Применение импульсного электронного пучка для получения нанопорошков некоторых оксидов металлов

• Автор: Ильвес, Владислав Генрихович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Введение

ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Введение

1.2. Методы синтеза нанопорошков

1.2.1. Плазмохимический метод

1.2.2. Механо синтез

1. 2. 3. Осаждение из коллоидных растворов

1.2.4. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез

(СВС)
1.3. Газофазный синтез (испарение-конденсация).
1.3. 1. Электрический взрыв проводников
1.3.2. Метод лазерного испарения
1. 3. 3. Метод испарения электронным пучком
1.3.3.1. Обоснование выбора метода испарения импульсным электронным пучком для получения нанопорошков оксидов металлов.
1.3.3.2. Перспективы применения импульсного электронного пучка
1.4. ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВОК НАНОБИМ-1 И НАНОБИМ-
2. 1. Обоснование выбора основных элементов установки для
получения нанопорошков с помощью импульсного электронного пучка
2.1.1 Критерии для выбора параметров источника электронов
2.1.2. Магнитная фокусировка

2.1.3. Создание магнитного поля
2.1.4. Катод
2.1.5 Обоснование выбора энергии электронов
2.1.6. Обоснование решения выбора источника электронов
2.1.7. Уточнение параметров экспериментальной установки
2.2. Общая схема и принцип работы установки НАНОБИМ-1
2.3. Принцип работы импульсного плазменного источника
электронов на установке НАНОБИМ-
2.4. Вакуумная система и система проводки пучка электронов
2. 5. Система сбора порошка и конструкция кристаллизатора
2.6. Диагностическое оборудование установки НАНОБИМ-1.
2. 7. Общая схема и принцип работы установки НАНОБИМ-2
2.8 Принцип работы импульсного плазменного источника
электронов на установке НАНОБИМ-
2. 9. Система сбора порошка и конструкция кристаллизатора
2.10. Сопоставление эффективности испарения импульсным
электронным пучком с импульсным лазерным испарением
2. 11. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОШКОВ гп-гпО и гпО 81 И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
3.1. Методы и средства исследования нано порошков
3. 2. Испарение мишеней из Zn-ZnO (нано) в атмосфере аргона
3.3. Испарение мишеней разного состава в атмосфере кислорода
3.3.1. Испарение мишеней из микронного порошка ZnO (хч) в 85 кислороде
3. 3. 2. Испарение мишеней из порошка Zn-ZnO (нано) в кислороде
3.3.3. Испарение мишеней из смесей порошков на основе гпО
3.3.4. Испарение литых мишеней из Zn
3.4. Испарение мишеней из гп-гпО (нано) в вакууме

Испарение мишеней из Zn- ZnO (нано) и ZnO (хч) в воздухе Испарение смесей из микронных порошков (гпО (хч) + Zn) в аргоне и вакууме ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОИЖОВ ОКСИДОВ У8г, Се,.х0<1х02.8, А12Оз-Си(А1) И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Получение нанопорошков У8г в вакууме Получение нанопорошков Се02-0(1203 в вакууме Получение нанопорошков А1203 и А1203-Си(А1) в вакууме
Исследование магнитных свойств нанопорошков ZnO, 7,пО-гп, Увг и А1203-Си(А1).
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ

параметров- коэффициента отражения излучения поверхностью мишени и глубины его проникновения в вещество мишени, а они в свою очередь зависят от длины волны лазерного излучения, шероховатости поверхности мишени и физико-химических свойств самой мишени. Характерная глубина проникновения лазерного излучения в металлы составляет единицы нм (при длине волны 10,6 мкм глубина проникновения в Ag равна 12 нм [45]); для полупроводников и диэлектриков глубина проникновения индивидуальна для каждого вещества, но так как коэффициент отражения неметаллических материалов существенно ниже, чем у металлов, то глубина проникновения в них на несколько порядков выше (единицы мкм) [58]. Таким образом, лазерное излучение поглощается металлами в тонком поверхностном слое, а поглощение в неметаллических материалах носит объемный характер. С увеличением плотности мощности лазерного излучения увеличивается скорость испарения мишени, снижается доля энергии, расходующаяся на нагрев и плавление материала мишени, однако эффект оптического пробоя н позволяет увеличивать плотность мощности лазерного излучения до определенного предела, что является одним из существенных недостатков лазерного метода. Механизм взаимодействия электронного пучка с веществом существенно отличается от механизма взаимодействия лазерного излучения. Пороговая плотность мощности пучка электронов при которой развивается интенсивное испарение металла составляет 105-106Вт / см2 [59]. По достигаемой плотности мощности для энергий электронов в диапазоне 10-200 кэВ, радиусе пятна пучка 0,1-1мм электронный пучок уступает лазерному. Длина пробега 5пр электрона в веществе определяется как расстояние от поверхности вещества до точки, где электрон приобретает среднюю тепловую скорость свободных электронов вещества. Согласно [60],
5пр=2,1*10'15 *и2уск/р (1.2)
где р-плотность испаряемого материала (кг*м'3); иуск- ускоряющее напряжение, 5пр-длина пробега (м). В работе [73] показано, что в диапазонах энергий электронов 0,5 -3000 кэВ 5пр~ и3/2уск.