第一篇:掃描電鏡的發展特點及在紡織材料研究中的應用
掃描電鏡的發展特點及在紡織材料研究中的應用
0 前言
當今,隨著電子源、掃描以及圖像采集和處理系統等的發展,掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscope,簡寫為SEM)已成為紡織、生物學、醫學、冶金、機械加工、材料、半導體制造、微電路檢查,甚至月球巖石樣品分析等領域的主要研究手段。同時它還在向復合型方向發展,即和X射線能譜分析技術(簡稱EDS)進行結合,成為研究分析物品表面結構與微區化學成分的最有效的工具。
當前產業用紡織品已廣泛應用于工業、農業、環境保護、生物工程、化學化工、醫療衛生以及汽車等領域,其應用范圍不斷擴大,大大拓展了新的應用領域,開拓出新的市場和高新技術的特殊產品,如電子紡織材料、智能紡織材料、細胞組織支架材料和纖維織物柔性[1]顯示器等。因此,利用先進的掃描電鏡等工具研究紡織產品極其材料的化學與機械物理性能創造產業用紡織品材料就顯得至關重要。可以說,掃描電鏡的未來有著廣闊的發展與應用前景。1 掃描電鏡和X射線能譜儀原理
掃描電鏡:其場深大約三百倍于光學顯微鏡,適用于表面形貌觀察,特別是粗糙表面的觀察和分析,圖像富有立體感、真實感、易于識別和解釋。放大倍數范圍大,一般為50~20000倍,對于相組成的非均勻材料便于低倍下的普查和高倍下的觀察分析。它具有相當的分辨率,可達2~6nm。掃描電子顯微鏡主要是利用二次電子成像,由聚光鏡和物鏡構成的電子光學系統[2],把電子槍發射出來的電子聚集成為一束極細的電子束,并聚焦于樣品的表面,同時按順序對樣品表面進行逐行掃描[3]。用檢測器收集從樣品表面發射出來的二次電子,經視頻放大形成圖像信號,再經顯像管顯示。所獲得的圖像可以直接進行觀察,也可以照相或者存儲記錄,它還可對試樣進行成分、晶格、陰極發光、感應電導等多方面分析。
X射線能譜儀:電子束轟擊樣品時,產生彈性散射和非彈性散射兩類物理過程,當兩者相互作用發生具有能量交換的非彈性散射時會產生二次電子、俄歇電子、特征X射線、連續X射線,以及在可見光和紫外、紅外波段的長波長電磁輻射。X射線能譜分析就是取出樣品所產生的X射線作為信號進行分析的。分析這些X射線的能量就可知道組成樣品的元素,即可實現對樣品的定性分析;根據X射線能量不同的強度就可知道各種非導體與半導體的含量,即實現對樣品的定量分析。由于電子顯微鏡具有很高的空間分辨率,它可以捕捉能譜分析儀在微米和亞微米尺度下的粒子,同時在與計算計配合后,通過線掃描也就可以獲得直觀的微區元素分布數據。掃描電鏡和X射線能譜儀的發展特點
掃描電鏡的設計思想早在1935年便已提出,但受各種技術條件的限制,進展一直很慢。只是在近20年,掃描電鏡才在提高分辨率方面取得了較大進展。現在,使用最常規掃描電鏡分辨率可達3.5nm左右。上世紀90年代中期,它與高速發展的計算機技術對接,實現了電腦控制和信息處理。之后,掃描電鏡在二次電子像分辨率、非導體與半導體的掃描成像上取得了突破。特別是針對過去非導體與半導體材料需噴金后才能電描的技術改進
為在低真空和低電壓下的電鏡掃描,為產業用紡織品的出新提供了良好的檢測手段與保證。
目前,使用最廣的常規鎢絲陰極掃描電鏡的分辨率為3.5nm左右,加速電壓范圍為0.2~30kV。掃描電鏡配備X射線能譜儀后發展成分析掃描電鏡。它比X射線波譜儀分析速度快、靈敏度高、還可進行定性和無標樣定量分析。但是,這種分析型掃描電鏡也存在不足之處,如能量分辨率低,一般為129—155eV,以及Si(Li)晶體需在低溫下使用(液氮冷卻)等。所以未來的掃描電鏡發展主要在:
(1)高分辨率和分析型兩類電鏡的合并,同時實現用計算機控制,發展成多功能高分辨率的分析電鏡。
(2)更大限度地滿足大量多元素試樣的超輕元素,低含量,高速定性、定量常規分析的需求。提高常規加速電壓時的分辨本領,改善低壓性能,減少直至消除對樣品的破壞、損傷。無需先噴涂導電層或冷凍干燥處理,保持樣品的原樣進行觀察。
(3)研制新的綜合型的電鏡附件設備,以便取得更多的試樣信息。
國內中國科學院北京科學儀器研制中心生產的X射線能譜分析系統Finder-1000,已經開發出自己的圖形化能譜分析系統程序,分析元素從鈹Be(4)元素到鈾U(92)元素,實現了高精度的無標樣及全標樣定量分析。其分析速度極快,10種元素分析時間不足1秒鐘。目前,國際最先進的采用超導材料生產的能譜儀,分辨率業已高達5~15eV,已超過了25eV分辨率的波譜儀。掃描電鏡和X射線能譜儀在紡織材料研究中的應用 3.1纖維表面形貌觀察和元素成分分析
纖維材料的表面物理形態和化學結構是決定材料性能的基本因素,也是影響纖維材料的表面的摩擦性能、光學性能、吸水性和生物相容性等性能的主要因素。用掃描電鏡觀察、分析纖維表面形貌特征,如圖
1、圖2所示。樣品噴金后可直接放入樣品室進行觀察。根據纖維的微觀結構不同,即細度不同,鱗片不同等形態特征區分各種纖維,同時纖維表面的各種元素產生具有不同能量的特征X射線,分析這些X射線的能量就可知道組成的元素,可看出各種纖維微量元素成分的差別,從這兩方面對纖維進行種屬鑒定和纖維鑒別,在鑒別基礎上可通過熒光屏準確地測定各類纖維的直徑和根數,得出各類纖維的定量分析。還可應用電鏡觀察織物結構特征、紗線中纖維排列形態、纖維徑向分布等項目來分析紗線的物理機械性質、耐磨、染色性能。
3.2紡織材料失效分析
紡織材料失效分析主要包括磨損、腐蝕和斷口分析[5],利用SEM主要對磨損表面及磨損產物等進行分析,磨損、腐蝕的表面攜帶了最主要的信息,可利用SEM結合EDS進行表面形貌分析和微區成分定性、半定量分析(如圖4所示),可以優先了解腐蝕的因素(如夾雜物類型、材料缺陷等),由此鑒別材料失效的形成原因;利用掃描電鏡觀察、分析材料的斷口特征(如圖3所示,針毛尖部3~4mm鱗片破損嚴重),對斷裂機理分析歸類,明確斷裂類型,其次是對裂紋源位置和擴展方向的判定,可根據斷口學原理判斷斷裂性質,追溯斷裂原因,調查斷裂是跟原材料質量有關還是跟后續加工或使用情況有關等等。減少缺陷數目和尺寸,改善織物性能。
3.3超微尺寸材料的研究
掃描電鏡可以在比微米尺寸更小的范圍內獲得高倍率、立體感強、直觀的二次電子圖像。納米材料又稱為超微顆粒材料,由納米粒子組成,一般是指尺寸在1~100nm間的粒子。應用在紡織品上具有拒水、拒油、防靜電、防污、抗菌、柔軟等功能。通過掃描電鏡,可以較直觀地觀察到超微納米材料的表面形貌,可以看到納米結構、看出顆粒的均勻度(例如圖5,為納米SiO2粉體小顆粒分散情況),也可以用這種方法來改變顆粒的孔分布,解決顆粒的團聚問題等。
而研發功能性紡織材料是未來發展趨勢,所以掃描電鏡的作用在這個領域會越來越突顯出來。3.4表面整理劑研究
使用各種表面整理劑可以提高織物的耐磨、耐洗、抗皺、抗靜電、防水拒油等性能,對于它的研究也越來越重要。而在研究纖維的表面性能和表面結構,以及分析整理劑在纖維表面的結合狀態,研究它的分散情況與纖維性能之間的關系,探討特色整理劑的作用機理,以及開發新型整理劑等方面,掃描電鏡起著越來越重要的作用。尤其是能譜技術,它可以對整理劑處理過的纖維表面元素成分進行定性和半定量分析,給出該元素濃度分布的掃描圖像,并對其中所含元素濃度進行定量分析。
例如:圖
6、圖7所示,這是滌綸纖維表面經防油劑改性后的電鏡照片,可以看出防油改性絲的表面已經發生了根本性的變化。
3.5表面改性處理的研究
表面改性處理的手段主要包括化學氧化法、低溫等離子體改性、輻射接枝法等。經過改性處理的纖維可用SEM和EDS來觀察其微觀結構組成以及表面化學成分、濃度分布,這樣就可以用它測定紗線接觸表面上的沉積物以及由于磨損、刻蝕、沉淀、輻射等而導致的表面性質的變化。還可以為評定材料表面性質的專家提供相關的技術支持。對研究改性的生產工藝,開發新用途都具有重要的意義。3.6顯微組織研究
在掃描電鏡的高倍觀察條件下,材料的顯微組織十分清晰。可用來觀察纖維的孔洞結構,分析不同的孔洞結構與纖維性能之間的關系。或在多相結構材料[4]中,特別是在某些共晶材料和復合材料的顯微組織和分析方面,由于可以借助于掃描電鏡景深大的特點,所以完全可以采用深浸蝕[4]的方法,把基體相溶去一定的深度,使得欲觀察和研究的相顯露出來,這樣就可以在掃描電鏡下觀察到該相的三維立體的形態,這是光學顯微鏡和透射電鏡無法做到的。3.7斷裂過程的動態研究
掃描電鏡的大場深和大視場可清晰顯示纖維斷裂的三維形貌,而在較高放大倍數下又能觀察斷裂面局部區域的微細結構,這種圖像有助于研究裂縫的產生、發展以及尋找裂縫源。有的型號的掃描電鏡帶有較大拉力的拉伸臺裝置,這就為研究纖維斷裂過程的動態過程提供了很大的方便。可用來研究纖維的機械力學性能等。在試樣拉伸的同時既可以直接觀察裂紋的萌生及擴展與纖維顯微組織之間的關系,又可以連續記錄下來,為紡織材料研究提供最直接的證據。4 結束語
進入90年代以來,世界紡織工業和紡織品市場發生了深刻變化,紡織工業作為傳統的勞動密集型加工產業,在信息產業的推動下,正向技術密集型、知識密集型產業發展。為了研究高技術含量、信息含量和高附加值的紡織產品,就需要結合高科技的檢測分析手段,新型掃描電鏡和X射線能譜儀及其附件設備在新型紡織材料的研究和開發中有著廣闊的應用前景。
第二篇:掃描電鏡及其在儲層研究中的應用分析
掃描電鏡測試技術原理及其在儲層研究中的應用
1、掃描電鏡的結構和工作原理
掃描電鏡的主要構成分為四部分:鏡筒、電子信號的顯示與記錄系統、電子信號的收集與處理系統、真空系統及電源系統(圖 1)。以下是各部分的簡介和工作原理。1.1 掃描電鏡結構 1.1.1鏡筒
鏡筒包括電子槍、聚光鏡、物鏡及掃描系統,其作用是產生很細的電子束(直徑約幾個nm),并且使該電子束在樣品表面進行掃描,同時激發出各種信號。1.1.2電子信號的收集與處理系統
在樣品室中,掃描電子束與樣品發生相互作用后產生多種信號,其中包括二次電子、背散射電子、X射線、吸收電子、俄歇(Auger)電子等。在上述信號中,最主要的是二次電子,它是被入射電子所激發出來的樣品原子中的外層電子,產生于樣品表面以下幾nm 至幾十nm 的區域,其產生率主要取決于樣品的形貌和成份。通常所說的掃描電鏡圖像指的就是二次電子像,它是研究樣品表面形貌的最有用的電子信號。檢測二次電子的檢測器的探頭是一個閃爍體,當電子打到閃爍體上時,就在其中產生光,這種光被光導管傳送到光電倍增管,光信號即被轉變成電流信號,再經前置放大及視頻放大,將電流信號轉變成電壓信號,最后被送到顯像管的柵極。
1.1.3電子信號的顯示與記錄系統
掃描電鏡的圖像顯示在陰極射線管(顯像管)上,并由照相機拍照記錄。顯像管有兩個,一個用來觀察,分辨率較低,是長余輝的管子;另一個用來照相記錄,分辨率較高,是短余輝的管子。1.1.4真空系統及電源系統
掃描電鏡的真空系統由機械泵和油擴散泵組成,其作用是使鏡筒內達到 10 托的真空度。電源系統則供給各部件所需的特定電源。
圖1 掃描電鏡結構圖
1.2掃描電鏡的基本原理
掃描電鏡的電子槍發射出電子束,電子在電場的作用下加速,經過兩次電磁透鏡的作用后在樣品表而聚焦成極細的電子束。該細小的電子束在末透鏡的上方的雙偏轉線圈作用下在樣品表而進行掃描,被加速的電子與樣品相互作用,激發出各種信號,如二次電子,背散射電子,吸收電子、X射線、俄歇電子、陰極發光等。這些信號被按順序、成比例的交換成視頻信號、檢測放大處理成像,從而在熒光屏上觀察到樣品表而的各種特征圖像。
2、掃描電鏡在礦物巖石學領域的應用 2.1礦物研究
不同礦物在掃描電鏡中會呈現出其特征的形貌,這是在掃描電鏡中鑒定礦物的重要依據。如高嶺石在掃描電鏡中常呈假六方片狀、假六方板狀、假六方似板狀;埃洛石常呈管狀、長管狀、圓球狀;蒙脫石為卷曲的薄片狀;綠泥石單晶呈六角板狀,集合體呈葉片狀堆積或定向排列等。王宗霞等在掃描電鏡下觀察了硅藻上的形貌,硅藻上多呈圓盤狀、板狀,根據這一特征即可將它鑒定出來。
礦物特征及殘余結構可以推斷其成巖環境和搬運演化歷史,掃描電鏡可對礦物的結構和成分進行分析,為推斷礦物的成巖環境和搬運演化歷史提供基礎資料。礦物顆粒脫離母巖后,在搬運和沉積的過程中必然會受到外界環境的影響。不同的搬運介質、搬運形式以及不同的沉積環境常會在礦物顆粒表而留下反映搬運和沉積的痕跡,因而礦物表而就會具有不同的形狀及外貌特征。光學顯微鏡、差熱、化學分析等傳統分析方法往往無法將其加以識別,而配接有X射線的能譜儀的掃描電鏡能直接觀察到礦物變化過程中所發生的結構、形貌等微觀現象的變化和形成新礦物的特點,并且可以同時確定其化學元素組成及相對含量的變化,為研究礦物的變化提供了良好的途徑。2.2包裹體研究
包裹體是成礦時留在礦物中的遺跡化石,其物質組成反映了成巖成礦時期的介質環境,掃描電鏡為分析包裹體物質提供了良好條件。首先,掃描電鏡的形貌分析使我們能準確觀察包裹體;其次,掃描電鏡的能譜分析可以直接對已經打開的包裹體進行分析,從而確定了包裹體的物質組成。單強等利用掃描電鏡對四川冕寧稀土礦床早期螢石的單個流體—熔融包裹體進行研究,為進一步證實四川冕寧稀土礦床是一個與鹽熔體有關的熱液礦床打下堅實的基礎。謝玉玲等利用掃描電鏡對銅官山銅礦床矽卡巖礦物中的包裹體進行研究,發現其中的石榴石存在二相包裹體,并在透輝石中發現流體包裹體及子礦物。
3、掃描電鏡在粘土礦物方面的研究
由于粘上礦物在石油生成、運移、聚集及油氣勘探開發研究中的重要作用,利用掃描電鏡研究粘上礦物的優越性尤其明顯。以往對粘土礦物的分析手段著重于精確分析粘上礦物的成分和晶體結構(如X粉晶衍射等),但對其形態特征及分布研究不多,而粘上礦物在儲層中的分布及存在狀態、成巖作用的影響、油氣運移及開發的影響,使得粘上礦物的形態、分布及其變化的研究更加深入。粘上礦物是以微米為計量單位的質點,一般粘上礦物僅為幾個微米,用普通的光學顯微鏡已經很難區分粘上礦物的成分、形態及分布特征,利用掃描電鏡完全可以彌補這一不足。
(1)研究粘上礦物的形態及分布,確定成巖作用過程、成巖階段及次生變化;
(2)研究粘上礦物的共生組合及變化,確定成巖環境及地球化學背景,如溫度、壓力、酸堿度;(3)對粘上礦物的成分分析(結合X衍射分析),確定埋藏深度、恢復盆地埋藏史及熱演化史、反映油氣成熟度。3.1粘土礦物的顯微形貌特征
一般來說,在碎屑巖儲層中常見的粘土礦物主要有高嶺石、伊利石、綠泥石及伊蒙混層等粘土。根據粘土礦物分析結果,24-3構造韓江組和珠江組儲層中的粘土礦物主要以伊利石和高嶺石為主(圖2)。
伊利石:伊利石在24-3構造韓江組和珠江組儲層中是較為常見的粘土礦物。在電鏡掃描下,其單晶形態呈絲帶狀,其集合體呈絲縷狀(圖2-A),通常包裹在顆粒的表面,形成粘土薄膜。
高嶺石:高嶺石晶體呈假六角片狀、假六角板狀、假六角似板狀,它們依次具有良好的假六角薄片狀晶形,部分完整假六角形晶形和表面稍彎曲的較差六角晶形,它們大小約為1-5μm,個別見團粒狀,高嶺石團粒大小不一,約為0.2-0.7 μm,為細小高嶺石晶粒集合體。但西江24-3構造韓江組和珠江組儲層中的高嶺石,在電鏡掃描下常見的單體形態呈假六角片狀、假六角板狀和微晶粒狀(圖2-B),集合體形態呈疊片狀和扇狀、疊板狀、蠕蟲狀。高嶺石往往在孔隙中形成定向排列或者雜亂堆積狀態充填或半充填著儲集層的孔隙。
圖2顆粒表面貼附和粒間充填的粘土礦物
3.2粘土礦物在儲層中產狀特征
電鏡掃描下可以直觀地看到,粘土礦物的空間分布特征,24-3構造韓江組和珠江組砂巖儲層中粘土礦物的產狀主要有:孔隙襯墊式、孔隙充填式及粘土橋式。(1)孔隙襯墊式
這種產狀是指粘土礦物在碎屑巖顆粒表面呈定向排列,組成連續的貼附于孔隙壁上的薄膜。在鏡下看,粘土礦物在顆粒表面排列具明顯的方向性,根據其排列方向與顆粒表面夾角的關系,可分為兩種:一種是其排列與顆粒表面近于平行另一種是垂直于顆粒表面向孔隙內生長,即櫛殼狀。
在24-3構造韓江組和珠江組砂巖儲層中,具有此類產狀的代表性粘土礦物為皺晶狀高嶺石(圖3)和絲縷狀伊利石(圖2-A)。在鏡下,可以觀察到高嶺石和伊利石主要覆于顆粒表面,在粒間孔隙邊緣形成孔隙襯邊(圖3)。但是由于沒有完全把孔隙充填,還保留了一定量的粒間孔隙。
圖3高嶺石、伊利石在粒間孔隙邊緣形成孔隙襯邊
(2)孔隙充填式
孔隙充填式是指粘土礦物以分散質點形式充填于孔隙之中。在鏡下可以觀察到粘土礦物往往以集合體形態充填于孔隙內,按其充填的程度可分為完全充填與不完全充填。在24-3構造韓江組和珠江組砂巖儲層中,具有此類產狀的較為常見的粘土礦物為高嶺石(圖4)。在24-3構造中,粘土礦物充填孔隙較為嚴重,對該區塊的儲層物性有一定的影響。(3)搭橋式
搭橋式產狀是指粘土礦物晶體自孔隙壁向孔隙空間內生長,并在孔隙內形成粘土橋。通過電鏡掃描可以看到,在24-3構造韓江和珠江組儲層中,粘土薄膜具有明顯的由孔隙邊緣向孔隙中央生長的特征,有的已形成網格狀或橋接型膠結(圖5)。
圖4 24-3油田中的粘土礦物充填孔隙
圖5粘土薄膜及形成的“粘土橋”
4、掃描電鏡在儲層研究中的應用
掃描電鏡在碎屑巖及碳酸鹽巖儲層研究中具非常廣泛的應用。掃描電鏡研究儲層結構,評價儲層質量。它可以對儲集巖的礦物成分、結構構造、孔隙類型及成因、膠結程度及次生變化作深入系統的研究,并對儲層優劣提供評價,其應用主要包括如下幾個方面:
(1)研究分析儲層的膠結類型,膠結物種類及次生變化;
(2)研究儲層的孔隙結構,分析孔隙成因類型及成巖作用和膠結作用對孔隙度、滲透率變化的影響,預測孔隙演化方向;
(3)利用圖像分析軟件測量孔隙、喉道大小,綜合評價儲集性能;
(4)掃描電鏡在微孔隙、微裂隙發育的儲集巖研究中得到廣泛應用。微孔隙、微裂隙在油氣運移、聚集中起很大作用,微孔隙的發育與連通常形成良好的油氣儲集層,掃描電鏡微觀分析,可以非常直觀、有效地對微孔、微隙進行分析;
(5)掃描電鏡對儲層巖石鑄體的分析研究,運用掃描電鏡背散射電子成分圖像,可以決速、直觀地反映孔隙喉道分布情況,精確計算而孔隙,對酸溶孔隙鑄體的二次電子形貌圖像分析,可以綜合評價儲層質量;
(6)掃描電鏡分析在儲層巖石物理流動單元研究中的應用,同一巖石物理流動單元具有相對一致的(相似的)孔隙喉道分布及相似的性質,儲層巖石物理流動單元的研究在油藏描述及油田開發中具有重要的意義。運用掃描電鏡對儲層結構的分析,通過對巖石微觀分析結果的綜合,結合測井等資料,可以在宏觀上將儲層劃分為性質相對獨立的多個流動單元組合。
5、掃描電鏡在油氣層保護研究中的應用
保護油氣層是石油勘探開發過程中的重要技術措施,保護油氣層技術立足于預防為主,解堵為輔的原則。巖心分析是認識油氣層地質的基礎,油氣層敏感性評價、損害機理的研究、保護油氣層技術方案的設計都必須建立在巖心分析基礎上。而儲層巖石微觀特征分析又是油氣層保護研究的重點,因此掃描電鏡微區分析在油氣層保護研究之中具有非常重要的作用。
(1)利用掃描電鏡研究儲層巖石學特征,從微觀形態及微區成分上對儲層巖石進行巖石礦物成分及結構分析,膠結特征及充填作用分析,孔隙及喉道連通性分析等,并預測儲層敏感性;
(2)儲層敏感性掃描電鏡分析,通過酸、水、速、堿、鹽及溫度敏感性試驗,利用掃描電鏡分析儲層樣品敏感性試驗前后的變化,分析儲層樣品的粘上礦物的變化,膠結物及儲層格架的變化,孔隙及喉道的變化,確定儲層敏感性發生的類型和程度,并采取預防措施;
(3)在油氣田開發過程中,對儲層巖心樣品進行開發前后的微觀分析,可以判斷儲層損害程度,提出改進措施,提高產量。特別是注水、注氣開發中,運用掃描電鏡的分析,可以觀察到粘土礦物的膨脹,粘土礦物及其它微粒的遷移,水巖反應形成新礦物等各種現象,而使孔隙喉道變小或堵塞而造成儲層的損害,進而研究采用添加降粘劑,防膨脹劑及控制溫度、酸堿度等措施,而使儲層損害的程度降到最低。掃描電鏡在油氣層保護研究上具有重要作用,應用前景十分廣闊,能夠解釋油氣開采中遇到的諸如引起孔喉堵塞、滲透率降低等原因,進而提出油氣層保護措施,提高采收率,降低成本,增加產量。
6、小結
掃描電鏡可以直觀再現有機質富集的顯微組分、干酪根、煤及富含有機質的全巖樣品在地層條件下的動態生氣過程,對于評價不同地質樣品的產氣潛力提供了一種行之有效的新手段。另外,掃描電鏡在礦物巖石學、粘土礦物分析、儲層研究、油氣層保護等方面已經發揮了重要作用。掃描電鏡在反映物質微區信息方面具有分辨高、放大倍數大、景深大、立體感強、樣品制備簡單的優點,因而廣泛應用于不同領域的研究,在地學微區信息提取方面有不可代替的優勢。隨著掃描電鏡性能的提高,掃描電鏡高溫熱臺及微注入系統的使用,環境掃描電鏡出現,使掃描電鏡在油氣領域中的應用進一步擴大。
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第三篇:纖維復合材料在航空工業中的應用及特點
纖維復合材料在航空工業中的應用及特點
摘要
近年來,飛機制造技術整體朝著結構輕量化、隱身、高可靠性、長壽命、短周期、低成本、及綠色先進制造技術方向發展,纖維增強復合材料的獨有特性能能很好滿足這個需求,因此復合材料在航空工業中的應用越來越廣泛,本文從軍用飛機和民用飛機兩個方面介紹了纖維增強復合材料在航空工業中的應用,并分析了纖維增強復合材料的相關特性。文章的最后對復合材料料在未來飛行器的應用做了初步的展望。
關鍵詞:纖維增強復合材料,航空工業,應用,特點,展望 概述
由于現代先進飛機性能的高要求,使得復合材料的發展突飛猛進,飛機結構的復合材料化已成為必然的發展趨勢,這一趨勢將從根本上改變傳統的飛機結構設計和制造工藝,也將改變航天工業供應鏈重組進程,能否適應這一重大變革,勢必影響一個國家航空制造業的成敗興衰,如今復合材料已經廣泛應用于航空工業,小到飛機上的受力較小的前緣,口蓋大到飛機尾翼機身,復合材料正在不斷快速的替代金屬材料。
先進復合材料誕生于20世紀60年代末,70年代初即應用于飛機結構。先進復合材料指的是性能和功能上遠遠超出其單體組分性能和功能的一大類新材料,他們通常都是在不同尺度,不同層次上結構設計、結構優化的結果,融會貫通了各種單質材料發展的最新成果,甚至產生了原單質根本不具備的全新的高性能與新功能,是可以替代金屬的結構材料[1]。先進復合材料的增強材料最普遍采用的是碳纖維,石墨纖維,芳綸纖維,硼纖維。其中的碳纖維是先進加強件上最通用的纖維材料,而且被飛機和航天飛機最廣泛的應用著。按照基體材料的不同,先進復合材料分為樹脂基,金屬基和陶瓷基復合材料,當前樹脂基復合材料技術基本成熟,已經廣泛應用于軍用飛機和民用飛機。以其為基體的纖維增強復合材料自20世紀80年代以來受到重視,在航空航天工業中有了越來越廣泛的應用。纖維增強復合材料在航空工業上的應用
復合材料在飛機上的應用大致可以分為三個階段:第一階段:是應用于受載不大的簡單零件部件,如各類口蓋、舵面阻力板、起落架艙門等;第二階段:是應用于承力較大的尾翼等次級主承力結構,如垂直安定面、水平安定面、全動平尾、鴨翼等;第三階段:是應用于主承力結構,如機翼盒段、機身等[2]。
這三個階段所涉及的復合材料制造技術,是3個不同層次,在載荷水平上是完全不同的,對構件制造技術的要求也不同,構件的尺寸和結構的復雜程度,也有大幅度的提高。國內目前的技術水平,處于第2階段的水平。而美國已經到第三階段而且規模很大。
2.1軍用飛機
2.1.1 美國軍用戰機
美國在復合材料方面具有強大的,全面的研究和生產基地,綜合實力最強。在戰機用復合材料方面,其規模和技術都走在世界前列。早在1974年美國的F-15A戰斗機就使用了復合材料,使用復合材料比例為2%。1995年首飛的F/A-18E/F戰機,復合材料的比例達到了22%,襟翼采用碳碳復合材料,機翼蒙皮也采用碳纖維-環氧復合材料。這時復合材料在飛機中的使用已經到了第二階段,復合材料開始應用于承力較大的部件。
1982年,美國陸軍提出LHX(實驗輕型直升機計劃),為響應這個計劃同時為了減少雷達反射截面積,RAH-66科曼奇直升機廣泛應用了復合材料,其所用復合材料占整個直升機結構重量的51%,RAH-66是目前世界上使用復合材料最多的實用直升機。在基體結構中使用復合材料的有蒙皮、艙門、桁條、隔框、中央龍骨盒梁結構,炮塔整流罩、涵道尾槳護罩、垂直尾翼和水平安定面。在旋翼系統中使用復合材料的有撓性梁、槳葉、扭力管、扭力臂、旋轉傾斜盤、套管軸和旋翼整流罩。傳動系統使用復合材料的有傳動軸和主減速器箱。所用復合材料有韌化環氧樹脂,雙馬來酰亞胺樹脂、石墨纖維、玻璃纖維和Kevlar纖維等。在戰斗機和直升機上,先進復合材料不僅是輕質高強的結構材料,經過研究改性后還具有一定的隱身功能。造價超過2億美元的B-2“幽靈”重型隱形轟炸機,于1978年開始研制,1993年12月交付使用,它的整個機身除主梁和發動機機艙采用了鈦復合材料外,其它部分均由不易反射雷達波的碳纖維和石墨等非金屬復合材料構成,機翼蒙皮是六角形蜂窩狀夾芯碳/環氧吸波結構材料,該材料的面板為非圓Kevlar49增韌環氧,夾芯為表面經過特殊處理的六角蜂窩狀Nomex,底板為非圓石墨增韌環氧[3]。2.1.2 國內戰機
與國外先進戰機相比,國產戰機的復合材料的用量較少,在直升機領域復合材料的使用比例較大,直-3直升機中復合材料的使用率約為23%,殲
8、強5戰機的垂直尾翼壁板及垂直尾翼使用了碳纖維樹脂基復合材料。高級教練機I-15“獵鷹”06的機頭罩和方向舵大部件都是由國產高性能碳纖維復合材料制造的[4]。
2.2在民用飛機上的應用
民用飛機不同于軍機,軍機的復合材料應用上完尾翼馬上上機翼、機身。而民機飛機要求安全性、可靠性、舒適性和經濟性等[5],因此相隔了20年后才出現大型飛機的復合材料機翼和機身,這一段時間一是在發展相關技術,二是在努力降低成本,使之能與對應的金屬結構競爭,條件具備了才有第二階段邁進第三階段的應用[6]。在民用運輸類飛機中,波音777的垂尾,平尾、后氣密框、客艙地板梁、襟翼、副翼、發動機整流罩和各種艙門等均使用了飛虎材料,總質量達9.9t,占結構總重的25%。新研制的波音787,機翼、機身等主承力結構均有復合材料制成,復合材料用量達全機結構總重的50%以上,其中約45%為碳纖維復合材料,5%為玻璃纖維復合材料,是世界時第一架采用復合材料機身,機翼的大型商用飛機。空客A320,A330等機型也大量采用了復合材料,用量占結構總質量的13%,A380更是達到了22%[6]。
我國民機復合材料結構應用技術研究起步較晚,在已經取證的民機中,復合材料結構使用有限。20世紀九十年代中期研制了Y7-100復合材料垂尾,并通過了試驗驗證和適航審查,在新支線客機ARJ21-700中,復合材料用量不到2%,主要應用于非結構件、次承力件、根據專家估計,在已經立項研發的國產大型客機結構中,先進復合材料用量將達到20%~50%,并將首次用于機翼級主承力構件,原材料也將努力實現國產化。隨著ARJ21-700的后續機型的研發,代表先進技術的復合材料用量會進一步增多,并將逐漸應用到主要結構上[6]。
纖維增強復合材料之所以能在軍用,民用飛機上的應用如此廣泛,主要是因為纖維增強復合材料的優異特性。
3.纖維增強復合材料的特點
纖維增強復合材料是由基體和增強纖維組成。在纖維增強復合材料中,纖維比較均勻地分散在基體之中,纖維增強基體,其最主要的承載作用。基體的作用是把纖維粘結成一個整體,保持纖維間的相對位置,是纖維能協同作用,保護纖維免受化學腐蝕和機械損傷。纖維增強復合材料不僅具有本身獨特的優點,同時也具有一般復合材料的性能和優點。3.1 比強度和比模量高
單位質量的強度和模量分別稱為比強度和比模量,比強度和比模量高對于實現飛機結構的輕質化具有至關重要的作用,材料的比強度和比模量高,構件可以做的小巧,重量可減輕,而且質量不會受到影響。當材料的強度和剛度相同時,纖維增強復合材料構件的重量可比鋼構件重量減輕70%左右、航天工業的成本與航天器的質量是息息相關的,對于航天衛星來說每減少一公斤的質量,將減少15-20萬美元的制造發射成本。3.2 抗疲勞和破損安全性好
疲勞破壞是材料在交變載荷作用下,由于裂紋的形成和擴展而造成的低應力破壞,是飛機墜毀的主要原理之一。與金屬材料相比,纖維復合材料特別是纖維增強樹脂基復合材料對缺口。應力集中敏感性小,而且纖維和基體的界面可以是擴展的裂紋間斷變鈍或改變方向,即阻止了裂紋的迅速擴展,從而具有較高的疲勞強度。
在纖維增強復合材料中,每平方厘米上的纖維數量少則幾千根,多則幾萬根,由具有韌性基體把它們連結成整體。當這類材料制成的構件遇到超負荷而又少量纖維斷裂時,構件上的負荷能迅速地重新分配到未斷裂的纖維上,從而使整個構件在短期內不致喪失工作能力,所以纖維增強復合材料的破損安全性好。3.3 減振性能好
以聚合物為基體的纖維增強復合材料,基體具有彈性。在基體和界面上有裂紋和脫粘的地方,還存在著摩擦力。在振動過程中,粘彈性和摩擦力使一部分動能轉換成了熱能。而且因為纖維增強復合材料的比模量高,其自振頻率也很高,所以可以避免構件在作業是產生共振,纖維與機體界面間具有吸收振動能量的作用,即使產生了振動也會很快的衰減下來。故這類材料構件不容易產生振動破壞。3.4 高溫性能好
復合材料的高溫性能好,纖維增強復合材料的結構部件在大幅度溫度變化的環境下,具有非常微小的熱變形。一般鋁合金在400℃時,其強度和彈性模量顯著下降,而用碳纖維或硼纖維增強的鋁合金在此溫度下強度和模量基本不變。3.5 制造流程短,具有可設計性
對于連續纖維增強復合材料,可用手糊法、模壓成型法、纏繞成型法和拉拔成型法等制造工藝,復合材料的一次成型技術可以縮短飛機構件的制造流程,實現飛機模塊化,減少飛機整體的連結點,往往這些點的應力集中現象比較嚴重,一次成型技術可以有效解決這些問題,增強飛機抗沖擊能力,延長使用壽命,降低成本。復合材料的可設計性更多的是指功能或性能上的設計,比如可以通過特定方法制造出適用于航空航天工業零膨脹系數的材料等等。
此外復合材料還具有其他一些方面的優越性能:如損傷容限高,尤其是玻璃纖維層壓板表現出了極高的切口強度;具有突出的氣動彈性剪裁好,當改變纖維的組成、排列方向和鋪層厚度,就可以改變復合材料的強度和彈性,以達到設計者對設計對象的需求等等。4.展望
航空工業對所需材料的要求是輕質、高強、高可靠。當前,飛行器上采用復合材料結構的主要目的是減輕機體結構重量和改善氣動彈性和隱身性能等。但隨著未來飛行器的發展需求不斷提升,在未來復合材料結構設計上可能會出現諸多挑戰如未來的飛行器可能需要具有變體的能力[1];未來飛行器必須滿足在極端環境下的飛行等等。
代表著最高端科學結晶的未來飛行器與先進復合材料科學技術的發展,必然推動整個航空航天工業乃至全人類的科學技術的進步。
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第四篇:幸福感研究在企業管理中的應用
齊齊哈爾大學畢業設計(論文)
齊 齊 哈 爾 大 學
畢業設計(論文)
題 目: 幸福感研究在企業管理中的應用
學 院: 教育與傳媒學院
專業年級:
學生姓名:
指導教師:
成 績:
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年 月 日
摘 要
目前,隨著社會和經濟的快速發展,人們對于生活質量的要求也在不斷提高,不再是以往的僅停留在物質生活方面,目前目光更多的集中在精神生活層次。積極心理學也應運而生,幸福感是積極心理學中重要的研究領域。首先,本文通過對幸福感理論的研究,重點研究它的主要方面,即主觀幸福感,闡述主觀幸福感的含義、和特點;其次,介紹主觀幸福感的研究內容、理論模型以及影響因素;最后將主觀幸福感理論研究與管理思想相結合,應用于企業管理的實踐中,針對其影響因素,提出對人力資源管理方面的一些建議,以期為企業進行人力資源工作提供參考和依據。
關鍵詞: 幸福感 主觀幸福感 企業管理 人力資源
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Abstract
Now, with the rapid social and economic development, people's requirements for quality of life is improving, no longer the only remain in the material life, the current attention focused on the spiritual life more level.Positive psychology has come into being, happiness is an important positive psychology research.First, this paper studies the theory on happiness, focusing on its main aspects, namely the subjective well-being to explain the meaning of subjective well-being, and characteristics;second, introduced SWB research, theoretical models, and influencing factors;finalthe theory of subjective well-being of combining research and management thinking, applied to the practice of business management for the factors affecting the management of human resources a number of recommendations to human resources for the enterprise to provide information and evidence.Key words: Happiness Subjective Well Being Human Resources Management
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目 錄
摘要 ………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ
一、緒論……………………………………………………………………………1
(一)選題背景及意義??????????????????????
(二)本研究價值????????????????????????
二、幸福感與主觀幸福感……………………………………………………………
(一)幸福感的含義及研究現狀???????????????????
(二)主觀幸福感????????????????????????? 主觀幸福感的含義?????????????????????? 2 主觀幸福感的研究現狀???????????????????? 3 主觀幸福感的相關理論????????????????????
(1)人格特質理論???????????????????????
(2)目標理論?????????????????????????
(3)判斷理論?????????????????????????
三、主觀幸福感與員工工作滿意度的關系…………………………………………
(一)主觀幸福感與員工滿意度???????????????????
(二)主觀幸福感與工作績效????????????????????
四、幸福感研究在企業管理中的應用及案例分析…………………………………
(一)影響企業員工主觀幸福感的因素???????????????? 主觀因素?????????????????????????? 2 客觀素???????????????????????????
(二)激勵措施??????????????????????????
齊齊哈爾大學畢業設計(論文)建立積極的管理理念 ????????????????????? 進行入職測評 了解企業員工的人格特質????????????? 3 建立公平具有激勵性的薪酬制度????????????????
幫助員工完善其職業生涯規劃?????????????????
建立輕松良好的工作家庭關系?????????????????
提高員工的組織和職業的認同感????????????????
(三)具體案例分析???????????????????????
五、研究的不足與展望…………………………………………………………… 參考文獻…………………………………………………………………………… 致謝…………………………………………………………………………………
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一、緒論
(一)選題背景及意義
社會在不斷進步,經濟在飛速發展,人們在關注物質資料豐富的同時,更加注重精神層面的幸福。幸福感,成了越來越多的人關心的話題。在心理學意義上的幸福感不僅僅是個名詞,更演變為一個心理學術語,用來衡量一個人的幸福程度,是個體對客觀存在的積極的主觀反映。幸福感,作為積極心理學最為重要的研究領域,對人們的工作、學習和生活都有著十分重要的影響。因此,對于幸福感的研究顯得尤為重要。
隨著人們思想的改變與進步,企業在管理中也由過去注重效率,看重結果的死板模式,轉變進而加強了對于人本身的關注。研究者們對于員工的理解從以往的“經濟人”假設轉變為“社會人”假設,近期也有學者提出“自我實現人”假設。幸福感正是針對人的內心體驗和感知進行的研究,在現在企業管理中有著十分重要的意義。
(二)本研究的價值
心理學中對于幸福感的研究,主要研究人們的幸福感指數;把有關幸福感研究的理論引入到企業管理的應用實踐中,對于心理學理論研究和企業管理的實踐都具有重要的意義。許多專家學者通過研究證明幸福感相對于工作滿意度更能影響員工的工作積極性和工作績效。由此可見,有關幸福感的研究在企業管理中十分重要,尤其在人力資源規劃方面表現更為突出。這樣的研究對于心理學,特別是積極心理學是一種研究領域的創新和嘗試,而就企業而言,幸福的員工在工作中的表現是最好的,對于績效的提升、企業的進步與發展都有益處。
雖然人們在進行幸福感評價時使用的是自定的標準,在評價標準上可能存在差異,但是幸福感本身具有相對穩定性。所以,通過對幸福感的理論研究,并將其應用于企業管理中,分析影響員工幸福感的因素,采取相對性的措施對員工的幸福感進行干預,可以影響員工的幸福感,進而對工作績效產生影響,引起變化。但是,不同的文化背景、社會條件等對員工的幸福感有著不同程度的影響,而且不同群體的影響因素也不盡相同,所以有必要進行更加深入的探索和研究。
所以本文將通過對于理論的分析、歸納和總結,結合當前已有的國內外先
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進的研究成果,將幸福感理論研究同企業管理的實踐相結合,找到兩者的契合點,為我國企業提升員工的幸福感提出一些建議,同時為企業人力資源部門進行人力資源規劃時提供參考和依據。
二、幸福感與主觀幸福感
積極心理學(positive psychology)是當代心理學的兩個最新進展之一[1]。積極心理學是與過去消極心理學(pathology psychology)相對的,旨在糾正過去心理學只關注病態心理、去除消極情感的傳統。積極心理學學者一致認為,積極情感并不完全是消極情感的對立面,幸福并不等于沒有心理疾病。在這種心理學時代精神的倡導下,幸福感毋庸置疑的成為了積極心理學重要的研究領域,因為,其直接反映了人類追求美好生活的愿望。幸福是人人都向往,但是卻很少有人能闡釋清楚具體什么是幸福,這也是眾多研究者努力要弄清的問題。幸福感是積極心理學的重要研究領域,西方對于幸福感的研究主要可以分為主觀幸福感和心理幸福感兩大傳統,這兩種傳統分別源于兩種不同的哲學體系建立的。其中主觀幸福感是幸福感研究最重要的方面,也是研究者們最重視的主要方面。主觀幸福感以快樂論為基礎,認為幸福由高興和快樂組成[ 2]。主觀幸福感專指評價者根據自定的標準對其生活質量的整體性評估,對于主觀幸福感的操作性定義,大多數研究者認同主觀幸福感由三部分組成:積極情感、消極情感和生活滿意度。
(一)幸福感的含義及研究現狀
心理學意義上的幸福感,主要是指人們對自己的生活狀況進行整體的評價,并由此而產生的積極性情感占優勢的心理狀態,是人類個體認識到自己需要得到滿足以及理想得以實現時而產生的一種情緒體驗,是有需要、認知、情感等心理因素與外部誘因的交互作用形成的一種復雜的、多層次的心理表現。當個體處于幸福感體驗中時,其體驗到較多的愉快和較少的不快,從而提高人們的工作、學習和生活的效率。幸福感是人們對客觀現實的主觀反映。它既同人們生活的客觀條件密切相關,又體現了人們的需求和價值取向。一方面,幸福感不能脫離幸福的生活事件而存在,它具有客觀性;另一方面,幸福的生活事件只有被個體感知和體驗才有意義,它又具有主觀性。
幸福感的研究興起于20世紀50年代的美國。經過50多年的發展,關于幸福感的研究大致經歷如下三個階段:第一階段是以外界標準界定的幸福感。該階段判斷幸福感的標準是以研究者的角度來界定的,只強調外在的判斷,忽略研究對象本身的個人感知和內心體驗。第二階段是以個體的內在情緒體驗作為判斷標準的幸福。這種觀點雖然已經將對于幸福感的理解提升到主觀體驗的高度,但是由于對幸福感組成各個部分關系的研究不充分,具有一定的局限性。第三階段以個體的主觀體驗作為界定幸福感的標準。這種觀點強調幸福感是評價者依據自己的標準對其生活質量的一種整體評價,本論文關于幸福感的研究就是基于這一理論。
幸福是人們快樂的心理體驗,屬于主觀意識范疇,隨著人們自己的主觀感覺體驗的變化而變化。主觀幸福感是幸福感研究的一個主要方面,近五十年來
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積極情緒領域研究的重點都集中在主觀幸福感上。本文以主觀幸福感為主要研究對象進行深入探討,闡述其含義、理論模型及影響因素,將對主觀幸福感的研究應用到企業管理的實踐中。
(二)主觀幸福感
1.主觀幸福感的含義
主觀幸福感是評價者根據自定的標注對其生活質量的整體性評估。它是一種主觀的、整體的概念,同時也是一個相對穩定的值,是評估長期的情感反應和生活滿意度。主觀幸福感將幸福等同于對生活質量的評價,把幸福感還原為生活質量,認為幸福是對當前和過去生活的評估。在心理測量中,常用主觀幸福感作為反映某一種社會中個體生活質量的重要心理學參數[3]。從結構上講,它包含三方面的內容:積極情緒,如愉悅、高興、快樂、興奮等情緒體驗;消極情緒,如抑郁、憂慮、厭煩、傷心等情感體驗;認知評價,即對于生活滿意程度,指個體建構出一個與自己相吻合的標準,并將生活的諸多方面作為一個整體來評定自己的滿意感程度。Diener認為幸福感概括的講具有三個明顯的特點:(1)主觀性。幸福感的評定主要依賴于個體本人設定的標準,而不是他人或外界的標準,一個人是否覺得幸福只有自己的內心體驗最為真實準確,因此幸福感具有極強的主觀性。(2)整體性。幸福感是一種綜合評價,它包括對情感反應的評估和認知判斷,既包括正向情感、負向情感和生活滿意度三個維度,反映的是個體作為整體的主觀評價,是一種綜合性的心理指標,所以具有綜合性。(3)相對穩定性。幸福感主要評定長期而非短期情感反應和生活滿意度,是一個相對穩定的參數。雖然在評定幸福感是會受到情景和情緒狀態的影響,其情緒水平會發生變化,但是長期的幸福感還是相對趨于穩定。
2.主觀幸福感的研究現狀
幸福是個古老的話題,伊壁鳩魯的倫理學說就認為:“快樂是生活的目的,是天生的最高的善,我們的一切取舍都應從快樂出發,我們的最終目的乃是得到快樂。”主觀幸福感這一概念是由Dodge 在20 世紀30年代提出的,對主觀幸福感進行研究開始于20 世紀50 年代的美國。其研究背景主要有兩個方面,一是二戰后美國人民生活水平的不斷提高, 二是健康心理學的崛起。由于主觀幸福感是社會進步的深層尺度,即社會的進步表現在政治、經濟、文化的進步,但是最終要回歸到人的心理層面。20世紀60年代,當時威爾森(W.Wilson)發表了他的博士論文:《自稱幸福的相關因素》[4],這是第一篇關于主觀幸福感科學研究的文章。該文指出了主觀幸福感個體差異的兩個理論假設:一是如果需要能夠及時得到滿足,將產生快樂;如果需要總是得不到滿足,將導致消極情緒的出現;二是個人的期望水平決定了需要滿足到何種程度能夠帶來快樂,價值觀、過去的經驗、與他人的比較等其他因素對此都有影響。1984年,Diener區分了影響主觀幸福感的外部與內部因素。早期理論建構重點在于證明外部因素如事件、情境和人口統計項目等是如何影響主觀幸福感的。這一理論是基于威爾森的第一個理論假設。許多研究支持這一理論,但是有更多的研究表明外在、客觀的變量對主觀幸福感的影響相當小,人口統計項目只能解釋主觀幸福
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感不足20%的變化,外在環境只能解釋主觀幸福感變化的15%[5]。由于外部因素影響較小,研究者們將視線轉移到內部因素的研究中,及威爾森的第二個假設:個人內部建構決定生活事件如何被人所感知,進而影響個體的幸福體驗。綜合來講,西方心理學對于幸福感的研究主要分為三個階段:第一,描述性研究階段。這一階段的時間是從20世紀50年代開始一直到70年代。在此階段各研究定義了幸福感的緯度,Andrews和Withey(1976)認為主觀幸福感同時包括認知和情感兩個維度;包括三個基本成分:積極情感、消極情感和生活滿意度[4]。后來的研究認為消極情感和積極情感并不是同一緯度相對的兩端,而是兩個相對獨立的維度。另外,這一階段的大部分研究側重于影響幸福感的外部因素如生活事件、情境和人口統計項目等是如何影響幸福感的。第二,理論建構階段。20世紀70年代,幸福感的研究進入了理論建構階段。隨著對主觀幸福感理論構成的觀點逐漸統一,研究者們開始把研究方向從研究幸福感的構成轉向了研究影響幸福感的因素。早期對于幸福感的研究主要集中在討論影響幸福感的客觀因素上,著眼于性別、年齡、收入、教育程度等人口統計變量、情境及婚姻狀況等對幸福感的相關性研究。而結果發現,這些對于幸福感的影響較小。隨后對于幸福感的研究集中到了影響幸福感的主觀因素,主要是人格特征方面。在理論建構階段,由于研究角度不同,形成了各種流派和觀點。主要有狀態理論、人格理論、判斷理論、目標理論、活動理論、動力平衡理論等。第三,實證性研究階段。自20世紀90年代以來,幸福感研究的重點集中在對幸福感的測量,探討如何提高人們的幸福感。對于幸福感測量的研究方向主要有兩種:一種是對生活質量意義上的幸福感測量,這類研究將幸福感定義為人們對自身生活的滿意程度的評價;另一種研究取向是心理健康意義上的幸福感測量,它與積極心理學和健康心理學密切相關。近年來,心理學研究者開始運用幸福感的測量理論來整合各種方法,并開展了大規模的跨文化研究。
我們國家是在上世紀八十年代,才開始興起針對幸福感的研究,大多是綜述性的研究,主要是對國外研究進行介紹、整合,實證研究還處于逐步開展的階段。從理論建構上看我國學者多數認同Diener等學者提出的幸福感的概念。在幸福感測量方面,我國學者現在有的研究主要使用引進的測量幸福感的量表。現今比較流行的測量量表有生活滿意度量表、費城老年中心信心量表、總體幸福感量表以及情感量表等。這些量表在我國都得到了廣泛的應用,為我國幸福感的研究作出了很大的貢獻。
3.主觀幸福感的相關理論
由于針對主觀幸福感研究的角度不同,形成了各種不同的觀點,概括地說有以下幾種:
(1)人格特質理論
主觀幸福感是一種主觀的心理體驗,客觀的外界因素往往是通過主觀加工而起的作用。不同的人對相同的外在條件可能會產生不同的幸福感,其主要原因就是人格特質的差異。人格因素如果說不是SWB 最好的預測指標至少也是最可靠最有力的預測指標之一[6],許多研究證實了這一點。
Heady發現[7] :人格影響生活事件進而影響主觀幸福感。人格由于其內在
齊齊哈爾大學畢業設計(論文)的人格結構作用,是一個長期影響的強烈因素。具有“幸福圖式”的人,對環境和生活事件傾向于以積極的方式來看待和處理,擁有更健康的情緒和更樂觀的期望,所以其幸福感水平相對而言較高。Gray 在20 世紀70 年代提出了預測內外向和神經情感易感性的理論。他認為人類有兩個動機系統: 行為抑制系統(通過懲罰調節行為)和行為激活系統(通過獎勵調節行為)。不同的人對獎懲的感受不同。外向的人對正性情感敏感, 非神經質及穩定性的個體對負性情感不敏感, 這兩類人的幸福感較高。Costa和McCrae(1982,1991)對于大五人格的研究是以人格五因素理論為指導,即外傾性、神經質、經驗的開放性、隨和性和盡責性[8]。研究表明[6]:外傾(E)與積極情感和生活滿意度有關,與負性感情無關,因而提高主觀幸福感水平;神經質(N)與消極情感穩定的相關,從而降低主觀幸福感。隨和性和盡責性通過創造使人快樂的環境及生活事件而影響這人們幸福感的體驗,與生活滿意度和積極情感存在顯著正相關,與消極情感存在顯著負相關[9]。Lucas, Diener, Grob,Suh和Shao的跨文化研究發現, 外向者對正性情感敏感, 非神經質及穩定的個體對負性情感不敏感。
(2)目標模型
Emmons發現,當實現其特定目標時,人們會產生積極情緒體驗。Oishi,Diener,Suh和Lucas認為目標是幸福感的調控裝置,人們的主觀幸福感取決于人們的目標以及價值取向[10]。所謂目標,就是個體行為的內在目標狀態,而價值,就是生活的取向原則,可以視為高層次的目標。目標理論所關注的核心是主觀幸福感的個體差異與發展性的變化。例如,將自己的人生價值定位于在工作崗位上實現自我價值的人,在工作中得到發展,發揮潛能時會感到幸福感;喜歡物質獎勵的員工,發獎金一定是最好的激勵辦法。
目標理論認為主觀幸福感產生于需要的滿足和目標的實現。目標模型的基本假設是:目標和價值取向決定人的幸福感,是人們獲得與維持主觀幸福感的主要來源。個體目標與價值取向的差異是人們感受和體驗幸福感不同的主要原因[11]。目標是個人確定的標準和準則,反映了人們情感系統的參照標準,目標的達成程度影響人們的幸福感。目標的定義、實現目標的過程和目標的達成及目標的達成結果都影響個人情感和生活滿意度。同時目標必須與人的內在動機聯系在一起,當一個人能以內在價值和自主選擇的方式來追求目標并獲得一定程度的成功時,才能真正提高其主觀幸福感。生活中,目標使人感到生活的意義,并產生自我效能感。同時,努力實現目標的過程幫助人們有效地應對各種日常生活問題,使人在社會和困境中保持良好狀態。目標通過自我效能感這一中介變量來影響幸福感。成功的體驗將使人更加自信,建立強大的自我效能感,從而提高人們的主觀幸福感體驗。
目標理論還有一個重要假設:,目標與個人生活背景相適應,才能提高主觀幸福感水平。生活背景重要組成部分之一就是個人生活的文化背景。Cantor和Sanderson認為:當個人實現被其文化或亞文化高度評價的目標時,主觀幸福感會增加;文化影響人們選擇個人目標,從而成為影響主觀幸福感的因素之一[12]。造成人們主觀幸福感的情緒體驗差異的特殊文化維度是:個人——集體主義。對于主觀幸福感的跨文化研究顯示,集體主義文化鼓勵群體成員相互支持和依賴,在群體中保持和諧的人際關系,強調社會責任感。因此,集體主義文化中個體的主觀幸福感更多的取決于和諧的人際關系、社會職責的完成和期
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望的實現;而個人主義文化中的個體的主觀幸福感往往來自于自尊、自豪感以及個人目標的達成。
(3)判斷理論
Michalos(1985)借用古希臘哲學家、Wilson和Campbell等人的主張,提出滿意度的多種差異:個人與多種標準(過去情況、期望值、他人、滿意感理想水平、目標或需要)作向下(比較標準低于現實條件)和向上(比較標準高于現實條件)比較必然產生差異,向下比較主觀幸福感水平提高,反之則降低。判斷標準主要有以下兩種:一是社會比較理論,Wood在1996年將社會比較定義為:“想到與自我有關的友好或多個他人的信息的過程”。社會比較過程包括三個內容,即獲得社會信息、思考或比較社會信息和對社會比較作出的反應,包括認知、行為和情感反應;二是期望值理論,Wilson(1967)指出高期望值對感知幸福感是一個主要的威脅。現今的觀點一般認為:期望值和實際成就之間的差異與主觀幸福感有關,高期望值與個體的實際差距過大會使人喪失信心和勇氣;期望值過低會使人感到厭煩。期望值本身并不是衡量主觀幸福感的好的預測指標,而期望值、現實條件與個人內在資源(外貌、氣質等)和外在資源(經濟狀況、社會關系、地位等)是否一致,可以作為主觀幸福感的預測指標。[13]
三、主觀幸福感與員工工作滿意度的關系
工作滿意度是人們在工作過程中形成的一種主觀上的心理感受式意識形態,實質上是態度問題。工作滿意感是指個體對所從事的工作的滿意程度,是人們對所從事工作的感情反應,它受個人價值取向的影響,每個員工對此都有自己的評判標準。人們普遍認為,提高員工的工作滿意度可以提高工作熱情,提升工作效率,降低員工流失率,進而增強企業的競爭力和實力。因此,企業在進行人力資源工作中對如何讓員工提升對工作的滿意度十分重視。之前的研究將主觀幸福感與工作滿意度相等同,這樣的看法有失偏頗。工作滿意度高的員工不一定是快樂的,因為,除了工作還有很多因素在影響著主觀幸福感,簡單的將兩者畫上等號是不太合理的。
(一)主觀幸福感和員工滿意度
工作滿意度是個體對所從事的工作環境因素的滿足感的內心體驗,是對工作情景的主觀反映。主觀幸福感是個體依據一定的標準對其生活質量的整體的綜合性的評價,也是一種主觀的心理感覺。主觀幸福感由認知成分和情感成分兩部分構成。認知成分指的是生活滿意度,情感成分包含積極情感和消極情感。其中積極情感包括生活和工作領域滿意、快樂、愉快這些積極的情感體驗。兩者都是個體的內心情緒的體驗,不同的是,工作滿意度僅僅只涉及工作領域內的情感;而主觀幸福感不只包含工作方面的情緒,還有生活、人際關系、社會文化等方面的情緒情感體驗,工作滿意度確實可能在一定程度上影響員工的情緒進而影響員工的工作熱情和工作績效。但是,個體的情緒情感還可能受到更多方面的影響,所以說,工作滿意度是主觀幸福感的一個方面。
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(二)員工主觀幸福感與工作績效的關系
一個人的情緒情感勢必要影響他生活的全部,其中當然也包括工作。有證據表明主觀幸福感較高的工作者相比主觀幸福感較低的工作者,更加具有優勢。主觀幸福感體驗較多的人,更容易產生積極情緒,更能夠樂觀的理解生活情境和環境因素,他們相對于主觀幸福感較低的人更具有活力和熱情。在工作中,更容易贏得面試,更多的受到上司的表揚,更多的晉升機會,也比較少出現工作倦怠。Cropanzano、Wright和Staw的研究說明了工作幸福感和工作績效不但顯著相關,而且前者對后者具有影響作用[14]。還有學者認為快樂之所以能夠在工作中發揮積極的作用,是因為積極的情感對于人的生理、智力和社會資源等方面具有拓展作用,這些資源的豐富可以讓人增加面臨威脅的勇氣和信心,激勵人們更好的抓住機遇,富有熱情,進而影響并提高工作績效,增加公民的組織行為,降低消極情感出現的頻次,以及缺席率和離職率。
四、幸福感研究在企業管理中的應用及案例分析
(一)影響企業員工主觀幸福感的因素
幸福感是人的主觀心理體驗,影響人們感知幸福感的主要因素有主觀和客觀兩方面。因為心理體驗是一種心理過程,與個體的主觀意識緊密相關,而且主觀幸福感的建立依賴于個體自己所構建的價值標準體系,它是隨著個人標準的不同而變化的。因此,個體的主觀因素對主觀幸福感的影響是不容忽視的。同時,主觀幸福感又是個體對客觀實在的主觀反映。這就說明主觀幸福感即是主觀的,也是客觀的,也不可避免的受到客觀因素的影響,如文化、社會環境等方面的差異。本文從主觀因素和客觀因素兩方面進行探討。
1.主觀因素
(1)人格特質
人格是人在社會化的過程中形成的思想、情感及行為的特有統合模式,包括個體獨立而穩定的特質或特點[15]。從一些研究的結果來看,人格特質一種有效預測主觀幸福感的重要因素。20世紀80年代,克斯塔(A.Costa)和麥克瑞(R.McCrae)發現,積極情感、消極情感和生活滿意感分別對應著人格特質中的神經質(N)和外傾(E)特質;這說明,與其他因素相比,就主觀幸福感產生的穩定性的特征來看更多的依賴與人格特質,還可以對十年甚至二十年的主觀幸福感進行預測。大五人格中的兩個特質對主觀幸福感具有重要影響。神經質和消極情感之間、外傾和積極情感之間分別有著不同的聯系,神經質的個體對消極情感的反應強于積極情感;而外傾的個體對積極事物的反應強于消極事物的反應,跟容易受到正面、積極的事物影響而產生積極的情緒體驗。除了上述的人格特質以外,已得到證實的與主觀幸福感相關的人格特質還有樂觀、自尊等。有研究者指出,樂觀者更加期待生活中出現有利結果而且會朝向自己設定的目標來努力,這種行為模式使得樂觀者比悲觀者更能夠順利的
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達到目標;高自尊的個體更多的時候以積極的心態看待自己,同時高自尊個體傾向于改變情境,能夠更好的應對各類問題和困境,從而產生積極情緒,體驗幸福感。
(2)自我效能
自我效能是對行為操作能力的知覺和有關恪守自我生成能力的信念,人們通過它可以對技能進行權衡和判斷,也可以對自己的思想加以評價和改變[16]。1982年,社會學習論的創始人班杜拉最早提出了自我效能感這一概念,用以解釋在特殊情境下產生動機的原因,是指人們主觀判斷自己能否成功完成某一成就的行為。自我效能是個人對其工作能力的自我評估,是人們對在某一特定的情境中組織和運用行動的能力的信念,在形態上表現為個人因素、行為方式和環境因素三部分相互作用和影響的三段交互決定論模型[17]。國內佟月華、余鵬等的研究發現[18],一般自我效能感、積極應對與主觀幸福感之間存在顯著正相關。說明一般自我效能感越高,以樂觀積極心態和行為方式對待生活事件的可能性就更高,因而對于幸福感的體驗就會更強烈,生活滿意度也會更多。
(3)心理控制源
有關主觀幸福感與心理控制源的研究,一般認為內控者相對于外控者的主觀幸福感較高些。如果人們認為不良的生活事件是不可控的,即心理控制源為外控者,則更容易產生消極情緒,從而降低幸福感體驗;內控者則能夠更好的針對消極事物采取應激辦法,通過改變情景來提升主觀幸福感。
2.客觀因素
(1)經濟因素
關于收入和主觀幸福感的相關研究的有兩個方面:國家內和國家間。國家內的許多研究發現,收入與幸福感相關呈正向。其原因是因為較高的收入和財富會帶來更高的權利、地位和物質享受,并隨之產生優越感,使高收入者幸福感體驗增加;國家間對于收入與幸福感相關的研究多數處于宏觀層面,一般將國際通用經濟指數作為國家財富的指標,主觀幸福感的水平則是國家平均水平,總體來說,富裕國家的人們幸福感水平較高。因此,在企業管理中,薪酬的設計和管理對于員工主觀幸福感的影響是不容忽視的。
(2)文化和社會支持因素
人不是獨立生活的個體,而是居住在不同的社會環境中,必然要受到不同社會文化背景的影響。在不同的文化中生活的個體,在生活滿意度、價值取向、情感體驗、判斷準則等方面存在差異。這就要企業在進行人力資源工作中,將文化作為影響員工主觀幸福感的重要因素考慮進去。例如在集體主義文化(如中國),人們較注重社會責任感、集體榮譽感、人際和諧等因素。社會支持是集體主義文化中衡量主觀幸福感的重要維度之一,有研究證實,在集體主義文化氛圍中,社會支持與主觀幸福感成正相關。
(3)工作和家庭因素
工作是人們生活的重要組成部分,其影響地位不容忽視。對于企業的員工,齊齊哈爾大學畢業設計(論文)
工作包含了諸多可以影響主觀幸福感的因素,如工作性質、工作地位、工作報酬、同事關系、肯定與晉升的機會等。當員工在一個崗位上,感到充分發揮了自己的才干,同時得到了應有的物質回報和積極的情感體驗,其主觀幸福感就會較高。Meyer等人發現組織承諾與主觀幸福感的消極情緒因素存在負相關,主觀幸福感的認知因素和情感因素都對工作滿意度組織承諾有顯著作用[18]。家庭是伴隨每一個體成長的重要環境,家庭對與一個人主觀幸福感的影響從出生到死亡一直都存在。在嬰幼兒到青少年階段,家庭對于人格的形成和確立有著十分重要的影響,而人格又是影響主觀幸福感的重要因素。在工作家庭關系中,工作家庭沖突對于員工的主觀幸福感有負性影響;而工作家庭關系的積極方面會在一定程度上提升員工的主觀幸福感,而且這種作用是相互的,積極家庭因素和主觀幸福感是相互促進的關系。
(4)自我實現
美國心理學家馬斯洛提出了非常著名的需要層次理論,他認為人具有五個層次的需要:生理需要、安全的需要、歸屬和愛的需要、尊重的需要以及自我實現的需要。這五個層次逐步遞進的,自我實現是最高層次的需要。員工在工作中,為了實現自己的價值,會自我激勵保持良好的積極心態,追求更高的目標,充分發揮他們的潛能,在自我實現的過程中,感知和體驗幸福。反之,當員工看不到自己的前途,實現不了應有的價值時,會導致離職。
(二)激勵措施
理論的研究是為了實際應用而服務的。在針對影響企業員工主觀幸福感因素的研究中,可以看出企業可以從多個角度來影響和提升員工的主觀幸福感,進而提高其工作績效,更好地為企業創造利益和價值,增強企業的綜合競爭力和實力。下面從五個方面論述如何干預和影響員工的主觀幸福感。
1.建立積極的管理理念
個體選擇工作的一個很重要的原因是因為這項工作給他帶來相應的滿足感,不僅僅是金錢的回報,因此,在企業管理中,管理者應該建立積極的管理理念,改變以往認為只要有足夠的物質報償就可以讓企業員工為企業盡心盡力的傳統觀念,而將員工的主觀幸福感放在管理的第一位,把提升員工的主觀幸福感正是當代積極管理理念的核心。需要建立積極管理理念的當仁不讓的應是當代企業的管理者。作為當代的管理者,應該成為一位極有變革精神的領導。變革型領導概念是1978年伯恩斯(J.M.Burns)基于對各種政治領導人的類型進行描述性分析后,在其著作《領導力》中首次提出的[19]。所謂變革型領導就是指領導者通過員工意識到自己所承擔任務的重大意義和責任,并激發員工的高層及需求或擴展員工的需要和愿望,從而使員工為了團隊、組織和更大的政治利益超越個人利益[20]。變革型領導要將企業員工的需要和目標提升到一個更高的層次,通過領導者個人的信念、價值取向以及熱情來感染、激勵、鼓舞員工,促進員工優秀品質的充分發揮,提升員工的積極情緒體驗,進而提高其幸福感。
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2.進行入職測評 了解企業員工的人格特質
人格特質是影響主觀幸福感的重要因素,不同的人格特質對于個體的工作態度與工作狀態有著不同的影響,對于相同的工作,不同人格特質的個體也會有不同的處理方式。不同性質的工作,要求的人格特質也不盡相同。如技術精密的工作對于外傾性特質要求較低;對于銷售工作,則要求外傾性特質較高的員工,善于并熱衷于人際交往。因此,在人力資源部門進行招聘以及人員工的分配上,對于人格特質的測評顯得尤為重要。
人格特質對于工作來講并無好壞之分,在人力資源管理工作中,讓合適的人處于適合的工作崗位上,才能發揮員工最大的潛能,把工作做好,員工也在工作中得到樂趣。所以,對于不同的工作進行區分,分析工作性質,找到并制定出相對應的更能出色勝任的人格特質模型。在招聘和分配的工作中,對個人的人格特質進行測評,將人格特質與工作性質進行匹配,找到最能勝任此工作的人格個體,進而激發員工最大的工作興趣和潛能,發揮最大的工作效能,實現績效的最大化。
3.建立公平具有激勵性的薪酬制度
前面已經闡述過收入對于員工主觀幸福感的影響,所以企業可以從薪酬的設計和管理上著手,提升員工的主觀幸福感。
完善的薪酬體系需要一個合理全面的績效考核體系作為基礎,方便對員工在其工作崗位上的行為表現和結果進行評價。合理的績效考核,不但能對每位員工對組織的貢獻和不足作出評價,監督員工的工作情況,還可以為薪酬制度的制定提供參考和依據,這對于提升員工士氣、工作績效,提高員工的工作滿意度具有非常重要的意義。所以,首先應當做的是建立合理有效的績效考核體系。薪酬是激勵員工的眾多方法中使用最為普遍也最為直接的一種。薪酬制定的方式不同,由此所產生的激勵效果也不相同。在制定薪酬制度時,應該注意以下兩點:第一是薪酬的激勵性。所謂薪酬,是指企業向員工提供的報酬,用以吸引、保留和激勵員工,具體包括:工資、獎金、福利、股票期權等[21]。從這一定義我們可以看出,薪酬對于員工主要有兩面因素:保健因素和激勵因素。保健因素是讓員工不會不滿意的因素,使員工不至于情緒低落;激勵因素是使員工滿意的因素,保持員工的工作積極性。因此,在設計薪酬體系時,應將重點放于激勵因素的設置,調動員工的工作熱情。第二是薪酬的公平性。在企業員工判斷薪酬的公平性時,通常會從三方面出發考慮:一是與他人比較。這包含企業內部的公平性和外部一致性,員工不僅會與企業內部和自己處于相同職位的人相比,還會和和自己從事相同工種的企業外部人員相比;二是與制度比較。員工要求企業薪酬制度公開透明,觀察管理的是否合理,是否具有可行性;三是與自我比較。員工會將自己過去的付出和收入相比較以產生公平感。當薪酬管理失去了公平性,薪酬就沒有了其應有的意義。
4.幫助員工完善其職業生涯規劃
自我實現與員工的主觀幸福感具有相互促進的作用,當員工實現自身價值
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時,會產生幸福感體驗;而當員工具有高幸福感體驗時,會激勵自我去追求實現自我價值的目標。在工作中的成就感和自豪感對于員工主觀幸福感體驗的提升具有重要作用。據此,企業可以從自我實現的方面,提升員工的主觀幸福感。首先,企業可以通過對員工委以重任,提高其工作的成就感;其次,在授權方式上可以采取部分授權方式和完全授權方式,增強企業和員工之間的信任感、歸屬感和榮譽感,增加員工的積極情緒情感的體驗;最后,幫助員工完善其職業生涯規劃,為員工創造可能自我實現的條件,滿足其實現自我價值的需要,特別是針對優秀員工,做投資性的培養,有助于留住人才。
5.建立輕松良好的工作家庭關系
我國是崇尚集體主義文化的國家,在集體主義文化的氛圍中,和諧良好的工作家庭關系顯得尤為重要。工作和家庭是相輔相成的。在工作中,良好的同事關系和上下級關系、輕松愉快的工作環境,都有助于提升員工的主觀幸福感;家庭生活中,和諧和睦的家庭氛圍,容易積累積極情緒,對在工作中的表現有著積極的影響。企業可以加強對于員工的個性化關心,增強員工的歸屬感,讓員工以企業為家,增強工作的自主性。
6.提高員工的組織和職業的認同感
積極管理的管理理念強調增強員工的主觀幸福感的最終調節機制是組織和職業的認同感。在工作領域中的個人的認同感可以分為兩方面,即組織認同感和職業認同感。組織認同感就是員工對于組織的感知,并將組織的成功與失敗是為自己的成功與失敗[22]。職業認同感指的就是員工對于職業的感知,并在此基礎上產生的對于自己所從事職業的一種肯定的情感體驗。一般來講,在工作中擁有積極自我認同感的員工更可能會體會到主觀幸福感,所以,加強員工的組織和職業的認同感對于主觀幸福感會產生積極的影響。
(三)具體案例分析
理論服務于實踐,主觀幸福感作為一種積極的心態,提高員工的工作熱情和積極性,進而提升企業美譽度,贏得忠實的顧客群,創造工作績效的最大化。下面以“海底撈”火鍋為實際案例探討主觀幸福感研究在企業管理中的作用。將主觀幸福感應用于員工管理,考慮的主要是營造輕松的工作環境,培養員工的積極人格,從而讓員工在工作中產生幸福的情感體驗。通過為員工營造一種積極優越的環境中,企業可以幫助員工培養并維持積極的人格,有些情況下,員工甚至會自我激發并不斷維持積極人格,這樣最終能幫助員工形成積極的情感體驗,獲得主觀上的幸福感。相比較其他餐飲業一線員工而言,海底撈的員工有著非常優越海底撈管理層規定:所有員工都必須住在配有空調的兩居室、三居室,不能是地下室,而且距離店鋪的路程步行不能超過20 分鐘,因為太遠會縮短員工的休息時間。夫妻倆都在“海底撈”的,還必須考慮讓他們單獨住一個房間[23]。同時,海底撈致力于提高員工滿意度,采用關懷式管理,樹立員工與企業是一體的概念,采取人性化的管理。除了給員工提供優越的環境以外,在海底撈的內刊上,有這樣一句話:倡雙手改變命運之理,樹公司公平公正之風。它采取內部晉升制,并積極鼓勵每一位員工,因此每一位員工都
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全心投入如何能更好的滿足顧客需求,為企業的發展獻計獻策[24]。同時公司給所有員工都買了保險,給了員工充分的安全和穩定感。正是海底撈這種積極的工作環境,一位進公司才一個多月的員工,有一次接受記者采訪時,臉上的笑容很由衷,“平時沒什么好擔心的,只要好好干就行了。[25]”
海底撈本著以人為本的管理理念,極力推行一種信任平等的價值觀。從為員工提供優越的生活條件到為員工購買保險等等,海底撈這個大環境中處處彌漫著“平等”、“信任”的氣息,因此孕育和培養了員工積極的人格,顧客從海底撈員工臉上讀到的都是發自內心的笑容。在優越、信任、平等的大氛圍下,海底撈的員工積極的工作,同時發掘著自身的潛能,為公司建言獻策,健康快樂地生活和工作。當別的餐飲店員工因為打破一個杯子而痛苦的面臨罰款時,海底撈的員工擁有為客人免單和送菜的權力;當別的餐飲店員工在工作時間不得私自離開工作崗位時,海底撈的員工有權力去超市買冰激凌送給顧客;當有些企業員工在軍事化的高強度管理下壓力重重甚至輕生時,海底撈的員工正快樂幸福地為下一個目標而奮斗,對他們而言,工作帶給他們積極的情感體驗,工作是一個自我展示的機會,工作帶來的是快樂和希望,他們從中感受到的是十足的幸福感。
通過積極心理學在海底撈員工管理中的應用分析,海底撈本著“人”這個關鍵詞出海底撈的員工在積極環境和積極人格的共同作用下,感受到了積極的情感體驗,從而認可公司,快樂工作,用自然的微笑、發自內心的微笑,將顧客當做親友般照料,為顧客提供了無與倫比的特色服務,從而譜寫了海底撈的神話。
五 研究的不足與展望
本文以前人理論為基礎,與管理思想相結合,從理論角度切入到企業管理的實踐中,未能從實證出發,對相關具體對象調查研究,沒有對幸福感研究在企業管理中的應用進行深入探討,使得本文缺乏一定的說服力。本文討論的主要是幸福感的主要研究方面,即主觀幸福感,對于心理幸福感沒有涉及,有待于今后研究的進一步展開。
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致謝
論文如期完成,特此感謝我最尊敬最親愛的的導師侯女士。在這四年里,學習上是我指點迷津的良師,生活中是無私關懷的益友,謝謝您這四年的教誨,我會銘記于心。感謝教育與傳媒學院的老師和同學們,你們讓我在他鄉依然感到溫暖。我還要真誠的謝謝我的父母,是你們的愛讓我一路前行。
第五篇:激光共聚焦顯微鏡在細胞骨架研究中的應用
激光共聚焦顯微鏡在細胞骨架研究中的應用
摘要
隨著生物技術研究的不斷發展,對觀察細胞形態所使用的儀器要求也越來越高,普通光學顯微鏡已經無法滿足研究的需要,激光共聚焦顯微鏡的產生從一定程度上彌補了光學顯微鏡的不足。激光共聚焦顯微鏡具有分辨率高、靈敏度高、放大率高等優點,使得它在形態學、分子細胞生物學,神經科學、藥理學、遺傳學等領域研究中成為有力工具。本文就其在細胞骨架的研究方面做一簡要綜述。關鍵詞
激光共聚焦顯微鏡
細胞骨架
Laser Scanning Confocal Microscope in the study of cell skeleton
Abstract With the development of biotechnology research, instrumentation requirements for cell morphology was observed being used increasingly high, ordinary optical microscope has been unable to meet the needs of the study, the generation of laser scanning confocal microscope optical microscope to make up to some extent from the inadequate.Laser scanning confocal microscope with high resolution, high sensitivity, magnification advantages, making it a powerful tool in the research field morphology, molecular cell biology, neuroscience, pharmacology, genetics, etc..In this paper, a brief overview of their research in the cytoskeleton.Keywords confocal microscopy cytoskeleton
所謂激光共聚焦顯微鏡(Laser Scanning Confocal Microscope,簡稱LSCM)與傳統顯微鏡相比,它具有分辨率高、靈敏度高、放大率高等優點,可以在細胞水平上進行多種功能的測量和分析,得到具有三維清晰度的原色圖像,而且它還可以處理活的標本,不會對標本造成物理化學特性的破壞。隨著軟件開發和應用技術的不斷完善,激光掃描共聚焦顯微鏡已成為形態學、分子細胞生物學,神經科學、藥理學、遺傳學等領域中新一代強有力的研究工具[1-2]。
正是由于激光共聚焦顯微鏡在細胞學中有很大的應用范圍,本文就其在細胞骨架方面的研究做一簡要綜述。
1.LSCM的原理
1.1普通光學顯微鏡的原理
普通光學顯微鏡的成像系統由產生物像的光學系統(目鏡和物鏡)、照明系統和機械支架三部分組成。其中目鏡和物鏡都是具有放大成像功能的凸透鏡。顯微鏡的放大倍數與每個凸透鏡的放大倍數密切相關。
當物體與物鏡的距離小于焦距時,在物體的同一側形成的是正立放大的虛像。當物體與物鏡的距離在1—2倍焦距之間時,在物鏡的另一側形成倒立縮小的實像。所觀察的物體位于物鏡的焦點的前方(1— 2倍焦距之間),在物鏡的另一側形成一放大、倒立的實像于目鏡焦點以內(即在目鏡的單倍焦距內),此物像通過目鏡的再次放大,得到虛像。此物像比眼睛直接看到的物體AB要大得多,所以使用顯微鏡可以看清非常微小的物體[3]。
不過顯微鏡的分辨率受到一些物理因素的影響,主要有球差和色差兩個方面。所謂球差,是由于透鏡不能把近軸光線和遠軸光線在光軸上共聚焦。以至透過標本一點的光線通過透鏡后,不能聚焦成一點,而是形成一個光斑,從而使成像模糊不清。所謂色差,是由于顯微鏡對不同顏色的光線具有不同的折射率造成的。因為不同顏色的光具有不同的波長,透鏡類似于三棱鏡,對不同顏色的光線具有不同的折射率。所以光線透過透鏡后。不同顏色的光聚焦在不同點上,從而使成像模糊,而且像的邊緣尚帶有色彩。1.2 LSCM基于光學顯微鏡的改進[4] 1.2.1用激光做光源
因為激光的單色性非常好,光源波束的波長相同,從根本上消除了色差。1.2.2采用共聚焦技術
在物鏡的焦平面上放置了一個當中帶有小孔的擋板,將焦平面以外的雜散光擋住,消除了球差;并進一步消除了色差。1.2.3采用點掃描技術
將樣品分解成二維或三維空間上的無數點,用十分細小的激光束(點光源)逐點逐行掃描成像,再通過微機組合成一個整體平面的或立體的像。而傳統的光鏡是在場光源下一次成像的,標本上每一點的圖像都會受到相鄰點的衍射光和散射光的干擾。這兩種圖像的清晰度和精密度是無法相比的。
1.2.4用計算機采集和處理光信號,并利用在共聚焦顯微鏡中,計算機代替了人眼或照相機進行觀察、攝像,得到的圖像是數字化的,可以在電腦中進行處理,再一次提高圖像的清晰度。而且利用了光電倍增管,可以將很微弱的信號放大,靈敏度大大提高。1.3 LSCM 的原理[5-7]
LSCM是在熒光顯微鏡成像的基礎上加裝了激光掃描裝置,使用紫外光或可見光激光熒光探針產生信號,并利用計算機進行圖像處理,獲得高分辨率、高質量的圖像的顯微鏡。LSCM主要由激光光源、掃描器(內裝有針孔光欄、分光鏡、發射熒光濾光片及檢測器)、熒光顯微鏡(裝有微量步進電動機)系統、光學裝置、計算機存儲與處理及控制系統等部分組成。通過針孔成像作用,還可以對樣品進行直接無損傷的光學斷層掃描,進而實現立體結構的三維重建以及空間結構和熒光強度信息。
傳統的光學顯微鏡使用的是場光源,標本上每一點的圖像都會受到鄰近點的衍射光或散射光的干擾;激光共聚焦顯微鏡利用激光束經照明針孔形成點光源對標本內焦平面上的每一點掃描,標本上的被照射點發射的熒光在探測針孔處成像,而來自該點以外的任何發射熒光均被探測針孔阻擋,由探測針孔后的光電倍增管逐點接受,在計算機監視器屏幕上形成熒光圖像。所以照明針孔與探測針孔相對于物鏡焦平面是共軛的,也就是說照明針孔與探測針孔具有共同的焦平面。在載物臺上加一個微量步進馬達,使載物臺沿垂直方向(Z軸)上下步進移動,將樣品新的一個層面移到焦平面上,這個層面又成像在顯示器上,隨著z軸的不斷移動,就可得到樣品不同層面連續的光學圖像,實現“光學切片”的目的,被形象地稱為顯微“CT”,在此基礎上計算機系統自動進行三維重建。
與此同時LSCM也是活細胞的動態觀察、多重免疫熒光標記和離子熒光標記觀察的有力工具。
2.激光共聚焦顯微鏡在細胞骨架研究中的應用
2.1激光共聚焦顯微鏡在活細胞的細胞骨架研究中的應用
微絲(microfilaments,MF),又稱肌動蛋白纖維(actin filament),是真核細胞中由肌動蛋白(actin)組成,直徑7nm的骨架纖維。參與細胞內的多種生理活動,如胞質流動,肌肉收縮,細胞分裂,細胞顆粒的運輸等,維持細胞的形狀,參與細胞頂端生長,細胞壁構建,細胞器定位等[8]。
微絲骨架通常是通過迅速的聚合解聚來調整和改變其形態,從而在細胞執行各種功能及應對外界刺激時維持細胞正常的生理活動。細胞中的微絲骨架的動態變化直接受肌動蛋白結合蛋白(actin-binding proteins, ABPs)的調節。ABPs 通過與單體肌動蛋白(G-actin)或絲狀肌動 蛋白(F-actin)結合,調節二者之間的動態平衡,進而調控微絲骨架的組織和功能。ABPs 的活性又受諸多其他因素的調控,諸如 Ca2+、pH、磷酸化等等,因此微絲骨架能通過 ABPs 對細胞內外信號作出的反應,從而參與細胞內的各種生理活動[9]。
細胞內微絲骨架是高度動態的網絡結構,采用合適的標記探針對體內的微絲骨架進行標記、獲得可視化效果強的圖像,是研究體內微絲骨架形態結構及動態變化的重要前提。隨著發光蛋白的發現,植物體內微絲骨架的標記方法也從利用微絲的特異性藥物向著構建發光蛋白與某種可以特異結合微絲的蛋白或肽段構成的融合蛋白方向發展。Kost等人最先使用 GFP 與小鼠 talin 蛋白 C 端的肌動蛋白結合結構域構成融合蛋白(GFP-mTn)在植物體內標記微絲[10]。隨后,Timmers 將GFP與一種微絲結合蛋白——擬南芥絲束蛋白1(AtFIM1)構成融合蛋白(GFP-AtFIM1)用于標記微絲[11]。
也正是由于這些發光探針的使用,結合激光共聚焦顯微鏡的使用,才使得對于細胞骨架系統的研究越來越透徹,一步步揭示出細胞骨架的奧秘。2.2激光共聚焦顯微鏡在凋亡細胞研究中的應用
近年的越來越多的研究顯示,微管在細胞凋亡過程中也起著非常重要的作用[12-13]。細胞凋亡(apoptosis)是不同于細胞壞死的一種細胞主動死亡方式,并由特定的基因控制。凋亡細胞在形態上出現變圓皺縮、染色質濃縮邊集、核碎裂、凋亡小體形成等變化,并最終由非炎癥過程清除。由于細胞凋亡獨特地影響著機體的細胞發育和代謝。在監測和清除腫瘤細胞與突變細胞等方面也可能發揮重要的作用。在細胞凋亡的研究中,LSCM以其獨特的優勢已被廣泛地應用于監測重要生理改變的方面。
新型檢測細胞凋亡主要有以下幾種方法:電鏡觀察、熒光及普通光學顯微鏡觀察、DNA凝膠電泳、流式細胞術、原位缺口末端標記(in situ nick—end labeling,TUNEL)DNA斷片化分析以及凋亡過程蛋白因子、酶活性檢測等。
目前認為凋亡細胞特異性的形態學改變仍是判斷細胞凋亡的最直觀可靠的指標。過去對細胞凋亡的形態學研究方法局限于活性細胞和組織切片染色、熒光鏡觀察.或者石蠟切片原位末端標記法。由于普通光鏡的分辨率和清晰度有限,且更多局限于對切片的觀察,而電鏡又顯然不適合對凋亡這一復雜動態過程的監測.激光掃描共聚焦顯微鏡可對活細胞清晰成像的特點。使其在對細胞凋亡的形態學觀察分析中倍受重視。
觀察發現,細胞微管的形態隨細胞凋亡的發展發生相應的改變,凋亡早期微管的分布發生改變,逐漸凝聚成無功能的團塊狀,因此也伴隨細胞骨架的功能改變,細胞逐漸失去其原來的細胞形態,到凋亡晚期,微管結構降解,細胞骨架塌陷,在共聚焦顯微鏡下,細胞熒光著色變淺,分布減少,細胞更加扁平,因此,細胞凋亡的發生、發展,與細胞骨架有著極其密切的關系,共聚焦顯微鏡在此之中發揮著不可替代的作用[14]。3.小結
通過多篇文獻的反映,激光共聚焦顯微鏡呈現出一系列的優點,比如:有利于多熒光探針標記樣品高清晰度、高分辨率圖像的采集,無損傷連續光學切片圖像的采集一顯微“CT”,三維圖像重建,可以對感興趣區域的掃描,定位、定量測定等等。這些優點的應用不僅僅可以使激光共聚焦顯微鏡在細胞骨架方面有所研究,還會對其他一些方面有所幫助,通過激光共聚焦顯微鏡得到的豐富的實驗數據,有利于支持我們的實驗研究。同時,充分運用 LSCM 所攜帶軟件的定量分析功能對所獲得的圖像進一步分析統計,也會為我們的實驗結果增添可信之處。對已獲得的實驗相關圖像進行量化和統計分析得到更加直觀的信息,這在科學研究中也越來越重要,而LSCM軟件的強大功能就能使這些復雜的數據統計變的簡單而易懂。所以,在實驗過程中我們還要充分利用LSCM所攜帶軟件的各種功能為的研究工作提供更多信息。但是激光共聚焦顯微鏡也有一些不得不說的缺點,如價格昂貴,對操作人員技術要求高等,這也限制了它在一些領域中的應用[15]。
總而言之,我們相信,LSCM應用于科學研究之后為生命科學所開拓的實時觀察活細胞的結構和特定分子、離子動態生物學變化的途徑,隨著新軟件的不斷開發及各個學科的不斷發展和相互滲透,必將有更廣闊的發展前景。
參考文獻
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