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文檔簡介
1、 拉曼光譜快速分析金剛石薄膜的性質在高能物理學上，一個微米厚或更薄的無定形炭薄膜片用來剝離高速運動的離子上的電子，以增加這些離子的電荷穩定性。在離子束進入到回旋加速器中之前，離子上的電子被直線加速器中的無定形炭薄片剝離出來。在質子束中，電子從H原子或者H-離子中剝離出來。在稀有同位素原子束中，電子從重原子如Ne、 Xe、 Kr，甚至 U中剝離出來。在離子束進入回旋加速器之前去掉這些電子，能夠改善離子束帶電狀態和電荷分布，從而優化離子束能級。隨著離子束能量的增加，炭薄膜片的使用壽命將受到嚴重影響。如果因薄片的損壞而停工，不僅會對大型、昂貴的設備造成極大的損失。期間還要采取措施把射線對維修工人的輻
2、射降到最低。金剛石具有高導熱、高強度、高穩定性、低蒸汽壓等優良性能，是在這一應用領域替代無定形炭的一種理想產品。CVD(化學氣相沉積法)可以生產出包含sp2鍵炭和sp3鍵炭的不同厚度的金剛石薄膜。早期的試驗顯示了金剛石作為電子的剝離器的優越性，但是仍然不清楚這種優點是由sp2鍵炭還是sp3鍵炭引起的。拉曼光譜提供了一種快速檢測sp2鍵炭和sp3鍵炭，并計算他們相對濃度的方法。在1332 cm-1和1520 cm-1處的拉曼峰分別作為金剛石和石墨的標志。通過比較這兩個峰的強度，可以來比較金剛石和石墨的相對含量。實驗方法及結果圖1把數控Nd:YAG激光器從標準硅片上切除下來的硅作為剝離電子薄片的基
3、底。然后在這塊底片上沉淀結晶1.5um厚的金剛石薄膜。為了得到sp2鍵炭和sp3鍵炭相對含量不同的金剛石膜，可以在沉淀過程中通入的不同濃度比例的甲烷和氫氣。金剛石薄膜沉淀后，把1cm2的硅底刻蝕掉，留下的金剛石薄膜就像窗戶一樣懸掛在硅框上，如圖1所示。使用B&WTek公司的 iRaman system來測量金剛石薄片的拉曼光譜，激發波長為532nm。從光譜上讀取拉曼峰的強度值，并計算強度比值的大小。然后把金剛石薄片放在含有Sn-117 離子束的直線加速器中進行測試。表1圖2RamanAveragePeak RatioLife (hrs.)2.50%1.02474:55:306.00%0.9612:56:4513.30%0.92215:42:40圖2. 薄膜的拉曼光譜圖2是薄膜的拉曼光譜，在1332cm-1 處的拉曼峰顯示金剛石的存在。表1數據表明在1332 cm-1和1520 cm-1處拉曼峰強度比值的大小和薄片的使用壽命與金剛石沉淀過程中通入的甲烷的濃度成函數關系。結論與無定形炭剝離電子薄片相比，CVD方法制備的金剛石剝離電子薄片在Sn-117離子束中的使用壽命有很大提高，無定形炭薄片在Sn-117離子束的使用壽命僅有8個小時左右。實驗表明拉曼光譜能夠快速高效分選在含有高、中、低不同濃度的甲烷時制造的金剛石
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