射频功率对辉光聚合物薄膜结构与光学性质的影响

采用三倍频射频辉光放电聚合技术,利用低压等离子聚合装置在不同功率条件下制备辉光放电聚合物(GDP)薄膜. 利用表面轮廓仪、Fourier变换红外光谱仪表征所制备薄膜在不同功率下的生长速率和化学结构, 讨论了功率变化对薄膜生长速度和化学结构的影响.利用元素分析仪和紫外可见光谱仪表征GDP薄膜中碳氢原子比和光学性质. 研究表明:薄膜的生长速率随射频功率的增大先增加后减少,功率为40 W时,生长速率可达到0.34 μm/h. 在波长大于500 nm的可见光区, GDP薄膜的光学透过率都在90%以上. GDP薄膜的光学间隙随射频功率的增大先减少后增加,射频功率为50 W时制备GDP薄膜的光学间隙最小.     

辉光放电聚合物薄膜的红外性质研究

为了实现惯性约束聚变 (ICF)点火,需要制备出均匀的高密度燃料靶。对于氘氘 (DD) 冰层,红外均化技术可用于改善其内表面粗糙度。本文利用红外光谱仪和红外显微镜研究了辉光放电聚合物(GDP)薄膜和靶球的红外吸收性质,得到了GDP薄膜材料特定波长处的红外吸收系数。通过比较薄膜材料和靶球的红外吸收,证实了热处理可以降低GDP材料中的氧化位点,从而抑制羟基(—OH)峰的形成,优化DD冰层的红外均化效果。利用所得实验数据对DD均化实验中红外均化积分球所需要的红外功率和国家点火装置(national ignition facility, NIF)标准靶的红外透射率进行了估算,计算结果对DD冰红外均化实验具有重要指导作用。     

基于温度梯度的ICF冷冻靶均化技术研究

惯性约束聚变(ICF)冷冻靶中氘氘(D2)、氘氚(DT)等燃料冰层在靶丸中的分布由靶丸所处的温度场决定。在氘氘冷冻靶中,垂直温度梯度引起的气-液界面张力梯度可以抵消重力作用,使氘氘液体在靶丸内均匀分布;然后在氘氘的三相点附近缓慢降温,可以实现燃料冰层的均化。在氘氘冷冻靶均化实验系统上,采用温度梯度结合制冷速率与制冷过程控制的方法,实现了1mm直径、30μm壁厚的辉光放电聚合物(GDP)靶丸中氘氘冰层的均化,对背光阴影图像中亮环位置进行分析表明:氘氘冰层的平均厚度为185.56μm,均匀度为80.2%,模数-功率谱曲线中模数2~100对应的内表面粗糙度为2.26μm。     

反式二丁烯和氢气流量比对辉光放电聚合物热稳定性能的影响

用低压等离子体化学气相沉积法,以T2B和H2为工作气源,改变T2B与H2的流量比例制备了辉光放电聚合物(GDP)涂层。通过GDP碳氢涂层的傅里叶变换红外吸收光谱讨论了流量比例对其内部结构的影响,利用热重曲线表征了GDP碳氢涂层在50~600℃范围内的热失重情况,并且结合其结构讨论了流量比例变化对GDP碳氢涂层的热稳定性的影响,最后探讨了GDP碳氢涂层可能的热裂解过程。结果表明:随着T2B与H2流量比的增大,GDP碳氢涂层中C(sp2)-Hx/C(sp3)-Hx含量逐渐降低,-CH3含量增加,碳链逐渐变短而支链含量增加,其热稳定性逐渐变差。以T2B与H2流量比为0.04时,可以成功制备出ICF物理实验所需的靶丸烧蚀层。     

热处理对CH薄膜表面粗糙度及力学性能的影响

利用低压等离子体化学气相沉积法制备厚度约为7μm的辉光放电聚合物薄膜,将制备的薄膜样品放入通有氩气保护的热处理炉中加热至300℃,分别进行6,10,24h的保温热处理。通过白光干涉仪观察分析了不同保温时间下辉光放电聚合物薄膜的表面粗糙度;利用傅里叶变换红外吸收光谱分析了300℃条件下不同保温时间对薄膜结构的影响;采用纳米压痕仪表征了不同保温时间热处理后,薄膜硬度及模量的变化。结果表明:随着保温时间的增加,薄膜的表面均方根粗糙度由12nm降至4.43nm。薄膜结构中甲基的相对含量减少,双键的相对含量增加,碳链变长,同时薄膜网络结构的交联化程度增强。硬度和模量随着保温时间的增加先减小后增大。     

功率对氘代辉光放电聚合物结构和力学性能的影响

采用射频辉光放电聚合技术,在低压等离子体聚合装置上开展在5~20 W功率下氘代辉光放电聚合物薄膜的制备及性能研究。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪表征薄膜的化学结构,讨论了功率变化对其官能团结构的影响规律。利用元素分析仪和纳米压痕仪表征薄膜中氘原子的相对含量和薄膜的力学性能。研究表明:随着功率的升高,薄膜中的氘含量先升高后降低,在10W时达到最大,薄膜中SP3 CD的相对含量增加,SP3 CD2的相对含量减小;聚合物薄膜的硬度和杨氏模量均随功率的增加而减小。     

射频功率对辉光放电聚合物结构和性能的影响

采用辉光放电技术,利用三倍频射频电源制备了不同功率下的辉光放电聚合物(GDP)涂层.并对GDP涂层进行了傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和元素分析仪表征,讨论了功率变化对其内部结构的影响.利用热重法(TG)表征了GDP涂层在30—650 ℃范围内的热稳定性.结果表明:随着射频功率的提高,GDP涂层的沉积速率增大;SP³CH₃和联结甲基的乙烯基强度明显减小,SP³CH₂, SP²CH_{2 关键词： GDP涂层 红外吸收谱 热稳定性 射频功率}     

微球GDP涂层制备技术研究进展

辉光放电碳氢聚合物（GDP）靶丸因具有较大的抗张强度、红外透明、涂层表面粗糙度高且均一性好、内应力较小等特性,成为惯性约束聚变（ICF）点火的首选靶丸。20世纪70年代,国外就开展了GDP靶丸制备技术的研究工作,主要以美国为代表,另外俄罗斯、日本、法国等国家也有相关研究。目前,美国已基本具备制备出满足点火要求的Ge掺杂GDP靶丸的能力,而我国从20世纪90年代才开始微球GDP涂层的研究工作。     

薄膜物理与制备技术

薄膜物理和制备是ICF物理实验制靶中的一项重要环节，随着ICF实验的深入，薄膜靶和薄膜靶零件作为一种重要的靶型，其需求呈现多样化、复杂化和精密化。探索各种薄膜靶的结构与性能、新的制备技术成为靶制备科学的重要研究内容。     

玻璃微球表面辉光等离子体聚合物涂层的热稳定性研究

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下在直径为350—400 μm,厚度为2.5—3 μm的玻璃微球上制备了辉光放电聚合物 (GDP)涂层,并对玻璃/GDP微球模拟充气过程进行了热稳定性实验.利用傅里叶变换红外光谱仪、元素分析仪、热重法、体视显微镜和X射线照相技术对GDP涂层的内部结构及其化学键、热稳定性、微球形貌和厚度进行了表征.结果表明:GDP涂层中的碳氢比、不饱和键和C C含量随着制备压强的增大而减小,低压的热稳定性较好,GDP涂层与玻璃微球的结合力提高,流变、起泡和脱层现象也得到明显改善.微球 关键词： 玻璃微球 GDP涂层 热稳定性 结合力     

辉光放电聚合物结构及力学性质研究

采用低压等离子体聚合技术,通过调整工作气压和反式二丁烯(T₂B)与H₂流量比制备了辉光放电聚合物(GDP)涂层. 利用傅里叶变换红外吸收光谱和元素分析法讨论了工作气压和T₂B与H₂流量比对GDP涂层内部H原子含量及结构的影响,并且通过纳米压痕技术对GDP涂层的硬度及杨氏模量进行了表征.研究结果表明:降低工作气压和T₂B与H₂流量比,GDP涂层内sp³ C 关键词： 傅里叶变换红外光谱 纳米压痕 杨氏模量 硬度     

硅掺杂辉光放电聚合物薄膜的热稳定性研究

采用等离子体辉光放电聚合技术,在不同四甲基硅烷(TMS)流量条件下制备了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜,采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重(TG)分析技术分析了不同TMS流量对Si-GDP薄膜结构与热稳定性的影响.结果表明:随着TMS流量在0–0.06 cm³/min范围变化,Si-GDP薄膜中Si的原子含量C_Si为0–16.62%;含Si红外吸收峰的相对强度随TMS流量的增加而明显增大;Si-GDP薄膜的TG分析显示,温度在300 ℃时,随TMS流量的增加,Si-GDP薄膜的失重减少,热稳定性增强. 关键词： 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜 X射线光电子能谱 热稳定性     

热处理对制备辉光放电聚合物薄膜结构及光学性能的影响

利用低压等离子体聚合技术制备了约5 μm的辉光放电聚合物薄膜, 将所制备的样品放入热处理炉中通入氩气保护, 分别在280 ℃, 300 ℃, 320 ℃, 340 ℃进行热处理. 对热处理后的样品采用傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)分析了不同热处理温度对薄膜结构的影响. 对CH振动区进行了分峰高斯拟合, 定量的分析了个官能团的变化. 利用紫外可见光谱仪分析了热处理前后薄膜在紫外–可见光区域内光学透过率及光学带隙的变化. 结果表明: 随着热处理温度的升高,薄膜中H含量减少, 薄膜中甲基相对含量减少, 而双键、芳香环结构相对含量增加, 在600 nm以后的可见光区, 薄膜的透过率减小. 薄膜光透过率的截止波长红移, 光学带隙减小. 关键词： 热处理 薄膜结构 等离子体聚合 光学性能     

工作压强对硅掺杂辉光放电聚合物结构和性能的影响

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下制备了掺硅的辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜.并采用傅里叶变换红外吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)对Si-GDP薄膜进行了表征,分析了压强变化对其内部结构及成分的影响.利用紫外—可见光谱对Si-GDP薄膜的光学带隙进行了分析.结果表明:Si-GDP薄膜中Si元素主要以Si—C,Si—H,Si—O,Si—CH₃的键合形式存在;随着工作压强的增大,薄膜中Si—C键相对含量先减小后增加;从Si-GDP薄膜的XPS分析可以发现,C—C与C C含 关键词： 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜 工作压强 傅里叶变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱     

The microstructure and optical properties of crystallized hydrogenated silicon films prepared by very high frequency glow discharge

A series of nc-Si:H films with different crystalline volume fractions have been deposited by very high frequency glow discharge in a plasma with a silane concentration [SiH₄]/([SiH₄] + [H₂]) varying from 2% to 10%. The nc-Si:H films have been characterized by Raman spectroscopy, XRD diffraction, and UV-vis-near infrared spectrophotometer. The deposition rate increases nearly linear with increasing the silane concentration while the crystalline volume fraction decrease from 58% to 12%. The refractive index and the absorption of the samples were obtained through a modified four-layer-medium transmission model based on the envelope method. It was found that the refractive indices and absorption coefficient increase with increasing silane concentration. Compared to the films deposited using conventional RF-PECVD with excitation frequency of 13.56 MHz, the samples prepared by very high frequency glow discharge have higher absorption coefficients, which is due to its better compactness and lower defect density.