%34تخفیف

مطالعه خواص سطحی آلومینیوم قبل و بعد از بمباران یونی توسط دستگاه پلاسمای کانونی سهند

تعداد 130 صفحه  درword

دانشکده فیزیک

گروه اتمی و مولکولی

کارشناسی ارشد در رشته فیزیک- گرایش پلاسما

مطالعه خواص سطحی آلومینیوم قبل و بعد از بمباران یونی توسط دستگاه پلاسمای کانونی سهند

 

کلید واژه­ها: پلاسمای کانونی، سختی­سنجی، ، میکروسکوپ الکترونی روبشی، نیتریده نمودن.

چکیده: در این پایان­نامه نیتریده کردن آلومینیوم توسط یون­های پر انرژی گسیلی از دستگاه پلاسما کانونی سهند انجام گرفته است. دستگاه پلاسما کانونی به عنوان چشمه قوی یون­های پر انرژی در حدود چند میلیون الکترون­ولت بشمار می­رود. در فصل اول این پایان­نامه چگونگی کارکرد دستگاه پلاسما کانونی و همچنین دینامیک آن بررسی شده است. در ادامه این فصل اندر­کنش یون­ها با ماده بطور کامل بررسی شده است. در فصل دوم این پایان­نامه خصوصیات فلز آلومینیوم و همچنین آلومینیوم نیترید سپس چگونگی آماده کردن نمونه­ها و روش­های آنالیز مواد بررسی شده است. در فصل سوم نتایج بدست آمده توسط، آنالیز آلومینیوم، که با یون­های گسیلی از دستگاه پلاسما کانونی نیتریده شده است، ارائه گردیده است. نتایج نشان می­دهند که با افزایش تعداد شات­ها، میزان سختی نمونه­ها افزایش یافته است. نتایج حاصله از دیاگرام­های پراش اشعه ایکس نشان دادند که، آلومینیوم نیترید تشکیل یافته است. همچنین نتایج حاصله از دیاگرام حاصله از پراش پرتو ایکس نشان می­دهند که اندازه دانه­ها ابتدا با افزایش تعداد شات­ها افزایش یافته و سپس سیر نزولی پیدا کرده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از این است که ترک­ها و ناهمواری­هایی در سطح فلز آلومینیوم به وجود آمده­اند، به طوری که با افزایش تعداد شات­ها، اندازه ترک­ها بزرگتر شده است.

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

مقدمه 1

فصل اول: بررسی منابع 4

1-1  مقدمه: 4

1-2  ساختار کلی دستگاه پلاسمای کانونی: 6

1-3  عملکرد کلی دستگاه پلاسمای کانونی: 6

1-3-1    فاز شکست الکتریکی: 7

1-3-2    فاز شتاب محوری : 8

1-3-3    فاز شعاعی: 9

1-3-3-1     فاز تراکم: 9

1-3-3-2     فاز خاموشی : 10

1-3-3-3     فاز ناپایداری : 11

1-3-3-4     فاز فروپاشی: 11

1-4  گسیل نوترون از پلاسمای کانونی: 12

1-5  گسیل پرتو ایکس از پلاسمای کانونی: 13

1-5-1    گذار آزاد-آزاد: 13

1-5-2    گذار آزاد – مقید: 14

1-5-3    گذار مقید- مقید: 15

1-6  ساز و کار گسیل یون از پلاسمای کانونی: 16

1-7  اندرکنش یون با ماده و تاثیر این اندرکنش بر ماده: 18

1-7-1    مقدمه: 18

1-7-2    توقف یون در درون ماده و نحوه توزیع یون­ها: 18

1-7-3    توزیع یون­ها در داخل ماده: 27

1-7-3-1     دامنه­ی توزیع: 29

1-7-3-2     محاسبه R: 31

1-7-3-3     محاسبه : 31

1-7-3-4     محاسبه : 32

1-7-4    کانال زنی: 32

1-7-5   کندوپاش: 34

1-7-5-1     وابستگی تابعی Y: 35

1-7-5-2     ویژگی منحنی بازده کندوپاش: 35

1-7-5-3     وابستگی زاویه­ای نرخ کندوپاش: 38

1-7-6    تخریب تابشی: 39

1-7-6-1     تخریب تابشی و انرژی جابجایی: 40

1-7-6-2     جابجایی­های ایجاد شده توسط اتم PKA: 41

1-7-6-3     تخریب به وسیله یون­های پر انرژی: 47

1-8  پیشینه پژوهشی: 51

فصل دوم: مواد و روش­ها 56

2-1  مقدمه: 64

2-2  آلومینیوم و آلیاژهای آن: 64

2-3  آلومینیوم نیترید: 66

2-4  دستگاه پلاسمای کانونی سهند: 67

2-4-1    ساختار کلی دستگاه پلاسما فوکوس سهند: 67

2-4-2    بخش­های اصلی دستگاه پلاسمای کانونی سهند: 68

2-4-2-1     محفظه تخلیه: 68

2-4-2-2     سیستم اسپارک گپ (گاف جرقه) 69

2-4-2-3     بانک خازن: 69

2-4-2-4     سیستم­های تشخیص  (دیاگنوستیک): 70

2-4-2-5     سیستم داده پردازی: 73

2-5  روش­های تجربی: 73

2-5-1    نحوه­ی نصب نمونه بر روی جانمونه­ای: 73

2-5-2    نحوه­ی انجام آزمایش و آماده­سازی نمونه­ها: 74

2-6  روش آنالیز نمونه­ها قبل و بعد از بمباران یونی: 75

2-6-1    روش پراش پرتو ایکس: 76

2-6-2    میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM): 80

2-6-2-1     شکل­گیری تصویر در میکروسکوپ الکترونی روبشی: 85

2-6-3    طیف سنجی رامان: 88

2-6-4    طیف­نگاری الکترونی برای آنالیز شیمیایی(ESDA) (XPS و UPS): 91

2-6-5    میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) 92

2-7  اندازه­گیری میکرو سختی: 94

2-7-1    آزمون سختي ويكرز: 96

فصل سوم: نتایج و بحث 99

3-1  مقدمه: 99

3-2  نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس: 100

3-3  نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM): 115

3-4  نتایج حاصل از سختی سنجی: 126

 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………….. 128

 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………….. 130

واژه­نامه 131

منابع 134

                                                   فهرست جداول

جدول ‏3‑1: اطلاعات مربوط به دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای صفحه انعکاسی (100) نمونه نیتریده شده. 113

جدول ‏3‑2: اطلاعات مربوط به دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای صفحه انعکاسی (002) نمونه نیتریده شده. 114

جدول ‏3‑3:اطلاعات مربوط به دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای صفحه انعکاسی (311) نمونه نیتریده شده. 114

                                                    فهرست شکل­ها

شکل ‏1‑1: نمایی شماتیک از دستگاه پلاسمای کانونی الف- نوع مدر و ب- نوع فیلیپوف. 5

شکل ‏1‑2: مراحل رشد ناپایداری (m=0). 7

شکل ‏1‑3: شبه مولکول تشکیل شده در طی برخورد یون با ماده هدف. این شبه مولکول به وسیله صفحه فیرسوف به دو بخش تقسیم شده است. 24

شکل ‏1‑4: یونی که وارد یک شبه رسانا می­شود. 28

شکل ‏1‑5: نمایشی سه بعدی از عمق، گسترش، دامنه شعاعی، دامنه تصویر طولی، دامنه تصویر عرضی و مسیر یون 29

شکل ‏1‑6: دامنه توزیع در راستای محور 〈100〉 سلیکون برای یونهای کاشته شده­ای که در آن­ها پدیده تونل زنی در نظر گرفته شده و یون­هایی که در آن­ها پدیده تونل زنی وجود ندارد. 33

شکل ‏1‑7: برهم کنش یون- جامد و فرایند کندوپاش. 35

شکل ‏1‑8: نمایشی از یک منحنی عملکرد کندوپاش به عنوان تابعی از انرژی یون. 36

شکل ‏1‑9: عملکرد کندوپاش،Y به صورت تابعی از انرژی یون­های فرودی برای یون­های پروتونیوم، دوتریوم، هلیوم و نیکل فرودی روی نیکل. 36

شکل ‏1‑10: نرخ کندوپاش، Y برای یون­های پروتونیوم، دوتریوم، هلیوم و آرگون فرودی بر روی استیل زنگ نزن،به صورت تابعی از انرژی. 37

شکل ‏1‑11: نرخ کندوپاش Y، به عنوان تابعی از انرژی یون برای یون­های آرگون تابیده شده روی سطوح سیلیکون و ژرمانیوم. 38

شکل ‏1‑12: نرخ کندوپاش به صورت تابعی از زاویه­ی فرود یون آرگون 27 کیلوالکترون ولتی تابیده بر روی پلی کریستال مس. 39

شکل ‏1‑13: a) جابجایی اتم شبکه تحت برخورد با یون­های پرانرژی b) انرژی پتانسیل اتم ضربه دیده برای حرکت در جهت ] 111[. 41

شکل ‏1‑14: نمایی از تشکیل برخورد آبشاری 42

شکل ‏1‑15:تغییرات انرژی اتم PKA بعد از برخورد آبشاری 45

شکل ‏1‑16: یک نمایش گرافیکی از تعداد جابجایی­ها اتم­های آبشاری به صورت تابعی از انرژی PKA با توجه به مدل کین چین و پیس (معادله 1-78). 47

شکل ‏1‑17: حرکت یک یون پر انرژی در لایه نازکی از ماده. 48

شکل ‏2‑1: ساختار بلوری فلز آلومینیوم. 65

شکل ‏2‑2: ساختار بلوری آلومینیوم نیتراید. 66

شکل ‏2‑3: نمای شماتیک از دستگاه پلاسمای کانونی سهند. 68

شکل ‏2‑4: نمایی از پیچه روگوفسکی. 71

شکل ‏2‑5: دستگاه پلاسمای کانونی برای انجام فرایند نیتریداسیون. 73

شکل ‏2‑6: پراش پرتو x توسط یک بلور. 78

شکل ‏2‑7: پهنای پیک در نصف ارتفاع. 79

شکل ‏2‑8: نمایی از اجزای اصلی میکروسکوپ الکترونی روبشی. 87

شکل ‏2‑9: طیف بینی لیزری رامان. 90

شکل ‏2‑10: نمایی از الماسه سختی سنج ویکرز. 97

شکل ‏3‑1: تصویر به دست آمده در SRIM برای عمق نفوذ یون نیتروژن در آلومینیوم. 99

شکل ‏3‑2: دیاگرام پراش پرتو ایکس بدون تابش یون. 100

شکل ‏3‑3: دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای نمونه تحت تابش 5 شات. 100

شکل ‏3‑4: دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای نمونه تحت تابش 10 شات. 101

شکل ‏3‑5: دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای نمونه تحت تابش 15 شات. 101

شکل ‏3‑6: دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای نمونه تحت تابش 20 شات. 102

شکل ‏3‑7: دیاگرام حاصل از پراش پرتو ایکس برای نمونه تحت تابش 25 شات. 102

شکل ‏3‑8: نمودار تعداد شاتها و شدت پیک­های مربوط به صفحات انعکاسی (100) و (002) آلومینیوم نیتراید. 104

شکل ‏3‑9: نمودار تغییرات ابعاد کریستالی نسبت به تعداد شات­ها برای صفحات کریستالی (002) و (100) آلومینیوم نیتراید. 105

شکل ‏3‑10: نمودار تغییرات پهنای پیک در نصف بیشینه نسبت به تعداد شات­ها برای صفحات انعکاسی (002) و (100) آلومینیوم نیتراید. 106

شکل ‏3‑11: نمودار تغییرات فاصله صفحات کریستالی  نسبت به تعداد شاتها برای صفحات انعکاسی (002) و (100) آلومینیوم نیتراید. 108

شکل ‏3‑12: نمودار تغییرات میکرواسترین نسبت به تعداد شاتها برای صفحات انعکاسی (002) و (100) آلومینیوم نیتراید. 108

شکل ‏3‑13: نمودار تغییرات میکرواسترین نسبت به تعداد شاتها برای صفحات انعکاسی (200) و (111) آلومینیوم. 109

شکل ‏3‑14: رابطه بین تعداد شاتها و چگالی نابجاییها برای بلور آلومینیوم نیتراید در جهتهای کریستالی (002) و (100). 110

شکل ‏3‑15:پیک مربوط به فاز AlN تشکیل شده برای صفحه انعکاسی (311) در زاویه 4/78 درجه. 111

شکل ‏3‑16:نمودار تغییرات ابعاد کریستالی با تغییر تعداد شاتها برای صفحه انعکاسی (311) آلومینیوم نیترید. 112

شکل ‏3‑17:نمودار تغییرات میکرو استرین نسبت به تغییر تعداد شاتها برای صفحه انعکاسی (311) آلومینیوم نیترید. 113

شکل ‏3‑18:تصاویر به دست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی 200 برابر (الف)نمونه بدون تابش یونی، (ب) نمونه تحت تابش 5 شات، (پ) نمونه تحت تابش 10 شات، (ت) نمونه تحت تابش 15 شات، (ج) نمونه تحت تابش 20 شات و (د) نمونه تحت تابش 25 شات. 119

شکل ‏3‑19: تصاویر به دست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی 1000 برابر (الف)نمونه بدون تابش یونی، (ب) نمونه تحت تابش 5 شات، (پ) نمونه تحت تابش 10 شات، (ت) نمونه تحت تابش 15 شات، (ج) نمونه تحت تابش 20 شات و (د) نمونه تحت تابش 25 شات. 122

شکل ‏3‑20: اندازه میکروترکهای به دست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (الف) برای 10 شات، (ب) 15 شات، (پ) 20 شات و (ت) 25 شات. 124

شکل ‏3‑21:نمودار تغییرات میکروسختی با تعداد شاتها. 126

3 دیدگاه برای مطالعه خواص سطحی آلومینیوم قبل و بعد از بمباران یونی توسط دستگاه پلاسمای کانونی سهند

  1. Manuela

    Hi there everyone, it’s my first pay a visit at this web page, and post is Wo kann man novofemme ohne Rezept in Hannover bestellen fact fruitful designed
    for me, keep up posting these articles or reviews.

  2. Gary

    This paragraph will assist the internet people for setting up new web
    site or even a blog from start to end.

    Feel free to visit my web site :: dw4uT8

  3. Charis

    Hi, just wanted to say, I loved this post. It was practical.
    Keep on posting!

    Feel free to surf to my web-site детское порно

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo