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菜单e-ISSN: 2319 - 9849
e-ISSN: 2319 - 9849
收到日期:26/04/2017接受日期:11/05/2017发表日期:20/05/2017
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在目前的研究中,在不同厚度和沉积速率的影响x射线能量电子一代产权薄黄金电影进行了调查。为了找出不同厚度的影响,薄黄金电影的厚度10,100年和1000年在两个不同的沉积率即1纳米埃/ s和1 nm / s。所有准备的样品已经制作使用物理汽相沉积技术(PVD)和特征能源分散光谱学(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射技术(XRD)。所有结果清楚地表明,电子生成的收益率1埃/ s的沉积速率远高于那些1 nm / s。此外,结果显示100纳米厚的高级电子代财产相比其他考虑厚度。
电子代财产、薄膜特性、沉积速率、黄金的电影
近年来,有关文献传播各种核的数量通过纳米结构材料辐射增加(1- - - - - -10]。其中,x射线的传播纳米粒子吸引了更多的关注,由于它的各种工业和医疗应用程序(11]。使用这些纳米粒子主要是为他们的精彩的化学、物理和机械性能比传统的微米粒子(11,12]。特别,表面体积比的最大化和高效的纳米级粒子的分散性质让它们吸引了进一步的调查(5,13,14]。
最近的一项研究努尔Azman et al。14)认为WO3的x射线透射特性作为填料在环氧树脂复合材料装载材料。这项研究显示了一个更好的衰减能力纳米WO3 25至35比微型WO3 keV能量的x射线。这项研究还表明,颗粒大小没有一个重要的角色在更高的x射线的衰减属性(40到120 keV)。这一观点也证实了Kunzel和Okuno [12]通过测试微米和纳米级的措在不同厚度和浓度的聚合物树脂。这个证据支持这样的观点,即粒子尺寸效应主要出现在低能量范围和它还透露,第一个,也许最重要的优势使用纳米粒子在x射线传播,是他们更好的分散颗粒在聚合物复合材料相比,实例属性(5,11- - - - - -14]。
查看x射线传播的另一种方法是考虑光电子代属性。光电事件主导与低能量的x射线互动范围和高的原子序数(15,16]。这个事件的概率可以显著依赖于粒子的大小。最明显的一个原因源于这一事实,粒子的数量每克相同数量的材料,增加与减少颗粒大小(11]。因此,低能量的x射线光子的概率被吸收和生成电子可能会增加。
由于表面体积比如前所述,大大增加了减少颗粒大小,所以逃避驱逐电子的概率也会增加纳米材料。
另一个关键因素,可以对电子产生重大影响逃跑可能性是薄膜材料的厚度16]。更准确地说,通过增加层的厚度,沉积能量的一部分,最终可以导致增加电子的发射可能会增加。然而,应该指出的是,通过增加厚度,通过介质的电子捕获概率也会增加,这一问题可能因此影响电子记录的总数。为此,调查似乎在薄膜的电子一代财产可以奖励由于许多应用程序x射线电子转换属性。其中,最重要的应用之一是光电倍增管(PMT),一个将入射光的装置光子成电子。PMT的光电阴极的作用是将尽可能多的入射光的光子转化为低能量电子(16- - - - - -18]。
本研究的主要目的是确定电子一代薄黄金电影的属性。因此,在这项研究中,纳米金颗粒沉积在衬底使用热蒸发PVD技术。实验实现一直被视为三种不同厚度即100和1000纳米。此外,上述样品的传输特性被认为是使用不同的x射线。为了确定不同的色散特性的影响薄膜的x射线传播属性,两个不同的沉积率,即1 nm / s和1埃/ s已经使用。所有样本然后使用能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射技术(XRD)。
样品制备
黄金一样薄的电影有许多不同的应用程序在许多重要领域的科学和技术,如导电应用,放射治疗,x射线成像技术和辐射检测,介绍了后者的一些方法。几乎所有的技术需要的基质沉积的目的和在大多数情况下,底物本身可能对研究结果有影响的现象。在这工作,减少衬底的测量辐射的影响,一些重要参数如衬底的厚度和建筑结构(如原子序数)除了实验被认为是理想的几何形状。经过评估上述因素和考虑候选人的标准borosilicate-thin盖玻片的厚度约130μm。然后,金纳米粒子沉积在衬底与不同的沉积率(即。1 nm / s和1埃/ s)和厚度(即。,10,100 and 1000 nanometers) using the PVD technique (Varian model V70).
描述
起初,EDS技术被用来确定黄金的纯度材料。第二,SEM (KYKY模型EM 3200)图像被用来区分表面形态和均匀的涂布层极大地取决于厚度和沉积速率。此外,为了研究准备样品的表征,x射线衍射技术(INEL模型EQUINOX 3000)已被使用。
能量色散x射线能谱分析
为了防止不良杂质可显著贡献的测量,高纯瑞士制造黄金(的Artistiques Metaux Precieux)已被使用。图1显示了EDS光谱的样品(ZAF软件)与9.440 kV电压。
图1:EDS的金纳米粒子。
可见,黄金在EDS光谱的存在而没有证据显示任何不受欢迎的杂质。
扫描电镜观察
首先,SEM技术被用来确定沉积薄膜的厚度。样品分析完成的100和1000纳米厚的沉积率。图2和3显示存款薄的交叉面金衬底上的电影。为促进对比上述技术,它可以观察到,SEM的厚度测量技术是在良好的协议与厚度由PVD技术评估。考虑沉积金薄膜的表面形态,采用SEM方法。图4显示了涂层的表面形态不同厚度(即黄金电影。,100和1000 nm)和沉积率(即。1埃/ s和1 nm / s)。从这个图可以看到的第一件事是表面形态之间的关系与涂层薄膜的厚度。更准确地说,似乎沉积纳米粒子凝聚为每个沉积速率随着厚度的增加。形成不同的观点,还可观察到的相同的厚度;衬底上的一致性的分布式粒子的沉积速率1埃/ s比1 nm / s要好得多。更准确地说,纳米金颗粒更均匀的分布可能是整个基质减少1 nm / s的沉积速率为1埃/ s。在介绍中提到的部分,这一特性是非常重要的维持或增强材料的电子一代属性。
图2。扫描电镜的图像(一)10 nm厚的黄金1埃/ s沉积速率,(b) 10 nm厚的黄金1 nm / s沉积速率。
图3。扫描电镜的图像(a) 1000纳米厚的黄金1埃/ s沉积速率,(b) 1000纳米厚的黄金1 nm / s沉积速率。
图4。扫描电镜的图像(一)10 nm厚的黄金1埃/ s沉积速率,(b) 100纳米厚的黄金1埃/ s沉积速率,(c) 1000纳米厚的黄金1埃/ s沉积速率,(d) 10 nm厚的黄金1 nm / s沉积速率,(e) 100纳米厚的黄金1 nm / s沉积速率和(f) 1000纳米厚的黄金1 nm / s沉积速率。
x射线衍射模式分析
所有样品的相结构特点是使用一个典型的XRD运营40 kV和30 mA管电压和电流,分别。设备的来源是铜kα波长为1.541 A。此外,有趣的是,所有衍射峰都在2θ的范围为-10.469°到120.347°,步长为0.032°。图5显示了一个衍射峰在5.654°衬底,这显示,基质是一种非晶态结构材料。此外,图6提供证据的存在沉积金材料由于获得的衍射峰。根据测量结果,主要衍射峰出现在38.224°,44.490°,64.784°,77.205°,81.359°,97.721°,110.483°和115.273°归因于反射的计划(111)、(200)、(220)、(311)、(222)、(400)、(331)和(420),(JCPDS卡片没有分别。004 - 0784)。这个数字也证实没有杂质的样品与EDS分析的协议图1和6。
图5。x射线衍射模式的薄玻璃幻灯片。
图6。x射线衍射模式(a)与1埃/ 10 nm厚的黄金年代沉积速率,(b) 100纳米厚的黄金1 nm / s沉积速率,(c) 1000纳米厚的黄金1埃/ s沉积速率,(d) 10 nm厚的黄金1 nm / s沉积速率,(e) 100纳米厚的黄金1 nm / s沉积速率和(f) 1000纳米厚的黄金1 nm / s沉积速率。
沉积金纳米粒子的平均粒径已经提取使用Williamson-Hall (W-H)方法。这种方法是基于规模扩大的近似公式的原理,和应变扩大,完全不同与布拉格角不同,θ。更准确地说,这个经典的方法可以获得定量信息使用假设的粒度大小和应变扩大配置文件是洛伦兹。之间的数学关系可以建立积分宽,体积加权平均域大小和压力。,size-strain参数可以获得“size-strain阴谋”(SSP)。这已经没有那么重要的好处是给数据反映在高角度(19- - - - - -22]。根据这种方法,颗粒大小可以从斜率线性拟合的数据计算。平均黄金纳米粒子晶体大小都等于15海里,32.45 nm, 30.60 nm, 31.54 nm, 32.58和35.71 nm样本,b, c, d, e和f,分别。显然,准备样品的晶粒尺寸1埃/ s沉积速率小于样品1 nm / s沉积速率。
x射线照射
为了描述的电子一代属性捏造薄黄金的电影,一个典型的x射线管(PHYWE RONTGENGERAT)铜目标和最大23 kV管电压使用。此外,盖革穆勒计数器被用来计算辐射传输的数量。在这部分工作中,六个样品准备基于前面的部分,位于x光管和探测器之间。此外,需要注意的是,每个样本分析范围从18 keV 23 keV能量。在实验设置x射线束事件最初前衬底薄黄金电影(16,23]。注意,使用x射线的衰减的载玻片在这工作还不到2%。关于电子一代事件,光子总数的比例以及电子从表面薄中提取黄金电影光子的数量进入薄黄金电影研究。因为它所示图7这个量,被称为放大因子(M)是描述与厚度薄黄金电影在不同的x射线能量。基于放大因子的定义,可以制定这个参数如下:
图7。测量放大因子(M)和不同厚度的薄黄金电影(即。,100和1000 nm / s)通过考虑不同的沉积速率(即。1埃/ s和1 nm / s)和x射线能量(即造成什么影响。18日,19日,20日,21日,22日和23日keV)。
我在哪里,电子和我质子分别是电子和光子强度。通过考虑这个方程,它将清楚,生成的电子的数量通过黄金薄膜可以增加该参数的值(M) 1。
将从第一个结果图7提高放大倍数从10到100纳米的x射线和沉积率。这是可能是由于这一事实的一部分沉积x射线金层的厚度增加而增加,最终可以导致更多的光电子代概率。然而,对于两个沉积率、放大倍数时减少厚度增加到1000纳米。这个事实是铺设在生成的电子的范围是与这金膜厚度(1000海里)。
根据所示的结果图7,可以观察到不同的沉积率的影响在电子代。可以看到,所有的x射线能量放大倍数为1埃/ s的沉积速率是高于1 nm / s 10和100纳米厚度。然而,x射线的变化是明显的样本1000纳米。也许这些结果可以解释有关的主要原因图4样品的均匀性1埃/ s沉积速率的厚度是大大超过其他的。这可能会导致更多的逃逸概率生成的电子媒介。根据这些分析,可以推断,上述原因可以是逻辑10和100纳米厚度。在1000纳米厚度的情况下,生成的电子的限制范围似乎主要为低能量的x射线相比,那些来自更高的能量。
基于上面所提到的参数,电子生成事件的数量会大大影响提取辐射表面的薄膜。然而,考虑到只有一个信号可以产生的光子探测器的侵犯以及电子,所以没有重大变化应观察甚至通过生成额外的电子媒介。最明显的解释可能会从的角度比较时间事件。更准确地说,需要更多时间生成的电子到达检测器相比,光子传播。所以,这些电子可以导致产生额外的信号。因此,通过增加生成的电子,最终可以增加(见记录信号图7)。为了阐述这个问题,进行了一个实验。基于这个实验中,一个赤裸的盖玻片是首先附近附近的x射线管然后盖革-缪勒计数器。在下一步中,这个实验已经被其他使用1000纳米厚度的样品1埃/ s沉积速率。这个实验的实施被认为是为这两种情况下不同的x射线和。结果都表明,改变的位置盖玻片(第一种情况)在不同的距离没有任何对测量的影响。然而,结果第二样本(即。,the 1000 nanometer thickness) showed that the counting ratio significantly differed by changing the location of the irradiated sample between the source and the counter. In other words, by closing the sample to the counter for the second sample, the recorded辐射是增加了。这意味着生成电子强度到达柜台当样品在盖革-缪勒附近。另一方面,因为几乎没有明显的电子裸露基质中生成,几乎没有差异将会出现在第一个样本的测量通过改变位置之间的距离x射线管和盖革-缪勒计数器。
本文旨在阐明不同厚度的影响,沉积速率和x射线能量的电子一代薄黄金电影的属性。因此,不同厚度的影响被认为是通过制造薄膜的厚度10,100和1000纳米,沉积速率的影响已经被制造不同的沉积率的样品1 nm / s和1埃/ s。
所有的样品已经准备利用物理气相沉积(PVD)技术和特征能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射技术(XRD)。结果显示优越的电子一代所有的财产1埃/ s沉积速率比1 nm / s。此外,结果表明,电子一代产量100纳米的厚度比另一个更大的厚度。它也已经证明了入射光子的能量对结果的影响可以忽略不计的样本用1000纳米金厚度由于类似的电子能量与提到的厚度范围。根据满意的结果报告,看起来非常有前途的未来应用薄黄金电影采用的一种有效的结构将光子转换成电子。
亮点:
•不同厚度的薄黄金电影一直制造使用物理气相沉积(PVD)技术。
•样本已经准备好了在两种不同的沉积率,即1埃/ s和1 nm / s。
•厚度和沉积速率的影响在不同的x射线电子一代产权薄黄金电影进行了调查。
结果都表明电子一代的变化产生基于不同因素的变化。
