本文關(guān)鍵詞：金剛石真空窗口的制備

  更多相關(guān)文章： MPCVD 金剛石真空窗口 焊接 乙醇 發(fā)射光譜 漏氣率

【摘要】：CVD金剛石具有很多卓越的性能,與鈹、鈦等真空窗口材料相比,金剛石將其優(yōu)異性能結(jié)合在了一起,金剛石不僅具有很好的機(jī)械性能(例如高硬度、高楊氏模量),其光學(xué)和熱學(xué)性能(例如高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、寬的光譜透過范圍等)也十分優(yōu)異。正是這優(yōu)越性性的組合,使金剛石能夠成為了極佳的真空窗口材料。本文采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)方法制備了自支撐納米金剛石膜,且將自支撐納米金剛石膜與金屬法蘭焊接制備金剛石真空窗口。在硅襯底上以乙醇和氫氣為氣源制備金剛石膜,研究了襯底表面不同處理對金剛石形核密度的影響;利用發(fā)射光譜法在線診斷了乙醇和氫氣等離子體,研究了乙醇體積分?jǐn)?shù)、沉積氣壓和襯底溫度對制備金剛石的影響。采用分步法制備了自支撐納米金剛石膜并研究其漏氣率性能;研究了自支撐納米金剛石膜與金屬法蘭的焊接工藝。其結(jié)果表明:(1)對襯底研磨后微粉超聲處理能夠提高金剛石的形核密度,形核密度達(dá)到109cm~(-2)。(2)乙醇和氫氣體系微波等離子體中主要基團(tuán)有H_α、H_β、CH、C_2和OH、CO。各基團(tuán)在水平方向呈對稱分布,各基團(tuán)在襯底附近的濃度比等離子體邊緣的高。隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,含碳基團(tuán)增加,含氧基團(tuán)先增后減,電子溫度降低,金剛石膜中的非金剛石相越來越多,金剛石的晶粒減小。隨著工作氣壓的增加,含碳基團(tuán)增加,含氧基團(tuán)先增后減,電子溫度現(xiàn)急劇降低后緩慢降低,降低氣壓有利于制備納米金剛石。隨著硅基片溫度下降,薄膜中金剛石的晶粒減小,非金剛石碳含量增加。(3)厚度為10μm的納米金剛石自支撐薄膜的漏氣率為7.2×10~(-9)Pa·m~3/s。隨著自支撐納米金剛石窗口厚度的增加和晶粒的減小,其漏氣率明顯增加。(4)采用微波等離子體進(jìn)行了因瓦合金法蘭和自支撐納米金剛石窗口的焊接實驗,研究表明金剛石和因瓦合金之間可以較好焊接,但由于金剛石窗口以環(huán)形硅框架支撐,硅的熱膨脹系數(shù)與因瓦合金相差較大,導(dǎo)致環(huán)形硅框架破碎,因此需要對自支撐納米金剛石膜的框架進(jìn)行后續(xù)的研究。
【關(guān)鍵詞】：MPCVD 金剛石真空窗口 焊接 乙醇 發(fā)射光譜 漏氣率
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ163
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 金剛石的晶體結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2 金剛石的性質(zhì)及應(yīng)用11-14
• 1.2.1 機(jī)械性能及應(yīng)用11-12
• 1.2.2 光學(xué)性能及應(yīng)用12-13
• 1.2.3 熱學(xué)性能及應(yīng)用13-14
• 1.2.4 電學(xué)性能及應(yīng)用14
• 1.3 金剛石膜的制備14-19
• 1.3.1 CVD金剛石膜的生長機(jī)理15-16
• 1.3.2 金剛石膜的制備方法16-19
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容19-22
• 第2章 實驗裝置22-34
• 2.1 實驗裝置22-29
• 2.1.1 微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置22-26
• 2.1.2 等離子體發(fā)射光譜儀26-27
• 2.1.3 微波等離子體焊接裝置27-29
• 2.2 金剛石膜的表征29-34
• 2.2.1 拉曼光譜（Raman）29-30
• 2.2.2 原子力顯微鏡（AFM）30-31
• 2.2.3 X衍射分析（XRD）31
• 2.2.4 掃描電子顯微鏡（SEM）31-32
• 2.2.5 漏氣率測量32-34
• 第3章 金剛石膜的制備34-56
• 3.1 引言34
• 3.2 襯底表面處理對形核密度的影響34-37
• 3.3 乙醇與氫氣等離子體發(fā)射光譜分析37-46
• 3.3.1 乙醇與氫氣等離子體中基團(tuán)的空間分布39-41
• 3.3.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對等離子體中基團(tuán)的影響41-43
• 3.3.3 工作氣壓對等離子體中基團(tuán)的影響43-46
• 3.4 沉積工藝對金剛石膜的影響46-54
• 3.4.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對金剛石膜的影響46-50
• 3.4.2 工作氣壓對金剛石膜的影響50-52
• 3.4.3 襯底溫度對金剛石膜的影響52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第4章 金剛石真空窗口的制備56-76
• 4.1 引言56-57
• 4.2 納米金剛石自支撐膜的制備57-63
• 4.2.1 納米金剛石膜的表征58-60
• 4.2.2 自支撐納米金剛石膜的漏氣率60-63
• 4.3 自支撐納米金剛石膜與金屬法蘭的焊接63-73
• 4.3.1 溫度曲線的控制63-65
• 4.3.2 焊料和金屬法蘭材質(zhì)的選取與性質(zhì)摸底65-67
• 4.3.3 金剛石真空窗口釬焊的工藝流程設(shè)計67-70
• 4.3.4 工藝結(jié)果總結(jié)70-73
• 4.4 本章小結(jié)73-76
• 第5章 論文結(jié)論與展望76-78
• 5.1 論文總結(jié)76-77
• 5.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 碩士期間發(fā)表的論文及專利84-86
• 致謝86

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁中翥;梁靜秋;鄭娜;賈曉鵬;李桂菊;;摻氮金剛石的光學(xué)吸收與氮雜質(zhì)含量的分析研究[J];物理學(xué)報;2009年11期

2 宋月清;夏揚;謝元鋒;林晨光;郭志猛;曲選輝;;金剛石熱管理材料的研究進(jìn)展[J];超硬材料工程;2010年01期

3 李蒙順;;金剛石的光學(xué)分恱[J];重型機(jī)械;1963年04期

4 王至炎;金剛石的光學(xué)選礦[J];建筑材料工業(yè);1963年05期

5 李繼業(yè);;金剛石浮選的理論分析[J];非金屬礦;1980年01期

6 陳昭威;提高燒結(jié)多晶金剛石質(zhì)量的途徑[J];人工晶體;1982年01期

7 ;電解回收金剛石的小結(jié)[J];青海地質(zhì);1978年02期

8 陳小安,王序進(jìn);淺談金剛石修整工具及其制造方法[J];磨料磨具與磨削;1986年06期

9 林增棟;金剛石表面的金屬化[J];磨料磨具與磨削;1987年02期

10 焦魁一;國外金剛石聚結(jié)體的研制技術(shù)[J];磨料磨具與磨削;1987年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉志杰;張衛(wèi);萬永中;王季陶;;氧原子在化學(xué)氣相淀積金剛石過程中的作用[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1998年

2 廖道達(dá);陸德強(qiáng);劉文燕;邱君苑;;金剛石錦上添花[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議專輯[C];2005年

3 鄭云龍;楊志軍;曾祥清;艾群;彭明生;;金剛石典型表面形貌的形成與環(huán)境意義[A];2012年全國礦物科學(xué)與工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2012年

4 王超;揭曉華;徐江;陶洪亮;魏菊;;雙陰極等離子濺射金剛石顯微結(jié)構(gòu)研究[A];2013廣東材料發(fā)展論壇——戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會論文摘要集[C];2013年

5 郭宗山;;金剛石的成因與找礦[A];中國地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所文集（19）[C];1987年

6 喬培新;龍偉民;鐘素娟;李勝利;;預(yù)合金粉末與金剛石的擴(kuò)散連接[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

7 廖道達(dá);陸德強(qiáng);劉文燕;邱君苑;;金剛石錦上添花[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議專輯[C];2005年

8 劉鵬;謝水生;李木森;郝兆印;程開甲;;新型碳源高溫高壓合成及外延金剛石[A];中國有色金屬學(xué)會合金加工學(xué)術(shù)委員會2008學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

9 楊志軍;彭明生;蒙宇飛;苑執(zhí)中;張恩;;鐵基合金-氫預(yù)處理石墨系高溫高壓合成金剛石的研究及其意義[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第十屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

10 廖源;沈維康;王冠中;余慶選;馬玉蓉;方容川;;摻氮氣氛下CVD金剛石的場致發(fā)射特性研究[A];第九屆全國發(fā)光學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王珊珊;金剛石薄膜電極的制備及其在鋁電解中的應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2014年

2 趙陽;摻硼金剛石電極對廢水毒性控制和污染物檢測性能評價[D];大連理工大學(xué);2015年

3 鄒萊;黑色金屬金剛石切削刀具磨損及其抑制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 許蓬子;金剛石材料逆向磨損去除加工的研究[D];吉林大學(xué);2016年

5 劉巖;基干金剛石色心的單光子產(chǎn)生及其熒光動力學(xué)研究[D];華東師范大學(xué);2016年

6 崔巍;熔滲法制備金剛石/銅復(fù)合材料及其性能[D];北京科技大學(xué);2016年

7 王俊峰;金剛石NV色心的制備、相干性與溫度探測研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

8 胡強(qiáng);生長型金剛石聚晶的高溫高壓合成及其機(jī)理研究[D];吉林大學(xué);2016年

9 李浩;硼摻雜金剛石薄膜電極的制備及其在密閉空間廢水處理回用中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2016年

10 賈乾忠;聚晶金剛石刀具關(guān)鍵制作工藝及機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁婷;華北地臺和揚子地臺金剛石生長過程的差異性及意義[D];中國地質(zhì)大學(xué);2009年

2 劉向紅;n型摻雜金剛石的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2011年

3 衛(wèi)陳龍;金剛石表面金屬化及金剛石/銅復(fù)合材料微波燒結(jié)工藝研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 吳東;高精度金剛石玻氏壓頭的設(shè)計方法及其機(jī)械研磨技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 李姝賢;金剛石表面處理對金剛石/鋁復(fù)合材料組織性能的影響[D];北京有色金屬研究總院;2015年

6 林佳志;摩擦化學(xué)拋光單晶金剛石的工藝研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 龍濤;熱管理用金剛石/銅復(fù)合材料的界面構(gòu)建及其組織與熱導(dǎo)率研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

8 王松瑞;磁場作用對化學(xué)復(fù)合鍍Ni-P-金剛石影響機(jī)理研究[D];青島科技大學(xué);2015年

9 漆書桂;多層釬焊金剛石鉆頭的實驗研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

10 周爽;釬焊金剛石鉆頭微觀組織分析與鉆進(jìn)溫度場仿真[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2013年

，

本文編號：780363