一、电子光学基础

1、  分辨率：成像物体上能分辨出来的两个物点之间的最小距离  Δr₀=1/2λ

2、  光学显微镜的局限性：极限分辨率200nm 调高分辨率既要波长短又要聚焦成像

3、  为什么要研究电子显微镜？

性能 结构（晶体结构和显微组织形态）

4、  电磁透镜的分辨率由衍射效应和球面像差来决定。

 提高的方法：（1）若只考虑衍射效应，在照明光源和介质一定的条件下，孔径角α越大，透镜的分辨率越高。（2）确定电磁透镜的最佳孔径半角α₀，使得衍射效应埃利斑和球差散焦斑尺寸大小相等，使两者对透镜的分辨率影响效果一样。

5、         色差：稳定加速电压的方法可以有效地减小色差

像差                 球差：减小球差可以通过减小C_s值和缩小孔径角来实现

           几何像差

                       像散：加入消像散器可以调节

色差是由于入射电子波长的非单一性所造成的（波长或能量发生一定幅度的改变）。

几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的。

球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折合能力不符合预定的规律而造成的。小孔径成像可使球差明显减小。

像散是由于透镜磁场的非旋转对称而引起的。这种非旋转性对称使它在不同方向上的聚焦能力出现差别结果成像不能聚成一点。

6、  透镜的景深D_f ：透镜物平面允许的轴向偏差

电磁透镜的另一特点是景深大，焦长很长；电磁透镜孔径半角越小，景深越大；景深大对于图像的聚焦操作很有利。

7、透镜的焦长D_L ：透镜像平面允许的轴向偏差

透镜的焦长随孔径半角的减小而增大。

二、TEM（Transmission  Electron  Microscopy）

1、

                             电子枪：为电镜提供照明源 

                           

                 照明系统   聚光镜： 会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节赵明强度，孔径角和束斑大小

                            平移和倾斜系统 

                 

                            物镜：形成物的第一次高质量的放大像和衍射谱

电子光学系统      成像系统    中间镜：放大物镜所产生的像和衍射谱

投影镜：把经中间镜形成的二次中间像及衍射谱放大到荧光屏上，形成最终放大的电子像和衍射谱

观察记录系统

2、

         聚光镜光阑：限制照明孔径角

光阑    物镜光栏：物镜的后焦面上   (1)减小球差、像散和色差,提高图象衬度(2)进行明—暗场像观察   

        选区光栏：物镜的像平面上  作用是对微区进行电子衍射分析

3、物镜的分辨率主要决定于极靴的形状和加工精度

4、在电镜的操作过程中，主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数

5、物镜的分辨率决定透射电镜分辨率

6、为了减小物镜的球差和提高象的衬度， 采用物镜光栏和选区光栏。

7、如果中间镜的物平面在物镜的像平面上 — 放大像

如果中间镜的物平面在物镜的背焦面上 — 放大衍射谱。

8、电子枪中有热阴极、栅极、阳极

热阴极：发射电子

栅 极：控制电子束的形状和强度；

阳 极：加速电子。

9、样品平移与倾斜装置的作用是调整照明电子束与放大成像系统的合轴对中，保证电子束沿一条直线运动

10、

11、TEM有光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。

12、透射电镜的主要特点是可以警醒组织形貌与晶体结构同位分析。

12、明场像（前）和暗场像（后）

、

三、TEM的样品制备

1、电子束对薄膜样品的穿透能力和加速电压有关。入射电子束穿透样品的能力取决于加速电压和样品物质原子序数。

2、薄膜样品制备：从大块试样上，通过各种特殊方法，制备出能使电子穿过的薄区。

   制备方法的要求：（1）不引起材料组织的变化；
（2）足够薄，否则将引起薄膜内不同层次图象的重迭，干扰分析；
（3）薄膜应具有一定的强度，具有 较大面积的透明区域；
（4）制备过程应易于控制，有一定的重复性，可靠性。

制作的步骤：① 切取薄片（厚度<0.5mm）

② 预减薄：用机械研磨、化学抛光、电解抛光减薄成“薄片”（0.1mm）

③    终减薄：用电解抛光、离子轰击减薄成“薄膜”（<500nm）

3、避免引起组织结构变化，不用或少用机械方法。终减薄时去除损伤层。

4、薄膜样品用来获取的信息：观察样品内部的组织、结构、成分、位错组态和密度、相取向关系等。

5、TEM样品制备的主要方法：

6、作业：

（1）说明如何用透射电子显微镜观察超细粉末的尺寸和形态？如何制备试样？（2）萃取复型主要用来分析哪些组织结构？得到哪些信息？

四、电子衍射

1、电子衍射的必要条件：满足布拉格方程  充分条件：权重F不等于0

满足布拉格定律只是产生衍射的必要条件，但并不充分，只有同时又满足F不等于0的（hkl）晶面组才能得到衍射束。“权重”的大小表明各阵点所对应的晶面组发生衍射时的衍射束强度。所以凡“权重”为零，即F等于0 的那些阵点，到应当从倒易点阵中抹去，仅留下可能得到衍射束的阵点：只要这种F不等于0的倒易阵点落在反射球面上，必有衍射束产生。

2、多晶体的电子衍射的花样是一些力不同半径的同心圆环，单晶衍射花样由排列得十分整齐的许多斑点所组成。而非晶态物质的衍射花样只有一个漫散的中心斑点。

3、布拉格定律2dsinθ = λ

4、电子衍射操作是把倒易点阵的图像进行空间转换并在正空间中记录下来。用底片记录下来的图像为衍射花样。

5、电子衍射基本公式：R=λL(1/d)=λLg或者R=λLg=Kg  K=λL称为电子衍射的相机常数，而L称为相机长度。R是正空间中的矢量而g_hkl是倒易空间中的矢量。

6、结构因子——倒易点阵的权重 老师说这只用了解一下这里不总结。

7、单晶体电子衍射花样标定

目的是确定零层倒易截面上各g_hkl矢量端点（倒易阵点）的指数，定出零层倒易截面的法相（即晶带轴[uvw]），并确定样品的点阵类型、物相及位向。

（1）   已知晶体结构衍射花样的标定 a、测量智能更新半点到靠经的几个衍射半点距离b、根据R=λＬ１/ｄ求晶面距离ｃ、求晶面族指数d、测夹角ψ决定离开中心斑点最近衍射斑点的指数f、决定第二斑点指数g、其它斑点h、晶带轴的指数j、对[uvw]进行互质化处理，即为该衍射花样的晶带轴指数

（2）   多晶体结构衍射花样的标定（P₁₆₀）

（3）   未知晶体结构衍射花样的标定（P₁₆₀）

五、SEM（Scanning Electron Microscope）

1、弹性散射是电子衍射谱和电子衍射像的基础

2、电子在非弹性散射中损失的能量被转换成热、光、X射线、二次电子发射等，

电子的非弹性散射是扫描电镜像、能谱分析、电子能量损失谱的基础

3、1) 、弹性散射>>非弹性散射；

2)、弹性散射是TEM成像的基础；

3)、非弹性散射引起色差和背底强度，降低图像衬度。

4、电子束与物质相互作用

二次电子：入射电子激发样品中原子的外层价电子，使之成为自由电子，并勉出样品表面。特点——对试样表面状态非常敏感试样表面形貌分析，成象分辨率最高。

   作用——二次电子产额与样品表面形貌凸凹不平敏感，与原子序数（Z）无关，所以不能做成分分析。

背散射电子：入射电子受弹性碰撞后，散射角>90°的散射电子。

特点——能量高 ，多与入射电子能量相近：数目与成分有关，成像分辨率较低

与样品中原子的原子序数（Z）有关。Z大，背散射电子的电子数量多。

作用——该电子的信号即可以用来进行形貌分析，也可用于成分分析．

特征X射线：当样品原子的内层电子被入射电子激发或电离时，原子就会处于能量较高的激发状态，外层电子向内层跃迁填补内层空缺，多于的能量以特征X射线辐射出来

特点——能量与试样原子壳层能级有关              

作用——TEM或SEM中利用能谱探头接受特征X射线做成分分析

俄歇电子：处于电离态的原子中的电子发生能级跃迁（退激）时，所释放的能量使另一核外电子被电离，并勉出样品，此电子即为俄歇电子。

特点——能量与试样原子壳层能级有关           

作用——适宜作表层微区成分分析和俄歇能谱仪的检测信号。

透射电子：入射电子经弹性散射和非弹性散射后，穿过样品并携带有样品的内部信息

特点——能量高；成象分辨率较高。

作用——透射电镜中成像和衍射的基本信号。

吸收电子：入射电子经多次非弹性散射后能量损失殆尽而留在试样中，称为吸收电子。

特点——由吸收电子产生的吸收电流随试样厚度和原子序数的增大而增大。其图象衬度恰与背反射电子图象的相反。

5、扫描电镜的优点

（a）.高的分辨率

（b）有较高的放大倍数，20-30万倍之间连续可调；

（c）有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构

（d）试样制备简单

（e）配有X射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析

6、SEM工作原理

由电子枪发射的电子束，经聚焦后在样品上扫描，激发出各种物理信号，信号的强度与样品的表面特征有关。用检测器（探头）接收某种信号，经视频放大和信号处理来调制阴极射线管（CRT）电子束的强度，在荧光屏上得到反映样品表面特征的扫描图像。

7、 SEM的组成：电子光学系统；信号收集装置、图像显示和记录系统、真空系统等组成。

8、SEM的主要性能

（1）、放大倍数:    M=A_c/A_s； A_c：荧光屏的幅度；  A_s：电子束在样品上的扫描幅度

放大原理：A_c不变，通过减小电子束在样品上的扫描幅度来放大图像。

M：20-30万倍

（2）分辨率   

影响分辨率的因素：

a）   扫描电子束的直径：SEM可分辨的最小距离不可能小于电子束的直径；

b）  入射电子束在样品中的扩展效应；

c） 调制信号：采用不同的信号成像，图像的分辨率不一样；

d) 杂乱磁场；

e) 机械振动

9、扫描电镜应用实例 ：形貌观察    成分分析

10、波谱仪 WDS （Wavelength Dispersion of X-ray, WDX）

能量分散谱仪EDS （Energy Dispersive X-Ray Spectrometer) ：根据特征X射线的能量和强度进行元素定性 定量分析的仪器。（测定方法称为“能量色散法”）

电子显微镜的成分分析基础：电子束与试样相互作用产生的特征X射线

方法： 能谱成分分析   波谱成分分析

11、能谱仪（EDS）的工作原理

探头接收X-Ray信号 → 转变成具有不同高度的电脉冲信号 →放大器放大信号 → 多道脉冲分析器把代表不同能量（波长）X-ray的脉冲信号按高度编入不同频道 →  在荧光屏上显示谱线 → 利用计算机进行定性和定量计算。

12、EDS的优  点：

 1）分析速度快；效率高，能同时对Z>5（B）的所有元素进行快速定性、定量分析；

 2）稳定性好，重复性好；

  3）能用于粗糙表面的成分分析（断口等）；

EDS的缺  点：

1）能量分辨率不高，即：不同元素的峰会重叠在一起（开发谱峰剥离软件）；

2）难以对超轻元素（如C、N、O等）进行定量分析（用波谱仪）；

3）定量分析精度不高 ;

4）有些探头需长期置于低温（液氮）下，维护费用高。

13、EDS分析方法： 点分析、面分析、线分析

14、要在观察断口形貌的同时，分析断口上粒状夹杂物的化学成分，选用什么仪器？用怎样的操作方式进行具体分析？

15、二次电子衬度原理

16、背散射电子原子序数衬度原理       

背散射电子产额随样品中元素原子序数的增大而增加，因而样品上原子序数较高的区域产生较强的信号，在背散射电子像上显示较高的衬度．这样就可以根据背散射电子像亮暗衬度来判断相应区域原子序数的相对高低，对金属及其合金进行定性的成分分析。

         用背散射信号进行形貌分析时，其分辨率远比二次电子低

补充：明暗场成像及中心暗场像形成原理

第二篇：印刷材料考试总结

一、制浆

1.化学法制浆
2.机械法制浆

一、造纸植物纤维原料的种类
     1.木材纤维原料
     2.非木材纤维原料 
1  纸张的两面性

         1）纸张的正面和反面

 纸张的正面：毛布面（Felt Side）,在纸页成型过程中与网接触，而使纸面产生网印，因此反面总是比较粗糙，也比较疏松。

纸张的反面：网面(Wire Side)，比较平滑、紧密。

二、纸张的纵向和横向

1.概念

      纵向：与纸机运行方向平行

      横向：与纸机运行方向垂直

      纸张的方向性：纸张的纵向与横向在各种性能上的差别

纸张的方向性

        1）纸张的纵向和横向

        纸张的纵向（machine direction）：在纸页抄造过程中与造纸机运转方向平行的方向。

        纸张的横向（cross direction）：在纸页抄造过程中与造纸机运转方向垂直的方向。

（了解）3）判断纸张纵横向的方法

        (1)   将试样切成直径约50mm×50mm见方，将试样放在水面上，注意观察纸张卷曲的方向，与卷曲轴平行的方向为纸张的纵向。

        (2)    按互相垂直的方向切取试样各一条，长约200mm，宽15mm，并在每一条试样上做一个记号，使其重叠，用手指捏住一端，另一端自由地弯向左方或右方，如两个纸条分开，下面的纸条弯曲大，则为纸张的横向；再将两纸条弯向另一方向，如上面纸条压在下面的纸条上，两个纸条不分开，上面的纸条为横向。

        (3)按纸条的强度分辨纸张的纵横向。一般纵向抗张强度大于横向抗张强度，抗张强度大的方向为纸张纵向，小的为横向。

纸张的垂直结构(Vertical structure)也就是所谓的纸张的Z向结构。

        在纸张的垂直结构中，最重要的结构性质是纤维间粘结的程度。纸张中纤维间的粘结状态决定了纸张在垂直方向的抗张强度，称之为剥离强度或z向强度。剥离强度在印刷中，尤其在轮转胶印中十分重要，印刷过程的拉毛现象就是由于纸张的z向强度不足造成的。

在纸张垂直结构中，第二个重要的结构性质是细小纤维和填料在z向的分布。由于在纸页成型过程中，细小纤维和填料通过铜网流失，造成成纸正面细小纤维和填料量高于反面。

二、平均孔半径

        指长度等于纸页厚度之孔隙的当量半径，仅表示孔隙量的相对大小，并不能说明孔隙的大小、形状和分布.

       经测定发现：

       沿纸页纵向的平均孔径半径最大

       沿厚度方向的平均孔径半径最小

纸张的印刷性能(printing performance) 即印刷所要求的纸张性能，概括起来不外乎两方面：一是保证印刷生产的正常进行，纸和纸板应具备的性能，称之为纸张的印刷运行性能(printing runnability)；二是要获得预期的印刷效果，纸和纸板应具备的性能，也即纸张的印刷适性(printability)。

一、定量

      1）定量(basic weight)是指纸张单位面积的质量，以g／m2表示。

定量是构成纸张规格的基本度量。

紧度是指每立方厘米纸张的质量，以g／cm3表示。该单位与物质的密度单位相同，因此，也称纸张的紧度为表观密度(apparent density)。

平滑度(Smothness)是指纸张表面的平整程度，它取决于纸张表面的形貌，描述了纸张的表面结构特性。纸张的平滑度与其光泽度(gloss)有一定关系

常用粗糙度(roughness)表示纸张的平整程度

定义：我们把印刷压力作用下纸张的平滑度称之为印刷平滑度(printing smoothness)；印刷平滑度则是纸张表观平滑度和表面可压缩性的综合效应。

纸张的油墨接受性能(ink receptivity)和油墨吸收性能(ink absorptivity)为影响纸张印刷质量的两个重要性质，两者之间有一定关系，但又是纸张的两个不同的特性。

一、油墨接受性能与油墨吸收性能

　   指纸张表面在印刷过程中在印刷机上压印瞬间接收转移油墨的能力。

      它与纸张以下几个方面性能的紧密相关：

　   纸张表面的被印刷油墨润湿的能力

　   纸张表面吸收一定油墨组分的能力

　   纸张表面固定和保留均匀墨膜的能力

与纸张的油墨吸收性能的区别：

      发生的时间段不同：前者发生在压印瞬间的现象；而后者发生在从油墨与纸张接触到完全固化在纸面的一个较长时间。

      影响因素不同：前者与油墨转移性能有关；而后者与纸张毛细孔对油墨中的低粘度组分的吸收和油墨中某些组分向纸内渗透作用有关

二、印刷过程中纸张对油墨的吸收及对印刷的影响

要准确评价纸张的油墨吸收性能，必须首先弄清楚印刷过程中纸张吸收油墨的规律。在实际印刷时，纸张对油墨的吸收可分为两个阶段

1.纸张对油墨的吸收的两个阶段

      1）加压渗透　（依靠印刷压力 ）

      2）自由渗透　（依靠纸张的毛细管作用力）

油墨被压入纸张的深度主要与以下因素有关：印刷压力，印刷时间，油墨粘度，纸张毛细管半径

要准确评价纸张的油墨吸收性能，必须首先弄清楚印刷过程中纸张吸收油墨的规律。在实际印刷时，纸张对油墨的吸收可分为两个阶段。

    第一阶段是印刷机压印瞬间，依靠印刷压力的作用把转移到纸张表面墨膜的一部分不变化地压入纸张较大的孔隙，即油墨整体进入纸张孔隙，油墨中颜料的同时进入则会促成透印现象的发生。

第一阶段纸张对油墨的吸收很大程度上取决于印刷压力的大小，印刷速度也起一定程度的作用。由于在此阶段油墨被整体地压人纸张较大的孔隙，因而保留在纸面墨膜的性质不会受压人量多少的影响。但是像新闻纸、凸版纸等非涂料纸，由于其孔隙率高，压力过大会将油墨过多地压人纸内而导致透印。

第二阶段则主要是依靠纸张的毛细管力吸收油墨，从纸张离开压印区，延续到油墨完全干燥为止。第二阶段的吸收比第一阶段更为重要，这是因为连结料从油墨整体中分离出来，将改变保留在纸面墨膜的结膜性质，墨迹的固着与干燥也要在这个阶段完成。第二阶段纸张对油墨的吸收速率决定着印刷品是否具有光泽，是否会发生透印现象。因为分离减少了留存在墨膜中的连结料，从而使光泽降低。发生透印则是由于连结料渗入纸张内部孔隙，部分取代了孔隙中的空气，由于空气--纤维、空气--填料、空气--涂料的散射界面减少，使纸张的光散射能力降低，不透明度变差，增加了透印现象发生的可能。

纸张是一种多相复杂且非均质的高分子材料，和其它任何高分子材料一样，纸张在受到力的作用时会表现出其固有的特性——粘弹性(Viscoelastic property)。

三、Z向变形特性对印刷的影响

纸张的Z向变形是在力的作用下才产生的。在印刷中，纸张在印刷压力作用下的Z向变形，可产生一种缓冲作用，使纸张与印版(或胶棍)间得以良好的接触，使油墨得以均匀地转移。也就是说弹塑性好的纸张，即使其表面结构较为粗糙，也能取得良好的油墨均匀转移。例如涂布后的机加工纸，如布纹纸，由于这种纸页在其Z向具有良好的弹塑性，即使用一般平滑度仪测定其平滑度值很低，但仍能取得良好的印刷效果。

二、耐折度：

1.耐折度(folding endurance)是纸张的基本机械性质之一，用来表示纸张抵抗往复折叠的能力。纸张的耐折度系测定纸张受一定力的拉伸后，再经来回折叠而使其断裂，以折叠的次数表示。耐折度数据的单位是双折次，按纵向裁样测试的为纵向耐折度，按横向裁样测试的为横向耐折度。一般纵向耐折度比横向耐折度高，这是由于纤维的排列及纵向纤维结合力大的缘故。

三、耐破度：

1.       耐破度：耐破度(barstingstrength)是纸张在一定面积下，以匀速加压直至破裂时所能承受的最大压力，以液压力或气压力表示。

四、撕裂度

撕裂度(tearing resistanace)是指撕裂一定距离纸页所需的的力。是先将纸张切出一定长度的裂口，然后测量再从裂口开始撕裂一定距离时所需的力。

五、挺度

       1.挺度：纸张的挺度(stiffness)是纸张抵抗弯曲的性质，即刚性(Rigidily)，也间接表明其柔软性(softnness)。

一、纸张的表面强度

      1.表面强度：指纸张表面纤维、胶料、填料间和纸张表面涂料粒子间及涂层与纸基之间的结合强度，它表示纸张在印刷过程中抗油墨分裂力的能力，又称拉毛阻力

2.拉毛：在破裂的纸面出现不连续的或连续的未着墨区域的现象。

表面强度(Surface Strength)是指纸张表面纤维、胶料、填料间或纸张表面涂料粒子间及涂层与纸基之间的结合强度。它表示了纸张在印刷过程中抗油墨分裂力的能力。当纸面与着墨的印版或橡皮布分离，油墨的分离力大于纸面粒子间的结合力时，纸面便产生肉眼可见的破裂现象，被油墨拉下的纸面纤维、填料或涂料堆积在橡皮布和印版表面，脏污橡皮布和印版表面，印刷工人必须及时进行擦洗。在破裂的纸面出现不连续的或连续的未着墨区域的现象称之为拉毛(picking)，因此，又常把纸张的表面强度称之为拉毛阻力(picking resistance)。

3.在印刷过程中影响拉毛的因素：

    （1）油墨对纸张的粘着力

    （2）剥离张力

    （3）印刷橡皮布的粘度基印刷版面对油墨的吸附力

      二、拉毛对印刷的影响

      1.造成图文部分的污染

    （1）白斑的产生

    （2）由细微的纸粉和微细的涂料粒子等的拉毛引起，通常在橡皮布上发生堆墨现象

      2.胶印中橡皮布及墨辊清洗次数增加

三、纸张的干拉毛与湿拉毛

按发生拉毛时是否有水的参与，把拉毛分为干拉毛(dry picking)和湿拉毛(wet picking)两类。干拉毛与水无关，只是由于油墨的分离力对纸张表面作用的结果，这种拉毛现象自然与纸的耐水性无关，在单色机和多色机上都可能发生干拉毛。湿拉毛是在水的参与下发生的，因此与纸张的耐水性有关。湿拉毛是多色胶印中特有的拉毛现象。

 1.干拉毛与水无关，是在纤维或填料之间结合力小于油墨的分离力时发生的

 2.湿拉毛与纸张的耐水性有关

四、掉粉掉毛

1.掉粉掉毛：指在印刷过程中纸张表面松散粒子的脱落现象

2.与拉毛现象的区别：

      掉粉掉毛：由于润版液的润湿和机械摩擦作用导致纸面松散粒子的脱落。

      拉毛：油墨的分离力大于纸面粒子之间的结合力时发生脱落现象。

    （1）现象不同：松散粒子的脱落

    （2）由不同作用引起：拉毛取决于纸张的表面强度，掉粉掉毛取决于纸面的干净程度。

 3.掉粉掉毛的危害

 4.测定：IGT悬浮物试验法

纸张的表面效率：

一、定义

纸张的表面效率并不是纸张的光学性质，而是与光学性质有关的影响印刷品质量的纸张印刷适性指标。1．问题的引出：非涂料纸对于油墨印刷色彩饱和度、反差的损失 。

相同的彩色油墨印在不同的纸上，会产生不同效果。通常，在非涂料纸上用彩色油墨印刷会使颜色饱和度和反差产生较大的损失，颜色纯度降低，甚至会使色相出现偏移。在涂料纸上，印刷色彩出现的偏差一般不超过10％，而一般非涂料纸上，所引起的色相或颜色纯度偏差却高达30％，即使在同种纸张上，正反两面印刷的色彩也可能出现偏差情况。2．纸张表面效率：将纸张光泽度和吸墨能力结合起来考核的物理量

其中：

二、纸张表面效率的确定

三、纸张表面效率对油墨呈色效果的影响

1．通常以品红墨的色偏，青色墨的灰度来衡量颜色变化和油墨质量。

2．随纸张表面效率的增长，其颜色强度与色效率均提高，而色偏与灰度则下降。

3．意义：

(1)为了印刷制版校色、调整灰平衡提供数据

(2)为造纸厂生产彩色印刷用纸时，全面控制质量提供可靠数据。

纸张是一种复杂的多元的材料，它依靠3种不同的结合形式来保持水分：吸附水分；毛细管水分；润胀水。

纸张所含水分的形式

1．吸附水分：与纯水具有相同的饱和蒸气压

2．毛细管水分：其饱和蒸气压低于同温度下的饱和蒸气压

3．润胀水：存在于纤维细胞壁内

三、纸张的吸湿、脱湿与滞后现象

当把一湿含量小于其平衡水分的纸页放在空气中时，它会吸湿，至与空气达到平衡。吸湿过程中，纤维润胀，导致纸页尺寸的伸长。而当把一湿含量大于其平衡水分的纸页放在空气中时，它会向空气脱湿，至与空气达到平衡。脱湿过程中，纸页收缩。

1．  滞后现象：指在同一相对温度下，吸附时的吸着水量低于解吸时的吸着水量的现象。

2．滞后现象产生的原因：

　　吸湿：对纤维素的无定形区氢键的破坏，但这种作用被内部应力所抵抗，游离羟基相对较少。

　　解吸：无定形区的羟基部分从新形成氢键，但遭到纤维素凝胶结构内部阻力的抵抗，被吸着的水不易挥发，氢键不是可逆的关闭到原来状态，故重新形成的氢键也较原来少，即吸着中心较多，因而吸着水相应较多 。

纸张的耐久性：纸张的耐久性(permance)是指长时间内，纸能保留的重要的物理机械性质，特别是强度和颜色(或白度)。时间越长，说明纸的耐久性越好。

    纸张的耐用性：耐久性与耐用性（durability）不同，耐用性是表示在连续使用的情况下能保持它原有品质的程度。

　影响纸张耐久性的因素：PＨ值的影响最显著。研究发现，纸张pH值越低（酸性越强），颜色及强度衰退越快，也就是耐久性越差。

二、聚合物分子链的结构

聚合物分子链的几何形状，即链的结构形态有线型、支链型和体型三种。

1）线型聚合物

      这种聚合物中，各链节彼此相连成长链分子的形状，通常它的形状是卷曲的，如聚丙烯等。

2）支链型聚合物

 在聚合物分子链上带有支链，支链的长短和数量可以不同，甚至支链上还有支链，例如高压聚乙烯等。

凡是具有线型结构或轻度支链型结构的聚合物，受热后逐渐变软而熔融，冷却后硬固，再次加热又可熔融软化，这类聚合物称为热塑性聚合物，例如常用的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

3）体型聚合物

    它是线型或支链型混合物间以化学键交联而成的，它具有空间网状结构。

凡具有体型结构，在一定的温度下能变成粘流态，经过一定的时间加热成型后，不因再度加热而软化熔融的聚合物，称为热固型聚合物，例如酚醛树脂、环氧树脂等。

一、植物油

　1．组成与结构

植物油的基本化学组成是高级脂肪酸的甘油酯。通常，可根据碘值高低分为干性、半干性和不干性油

干性油在空气中有较好的干燥性；半干性油在空气中干燥较慢，其表面不易形成薄膜，即便成膜，也不像干性油所形成的那样坚韧；不干性油在空气中氧化极慢，通常表面不能成膜干燥。

油墨与承印物的附着，要从油墨与承印物的润湿和油墨皮膜与承印物问的“二次结合”两方面来讨论。

　1．润湿

　润湿是指固体表面的气体被液体所取代，衡量润湿程度的参数是接触角。接触角是指在固、液、气三相交界处，从固—液界面经过液体内部到气—液界面的夹角。用接触角表示润湿性时，一般是将90°角定为润湿与否的界限，θ>90°为不润湿，θ<90°为润湿；θ角越大润湿越差，θ角越小润湿越好；θ=180°为完全不润湿，θ=0°为完全润湿。

要使液体润湿固体，液体的表面张力必须小于固体的

表面张力。

2．二次结合力

油墨与承印物的两相分子间，若具有较强的异性极性时，会产生牵引力，叫二次结合力；油墨与承印物因二次结合力而附着，叫二次结合。一般地说，二次结合力是由分子间的配向效应、分散效应和诱发效应引起的。

油墨和纸张间的二次结合力越大，二次结合就越牢，油墨的附着性能也越好。

油墨的干燥是依靠油墨的渗透作用和纸张的吸收作用来完成的干燥方式称为渗透干燥(Penetrating Drying)。渗透干燥属于物理干燥，其墨膜无法承受强力摩擦。

一、渗透干燥型油墨的干燥过程和机理

渗透干燥型油墨的干燥，是一个从不平衡到平衡的过程。当印墨与纸张接触时，首先发生加压渗透，在很短的时间里，部分油墨被压入纸张纤维的缝隙中，另一部分则留在纸张表面形成墨层。压印以后，在纸张毛细管力的作用下，发生自由渗透，表现为纸张表面墨层中的连结料继续渗透。与此同时，油墨颜料粒子之间细微的空隙构成的无数毛细管是阻止油墨渗透的，使连结料包围在颜料颗粒表面。经过一定时间纸张毛细管力逐渐减小而颜料粒子间毛细管力逐渐加强，当这些力的作用达到平衡时，油墨的渗透过程趋于完成。

二、影响油墨渗透干燥的因素

1．渗透深度

   在油墨的渗透干燥过程中，加压渗透是短暂时间内的急剧变化过程，而自由渗透是较长时间内的缓慢变化过程。在实际印刷过程中，加压渗透是占主导地位的。而且，油墨粘度越小，纸张越疏松多孔，毛细作用越显著，油墨渗透得越快。

加压渗透：是短暂时间内的急剧变化过程

自由渗透：是较长时间内的缓慢变化过程

油墨的干燥是依靠溶剂脱离膜层的挥发作用来完成的，这样的油墨干燥形式称为挥发干燥(Evapirating Drying)。挥发干燥属于物理干燥。照相凹版油墨、柔性版油墨、塑料印刷油墨等溶剂型油墨属于挥发干燥油墨。

一、挥发干燥型油墨的干燥过程和机理

挥发干燥型油墨的连结料主要由树脂与有机溶剂互溶构成。油墨被印于承印物表面后，有机溶剂脱离树脂的束缚而游离出来，依靠其自身的挥发能力而脱离墨膜进入气相。此时，承印物表面膜层中只留有树脂等组分，而树脂原本是固态的，在油墨制造过程中溶剂浸入树脂分子的间隙，继而扩张间隙直至完全隔离树脂分子，从外部看，即为树脂的溶胀和溶解。

二、影响油墨挥发干燥的因素

　1．溶剂的挥发干燥

        用每分钟内每平方厘米面积上溶剂挥发的毫克数来表示，即用　　　　　　　来表示。　单一溶剂的挥发速率计算公式：

实际油墨中的挥发物质，一般不是单一组分的溶剂，如石油烃溶剂，一般是由在一定馏分内的同系物组成。一般地，要求油墨溶剂沸点应尽量窄些，否则一些高沸点馏分将残留在墨膜中，容易引起沾脏。

2．树脂对溶剂挥发的影响

 树脂溶解于溶剂之中，树脂分子与溶剂分子之间

存在作用力，使溶剂分子逃逸的能力降低，挥发

速率减慢。

3．颜料对溶剂挥发的影响

  颜料密度小，溶剂挥发速率低

  颜料颗粒小，溶剂挥发速率低

以干性植物油为连结料的油墨，吸收空气中的氧之后，发生氧化聚合反应，使干性植物曲分子变成立体网状结构的大分子，干固在承印物表面。这种利用氧化聚合反应使油墨从液态转变为固态，形成有光泽、耐摩擦、牢固的油墨皮膜的过程，称为油墨的氧化结膜干燥(Air Drying)。

氧化结膜干燥属于化学干燥。胶印油墨，部分丝印油墨、印铁油墨、雕刻凹版油墨等属于氧化结膜干燥。

氧化结膜型

　       此类墨的连结料主要是由干性植物油组成，由于植物油中脂醋酸的结构特点大分子中具有不饱和双键或共轭双键，因此分子具有很高的反应适性，易吸氧，形成氧化聚合反应（近邻的双键α氢很活泼很容易在空气中与氧作用，生成氢过氧化物）在较低能量下即可断键，形成自由基，然后再与大分子双键反应形成网状结构的大分子。

用过氧化物理论解释的氧化结膜过程：

（1）诱导阶段

（2）氢过氧化物生成阶段

（3）氢过氧化物分解，自由基生成阶段

4）聚合阶段

一、氧化结膜干燥的过程及机理

氧化结膜干燥的主要特征是连结料组分发生聚合或缩合反应而形成固体。干性植物油暴露于空气中时，其分子在氧作用下发生不饱和脂肪酸的氧化和聚合。干性植物油的成膜反应很复杂，可以用过氧化物理论和共轭双键加成理论来解释。

过氧化物理论认为：干性植物油是通过氧桥聚合成高分子的。含有共轭双链的干性植物油，是经过下述过程来完成氧化结膜干燥的：氧化结膜干燥初期，干性植物油因含有微量磷酯类有机抗氧剂，吸收的氧较少，氧化聚合反应很缓慢，是干燥过程的诱导期。当抗氧剂被破坏以后，干性植物油吸收氧气，首先与邻近双键的亚甲基(α—亚甲基)发生反应，生成氢过氧化物，这是干燥过程中的氢过氧化物生成期。

实验证明，位于两个隔开的双键间的亚甲基(双Q—亚甲基)，对于氧分子的活泼性更大。例如，亚油酸的吸氧速度是油酸的10—20倍，这是因为亚油酸分子中存在着双α—亚甲基。

二、影响氧化结膜干燥的因素

  a．干燥剂的影响。油墨中常用的催干剂是钴、锰；铅的有机酸，一般以离子形态存在。

单独的钴催干剂，可加剧膜层表面分子的氧化，却使膜层内部分子的氧化发生困难。铅和锰的混合催干剂，由于两种催干作用并存，可以使膜层整体硬化，但硬化速度较慢。因此，催干剂混合使用时，对膜层的干燥效果最好。

b．颜料的影响。不同颜料会对墨膜干燥带来不同影响。从影响干燥的角度来分，颜料可以分为：促进干燥、延缓干燥、不影响干燥颜料。

促进干燥的颜料通常称为天然干燥剂，如铁蓝、铬黄等。其中铁蓝对干燥的影响十分突出，确切的干燥机理还不清楚，似乎是铁盐复合物对干性油的氧化具有催化作用，类似于干燥剂的催干作用。

延缓于燥的颜料最突出的是炭黑。炭黑延缓干燥的重要原因是它对干燥剂的吸附而使干燥剂失活。其它延缓干燥的颜料还有钨钼盐类颜料，其作用机理尚不清楚。

大多数有机颜料对墨膜的干燥没有明显的影响，这类颜料的存在，即使含量很大，也不会阻碍干性油的聚合。这类颜料通常称为惰性颜料。

c．温、湿度的影响。由于氧化结膜是化学干燥，在较高温度下，反应速度加快，通常情况下温度每升高10cC，干燥速度提高1倍。大部分颜料，其墨膜干燥一般都受湿度的影响，但影响程度不像炭黑那样强烈。

d．纸张的影响。纸张表面的酸碱性对油墨的氧化结膜影响很大，pH值越小，干燥越慢。

e．润版液的影响。酸性润版液形成的油包水乳化油墨会对墨膜的干燥产生阻滞作用。

紫外线干燥(UltravioltDrying)油墨，简称W油墨，其主要组成有光聚合活性预聚物、活性助剂、光敏溶剂及光聚合引发剂。UV油墨干燥属光化学干燥，其特征是油墨经紫外线辐射后引发游离基迅速发生光聚合反应，导致油墨瞬间固化，在紫外线的作用下，光聚合引发剂被激发，产生游离基或离子，这些游离基或离子与预聚物等单体中的不饱和双键起反应，形成单体基团开始进行连锁反应，由于预聚物是多官能团结构，所以分子交联是三维的，因此连结料由液态变成固态。这个反应速度很快，不到ls就完成，即在印张到达输纸装置时就已完成。此种油墨最大特征是不使用溶剂，主要成分是低粘度的预聚物和活性单体、光敏剂等。

　此类墨所用树脂（预聚）环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等改性的丙烯酸酯类，具有多官能团，反应后成状高分子，从液固—固态速度极快。

一、透明度(遮盖力)

影响油墨透明性的因素：

①颜料本身的分子结构及结晶构造。不同的分子结构及结晶构造对光线产生不同的吸收能力，从而使相应的油墨具有不同的透明度。

②颜料颗粒。同一种颜料，颗粒越小，遮盖力越强。

③油墨中颜料的含量。颜料含量高对光线的吸收能力加大，透明度下降。

④与颜料及连结料折光率的差别有关。二者折光率相近，光线折射角度小，油墨呈透明趋势；二者差别越大，油墨的遮盖力越强。

一、油墨颜色的评价指标

    颜色是油墨经印刷手段赋予印刷品的色彩特性。因此，颜色是油墨的一个极为重要的指标。油墨呈现的色彩是印刷质量特征的决定性因素之一。

1．色强度

          用彩色密度计三色滤色片测得的3个密度值中最高的一个表示该油墨的色强度。

　2．色相误差

   以油墨色相反射区域密度差与吸收区域密度差之比来表示。色相误差是描述油墨颜色偏差的指标，油墨色相偏向密度最小值的滤色片的颜色，其量值表示了这种偏差的程度。

　3．灰度及饱和度

   油墨色相不应吸收区域最小密度与应吸收区域的最大密度之比表示油墨的灰度。饱和度是指油墨的纯度。

 

影响颜色的因素：

 颜料粒子的形态和组成的纯度。

三原色油墨的颜色特征

①色强度

②色相误差： 100%×(M-L)/(H-L)

③灰度及饱和度：灰度= 100% ×L/H

④色效率： 100% ×{1-[ (L+M)/2H]}

4．色效率

　色效率是指一个颜色对光的正确吸收与不正确吸收的百分比。如果一个颜色对某种光应当反射而没有反射，应当吸收而没有吸收，甚至有相反的作用，则它的效率就会下降。如果一个油墨的效率较高，则它与其它颜色套印时，就能够得到相应色相和反射纯的色光。

印刷油墨的细度与印刷品质量有密切关系。一般说网线越细，对油墨的细度要求越高。

三、应力作用时间与粘滞流动——触变性

1．触变性的表现及定义

　2．触变性产生的机理

　3．油墨流变曲线得滞后现象

　4．触变性的测量方法

油墨的触变性

触变性的定义：在温度不变的情况下，若剪切速率保持恒定，切应力和表观粘度随时间延长而减小的行为，称为触变性。这是宾哈姆流体和塑性流体的基本特性。

当?T=0， ?D=0，流体的剪切应力和表观粘度随着时间的延长而不断降低并逐渐稳定在比原来低的水平；

当D=0， ?T=0，流体的剪切应力和表观粘度又随着时间的延长而逐渐恢复至原来的水平。

触变性的表现形式：当油墨受到外力搅拌时，油墨由稠变稀，表观粘度随时间的持续而下降，甚至能产生流动。当搅拌作用力停止后，油墨又由稀变稠，表观粘度随静置时间的持续而上升，并恢复到原来较高的恒定值，油墨流动减弱最后停止流动。

 注意：触变性是在恒温条件下进行的，表观粘度的下降不是因搅拌时油墨升温而导致的，而主要是油墨内部结构发生了变化而引起的。

影响触变性的因素：颜料的性质、形状及体积

  一般地，针状颜料较球状颜料制成的油墨触变性大

 颜料在油墨中所占的体积（含量）大，则油墨的触变性大

 颜料与连结料之间的润湿好时，油墨的触变性要小。

触变性对于印刷过程的重要意义：

静止时，油墨的黏度比较高，可以有效地阻止颜料粒子由于分子热运动而导致的聚集，有利于油墨的储存和运输。

油墨在受到恒定剪切应力 作用时，粘度不断降低并逐渐稳定，有利于油墨的传递和转移。

油墨转移到承印物上，D=0，随着时间延长，粘度逐渐增大，有利于减少油墨网点铺展，提高图象的清晰度。

植物纤维主要组成成分是纤维素、半纤维素和木素，此外，还有少量的果胶、丹宁、树脂及杂质等次要成分。

新闻纸

新闻纸俗称白报纸，主要用于报纸及一些凸版书刊的印刷，新闻纸是用80％左右的机械木浆，加入10％～20％的漂白化学木浆制成的，其纸质松软，富有弹塑性，吸墨能力较强，不透明度较高，有一定的机械强度能适合各种不同的高速轮转机印刷。这种纸张多以木桨为制造原料，含有多的木质素及杂质，纸张容易发黄变脆，抗水性极差，故不宜长期保存。新闻纸有卷筒纸与平板纸两种。

纤维素

是一种白色、无味、无臭的碳水化合物，不溶于水和稀酸、稀碱及一般有机溶剂，但能在大量的浓硫酸作用下水解，化学分子式为（C6H6O6)n，是由大量的葡萄糖基构成的链状高分子化合物。

纤维素的强度由聚合度来决定，聚合度越大，其强度也越大。

     韧皮类   >  棉毛类     >  木材类    > 茎干类

半纤维素含有大量羟基，吸水、润胀能力较纤维素大。在打浆过程中增加纤维的润胀、水化和细纤维化，提高纤维的柔软性，因而能提高纸张的强度。但半纤维素含量高的纸张，形稳性差。

木素是疏水物质，不易吸水润胀。受光照日晒时产生发色基团使纸张变黄。

纤维（fibre）

纸张的匀度(formation)

相对粘结面积(Relative Bonded Area)

粘弹性(Viscoelastic property)

蠕变(Creep)。

表面强度(Surface Strength)

纸张的耐久性(permance)

耐用性（durability）

流动性调整剂是用来调整油墨的流动特性的助剂，包括调整油墨的粘着性(Tack值)和粘滞性(Viscosity)。常用于油墨的流动性调整剂有撤粘剂和稀释剂两大类。

1．透印

     透印(print through)的程度取决于油墨对纸张的渗透程度和纸张本身不透明度两个方面。

印刷平滑度对印刷品质量的影响及不同印刷方式对纸张印刷平滑度的要求：影响：

　   印刷平滑度影响纸张油墨需要量；

　   印刷平滑度影响纸张着墨均匀性；

　   印刷平滑度影响印刷品的光泽度。

对纸张印刷平滑度的要求印刷平滑度是在纸张上获得忠实于原稿的印刷晶的首要条件。它决定了在压印瞬间，纸张表面与着墨的印版或橡皮布表面接触的程度，是影响油墨转移是否全面，图文是否清晰的重要因素。

首先，印刷平滑度影响纸张的油墨需要量，即达到一定印刷密度，纸面或版面所需的油墨量(墨膜厚度)；

第二，印刷平滑度影响纸张着墨的均匀性。对于实地印刷品，印刷平滑度差的纸张，印刷密度的不均匀性增加；

第三，印刷平滑度还影响印刷品的光泽度。高的印刷平滑度有利于在纸面形成均匀平滑的墨膜，从而提高印刷品的光泽度、如果纸张比实际需要的平滑度要差，印刷工作者可以借助于下列两种措施提高印品质量：

①采用较大的印刷压力；

②印以较厚的墨膜。

三、纸张的应力松弛特性

      1.如果纸张的变形保持一定，应力将随时间而减少，这种现象称之为应力松弛(Relaxation)。应力松弛是保持纸张在一定伸长情况下所必须的应力递降的结果。这种现象与液体的触变性(thirotropy)相似。应力松弛速率快的纸张，会更容易使负荷消失。