Электродуговой синтез поликристаллических алмазных покрытий и углеродных одностенных нанотрубок

• Автор: Переверзев, Валентин Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ И УГЛЕРОДНЫХ ОДНОСТЕННЫХ НАНОТРУБОК. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Введение
1.2. Алмазные покрытия
1.2.1. Свойства и перспективы применения
1.2.2. Методы получения, направления их развития
1.2.3. Типы плазмотронов постоянного тока
1.2.4 Выводы
1.3. Углеродные нанотрубки
1.3.1. Кристаллическая структура и свойства
1.3.2. Способы синтеза
1.4. Заключение
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ И УГЛЕРОДНЫХ ОДНОСТЕННЫХ НАНОТРУБОК
2.1. Введение
2.2. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ПЛАЗМОХИ№ШЖОШ;ГАЗОФАЗНОГО ОСАЖДЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИИ
2.2.1 Плазмотрон
2.2.1.1. Корпус
2.2.1.2. Катод
2.2.1.3. Анод и межэлектродные вставки
2.2.1.4. Система ввода и формирования газового потока
2.2.2. Дополнительный электрод
2.2.3. Источник питания дополнительного дугового разряда
2.3. Особенности конструкции для каталитического синтеза УОНТ
2.3.1. Катодныйузел

2.3.3. Источник питания
2.3.4. Система уловителей продуктов синтеза :
2.3.5. Основные технические параметры элементов схемы синтеза УОНТ
2.4. Перечень и назначение основных систем и узлов, из которых состоит установка
2.4.1. Характеристика установки
2.4.2. Универсальный источник питания дугового разряда
2.4.3 Реакционная вакуумная камера
2.4.4. Манипулятор с подложкодержателем
2.4.5 Стол
2.4.6. Стойка управления

2.4.7. Откачной пост
2.4.8. Система газоснабжения
2.4.9. Технические характеристики установки
2.5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 3 СИНТЕЗ АЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Описание основных экспериментальных методов работы при получении алмазных покрытий
3.1.1. Методика проведения процесса осаждения
3.1.2. Методы исследования полученных образцов
3.1.3.Контроль присутствия продуктов эрозии элементов плазмотрона в получаемых алмазных покрытиях
3.2. Исследование влияния содержания метана в г азовой смеси на физические свойства АЛМАЗА
3.2.2. Морфология
3.2.3. Влияние неравномерности нагрева подложки на структуру растущей пленки
3.2.4. Исследование химической неоднородности плазменной струи в районе над подложкой по спектрам оптической эмиссии
3.2.4.1. Полный спектр
3.2.4.2. Подробный спектр углеродных молекул
3.2.4.3 Вывод
3.2.5. Распределение толщины поликристаллического алмазного покрытия вдоль поверхности подложки
3.2.6. Микронапряжения в пленках
3.2.7. Оптические свойства
3.3 Определение экспериментальных параметров, при которых площадь осаждения и скорость роста алмазного покрытия максимальны
3.3.1 Влияние скоростей протока метана водорода и аргона при различных давлениях в камере
3.3.5 Влияние диаметра анодного канала на величину потока мощности плазменной струи, площадь и скорость алмазного осадка
3.3.5.1. Диаметр осадка
3.3.5.2. Скорость
3.3.5.3. Привес - производительность
3.4. Дополнительный «вниз по потоку» разряд
3.5. Осаждение на сталь и твердые сплавы
3.5.1 Экспериментальная методика
3.5.2 .Исследованиеморфологии
3.5.3. Адгезия
3.5.4 Структура границы алмаз/вольфрам
3.5.5 Напряжения в алмазном покрытии
3.5.6 Механические испытания
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ ОДНОСТЕННЫХ НАНОТРУБОК
4.1. Введение
4.2. Экспериментальная методика
4.3. Оптимизация параметров процесса синтеза УОНТ в гелиевой атмосфере с КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СМЕСЬЮ №-У20з
4.3.1. Синтез при различном давлении
4.3.2. Соотношение компонентов каталитической смеси
4.4. Синтез УОНТ с применением Ре-У203 каталитической смеси
4.5. Очистка
4.6. Оценка возможности применения УОНТ в качестве холодного катода в
АВТОЭМИССИОННОЙ ЛАМПЕ
4.6.1. Экспериментальная методика нанесения покрытия
4.6.2. Испытания УОНТ в качестве холодного катода
4.7. Выводы
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 2. Описание элементов и основные принципы работы установки плазмохимического синтеза поликристаллических
алмазных покрытий и углеродных одностенных нанотрубок
2.1. Введение
Одним из трех важнейших направлений данной работы, согласно поставленной цели, являлась разработка и создание электродугового плазмохимического реактора для синтеза поликристаллических алмазных покрытий и углеродных одностенных нанотрубок. Этап разработки и создания включает в себя, наряду с анализом
существующих аналогов и прототипов, разработку конструкции и создание
конструкторско-технической документации на узлы и детали. Этот этап также
включает в себя изготовление, сборку, наладку и запуск установки в эксплуатацию с параллельной выработкой основных условий ее правильной и безаварийной работы.
В этой главе подробно описаны принципы работы установки, основные системы и узлы, входящие в установку, дана их техническая характеристика, приведены требования по безопасной эксплуатации. Элементы установки, общие для обоих процессов представлены вместе, а специфические элементы, относящиеся непосредственно к процессу синтеза алмаза или нанотрубок, вынесены в отдельные параграфы.
2.2. Особенности конструкции для плазмохимического газофазного осаждения поликристаллических алмазных покрытий
2.2.1 Плазмотрон
Плазмотрон (генератор низкотемпературной плазмы) с секционированным каналом [63]* представляет собой сложное электромеханическое устройство и предназначен для формирования газового потока аргона водорода и метана, нагрева его до высокой температуры сжатой электрической дугой и стабилизации полученной низкотемпературной плазмы. На начальном этапе работы установки использовался плазмотрон, разработанный под руководством A.B. Пустогарова в подольском
* - Жирным шрифтом помечены ссылки на работы автора настоящей диссертации.