Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Сверхзвуковое истечение газов из сопла

Сущность. Молекулярные пучки большой интенсивности (J ≈ 1016 ч 1018) частиц/(см2·с)) и с более низкой температурой по сравнению с эффузионными источниками можно получить с помощью сверхзвукового истечения газа из сопла. Образовавшийся в

источнике относительно плотный горячий пар вещества термостатируется в камере торможения, и выпускается через сопло с отверстием диаметра < 1 мм в вакуум или буферный газ, образуя расширяющийся пучок частиц с малым углом расхождения. Хаотическая тепловая энергия частиц пара в камере торможения трансформируется в направленную кинетическую энергию сверхзвукового потока. Сформировавшийся пучок движется в направлении от плоскости среза сопла к подложке и расширяется, что приводит к
Рис. 2.4.. Схема сверхзвукового истечения частиц из сопла: 1 - камера торможения; 2 - нагреватель; 3 - сопло; 4 - поток горячего газа или пара; 5 - подложка

его охлаждению. В результате охлаждения газ превращается в пересыщенный пар, внутри которого могут зарождаться кластеры

Размер наноструктур Металлические кластеры содержащие от двух до 106 атомов, наноструктурные покрытия.

Регулирование. Температура и давление в камерах, диаметр отверстия диафрагмы.

Модификации. Одна из модификаций метода - газодинамическое генерирование кластеров - заключается в прохождении молекулярного пучка через камеры с различными температурами и давлениями, которые позволяют формировать кластеры заданных размеров. Ионизация пучка кластеров дает возможность четкой селекции по массе и размеру образующихся частиц. Нагрев исходного материала может осуществляться с помощью резистивных нагревателей или с помощью лазера.

Достоинства. Узкое распределение по размерам частиц, возможность селекции по размерам.

Недостатки. Дорогостоящее оборудование.

Применение. Напыление пленок и чистка поверхности, синтез порошков силаза.

 

Аэрозольный метод (газофазный синтез)

Сущность. Изолированные наночастицы обычно получают испарением металла, сплава или полупроводника при контролируемой температуре в атмосфере инертного газа низкого давле­ния с последующей конденсацией пара вблизи или на холодной поверхности. Для сбора получаемых порошков используют специальные фильтры, центробежное осаждение, улавливание жидкой пленкой.

Размеры наноструктур. Сферические и ограненные металлические, оксидные, карбидные, нитридные частицы размером от двух до нескольких сотен нанометров. Более мелкие частицы контролируемого размера получают с помощью разделения кластеров по массе во времяпролетном масс-спектрометре.

Регулирование. Давление и состав газа, расположение и температура подложки (или температурный градиент). Модификации. Установки различаются способом ввода испаряемого материала; способом подвода энергии для испарения; рабочей средой; организацией процесса конденсации; системой сбора полученного порошка. Испарение металла может происходить из тигля, или же металл поступает в зону нагрева и испарения в виде проволоки, впрыскиваемого металлического порошка или в струе жидкости. Может использоваться также распыление металла пучком ионов аргона. Подвод энергии может осуществляться непосредственным нагревом, пропусканием электрического тока через проволоку, электродуговым разрядом в плазме, индукционным нагревом токами высокой и сверхвысокой частоты, лазерным излучением, электронно-лучевым нагревом. Испарение и конденсация могут происходить в вакууме, в неподвижном инертном газе,
Рис. 2.5. Схема аэрозольного реактора: 1 - испаряемый образец, 2 - нагреватель, 3 - термостатируемый корпус (экран), 4 - сканирующий зону кондесации отборник проб для электронной микроскопии, 5 - жидкий азот, 6 - ввод и откачка газа-разбавителя

в потоке газа, в том числе в струе плазмы. Для сбора получаемых порошков используют специальные фильтры и центробежное осаждение; в некоторых случаях применяется улавливание жидкой плёнкой.

Применение времяпролетного масс-спектрометра позволяет производить четкое разделение мелких кластеров по количеству атомов.

Одна из первых установок для получения высокодисперсных металлических порошков методом испарения и конденсации, известная как левитационно-струйный генератор была разработана в Институте химической физики Академии наук СССР 1961г. М.Я.Геном и А.В.Миллером (АС СССР 814432). В этом генераторе испарение происходит с поверхности жидкой металлической капли в ламинарном потоке инертного газа. Капля бесконтактно удерживается в зоне нагрева неоднородным высокочастотным электромагнитным полем.

Достоинства. Самый простой и производительный способ получения нанокристаллических порошков, которые мало агломерируются и сохраняют низкую температуру спекания. Этот метод применяется для нанесения наноструктурных пленок различного функционального назначения.

Недостатки. Широкое логарифмически-нормальное распределение частиц по размерам.

Применение. Комбинация осаждения и химического взаимодействия (CVD) с различными по составу газами в том числе и парами элементорганических соединений(позволяет получать нанопорошки оксидов, нитридов, карбидов. Производительность промышленной установки примерно 20г/ч.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Молекулярные пучки малой интенсивности | Вакуумное испарение
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-13; Просмотров: 1016; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.