可提供的实用价值
· 获得消除转移伪影的原位数据，支持可靠的科研结论。
· 一站式完成SEM+EDS+Raman分析，提高效率并减少样品消耗。
· 适用于锂电池、新能源材料、二维电子学、催化及聚合物等领域，已有成熟案例可供参考。
· 操作便捷：云谷校区E10-131，自主预约与专业支持均开放。
西湖大学ISCPS欢迎各高校与产业研究者预约使用，共同推进前沿材料表征工作。 联系方式： 0571-88110752（宋老师） 邮箱：songwentian@westlake.edu.cn 自主预约：扫描电镜拉曼联用系统（SEM+Raman）-西湖大学 物质科学公共实验平台
上述案例参考文献链接：
1. Fuxi Liu et al. Correlative Raman imaging and scanning electron microscopy for advanced functional materials characterization. Cell Reports Physical Science, 2023. PDF: https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/pdf/S2666-3864(23)00415-0.pdf
2. WITec应用笔记：Looking into Batteries with RISE Microscopy（含隔膜、NMC正极、SEI等具体案例）. https://raman.oxinst.com/assets/uploads/raman/materials/WITec_AppNote_Batteries_web.pdf
3. Ute Schmidt et al. Characterizing 2D Materials with RISE Microscopy（含石墨烯、MoS₂层数、皱褶、应力等发现）. https://raman.oxinst.com/assets/uploads/raman/materials/AppNote-ZEISS-RISE.pdf （ZEISS同版：https://asset-downloads.zeiss.com/catalogs/download/mic/9b692b84-87b2-46f8-a7b4-1f6d6e2eeae3/EN_wp_Characterizing_Structural_Electronic_Properties_2D_Materials_RISE.pdf）
4. ZEISS应用笔记：Characterizing Polymers Using Correlative Raman Imaging Scanning Electron Microscopy (RISE Microscopy)（含隔膜老化与共混物案例）. https://antisel.gr/wp-content/uploads/2023/08/zeiss/ZEISS-Microscopy-EN_42_013_302_wp_Characterisation_Polymers_RISE.pdf
5. Yang Q. et al.（手套箱集成系统用于空气敏感二维材料表征，2025）相关支撑：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675824001899
