小型辉光放电系统改进及在镀锌板分析中的应用

论文摘要

辉光光谱分析技术既能直接对均匀块状样品进行成分分析,也能对涂镀层材料进行各元素沿深度方向的纵深分布分析,可用于材料表面成分分析、产品质量检验等研究领域。本文研究的小型辉光放电系统采用便携式CCD全光谱检测器,简化了仪器结构,更适合应用于小型的实验室、材料分析部门及学校研究室等场合。本文基于小型化的辉光放电实验平台,进行了样品冷却装置的改进,研究了采用此系统分析镀锌板样品时最优的工作参数,并在最优工作参数下对不同厚度的镀锌板样品进行了沿深度方向的逐层分析。采用小型辉光放电系统分析镀锌板样品时,本文分析了阴极表面温度随着射频功率和氩气压强升高的变化规律。为降低阴极表面高温长时间对样品溅射的不利影响,设计了样品冷却装置来控制阴极温度,将溅射温度控制在50℃以内,改善了样品的溅射效果。进行了改进前后仪器分析精密度的比对实验,分析铜基和铁基样品时,Fe、Cu元素的光谱强度RSD值分别从9.50%和3.20%降低到了3.24%和1.78%;分析镀锌板时,Zn元素光谱强度的RSD值从3%降低到了2.12%。为确定本系统分析镀锌板样品的最优工作参数,本文研究了射频功率、氩气压强、积分时间及真空度这四个参数对镀锌板溅射效果的影响。采用CCD光谱检测器获得不同条件下样品中各元素的光谱图谱,通过比较不同工作参数下系统对镀锌板中Zn元素的分析精密度,确定了小型辉光放电系统分析镀锌板的最优工作参数,分别为氩气压强260 Pa、射频功率40 W、真空度0~5 Pa、积分时间100 ms。在最优工作参数下安装样品冷却装置,分析小型辉光放电系统检测镀锌板样品的精密度,并给出了实测数据。对镀层厚度为17.5μm、20.86μm、31.26μm的镀锌板进行了实时深度分析,分析了样品中所含元素种类,并给出了Zn、Fe、C、P、Al、Si元素的光谱曲线及其沿纵深方向的分布情况。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题研究背景与意义
•   1.2 辉光光谱分析国内外发展及研究现状
•   1.3 课题研究内容和意义
•   1.4 本章小结
• 第二章 小型辉光放电分析系统工作原理及结构
•   2.1 射频辉光放电的工作原理
•   2.2 小型辉光放电系统的结构
•   2.3 本章小结
• 第三章 工作参数对阴极温度的影响与冷却装置的设计
•   3.1 射频功率和氩气压强对阴极溅射温度的影响
•     3.1.1 阴极温度随射频功率参数的变化规律
•     3.1.2 阴极温度随氩气压强参数的变化规律
•     3.1.3 阴极温度升高对溅射效果的影响
•   3.2 冷却装置的设计与改进效果
•     3.2.1 冷却装置的结构
•     3.2.2 冷却装置的冷却效果测试
•     3.2.3 阴极盘结构的优化设计
•   3.3 本章小结
• 第四章 分析镀锌层样品时的最优工作参数
•   4.1 工作参数对辉光放电的影响
•     4.1.1 氩气压强对辉光放电的影响
•     4.1.2 射频功率对辉光放电的影响
•     4.1.3 真空度对辉光放电的影响
•   4.2 小型辉光放电系统最优工作参数的确定
•     4.2.1 预溅射时间最优工作参数的确定
•     4.2.2 射频功率与氩气压强最优工作参数的确定
•     4.2.3 真空度最优工作参数的确定
•     4.2.4 积分时间最优工作参数的确定
•   4.3 本章小结
• 第五章 最优工作参数条件下对镀锌板样品的分析
•   5.1 最优工作参数下系统分析镀锌板的稳定性研究
•   5.2 镀锌板样品沿深度方向的逐层分析
•   5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张闯

导师: 万真真

关键词: 辉光放电光谱,冷却装置,射频功率,氩气压强,真空度,积分时间

来源: 河北大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,金属学及金属工艺

单位: 河北大学

分类号: O461.21;TG178

总页数: 60

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