الكمي لتركيز الهيدروجين في المياه السطحية واجهة الطبقات والمواد السائبة من خلال التنميط العمق مع تحليل التفاعلات النووية

ملخص

نحن لتوضيح تطبيق ¹ H ⁽¹⁵ N، αγ) ¹² C الرنانة تحليل التفاعل النووي (NRA) لتقييم كمي لكثافة ذرات الهيدروجين على سطح الأرض، في وحدة التخزين، وفي طبقة بينية من المواد الصلبة. وصفت القريبة من السطح عمق الهيدروجين التنميط من المشتريات (110) الكريستال واحد وشافي ₂ / سي (100) المداخن.

الملخص

تحليل التفاعل النووي (NRA) عبر الرنانة ¹ H ⁽¹⁵ N، αγ) ¹² C رد فعل هو وسيلة فعالة للغاية من عمق التنميط أن كميا وغير المدمر يكشف عن توزيع كثافة الهيدروجين في السطوح، في واجهات، وفي حجم المواد الصلبة مع ارتفاع عمق القرار. تنطبق هذه التقنية شعاع ¹⁵ N أيون من 6.385 إلكترون فولت التي تقدمها مسرع كهرباء وبالكشف عن النظائر ¹ H في أعماق تصل إلى حوالي 2 ميكرون من سطح الهدف على وجه التحديد. يتم قياس التغطيات H السطح مع حساسية في ترتيب ~ 10 ¹³ سم ^-2 (~ 1٪ من كثافة أحادي الطبقة الذرية نموذجي) وحجم H تركيزات مع حد اكتشاف 10 ~ ¹⁸ سم ^-3 (~ 100 في. جزء في المليون ). القرار عمق القريبة من السطح هو 2-5 نانومتر عن حدوث ¹⁵ N ايون العادي سطح على الهدف ويمكن تعزيز لقيم أقل من 1 نانومتر لأهداف مسطحة جدا من التبنيتينغ لرعي سطح حدوث الهندسة. الطريقة هي متعددة وتطبيقها بسهولة إلى أي فراغ عالية مادة متجانسة متوافقة مع سطح أملس (لا المسام). كهربائيا الأهداف الموصلة عادة ما تتسامح مع أشعة شعاع أيون مع تدهور يكاد يذكر. الكميات الهيدروجين وتحليل العمق الصحيح تتطلب معرفة تكوين الابتدائية (إلى جانب الهيدروجين) وكثافة جماهيرية من المواد المستهدفة. وخصوصا في تركيبة مع الأساليب فراغ فائقة لإعداد المستهدفة في الموقع والتوصيف، ¹ H ⁽¹⁵ N، αγ) ¹² C سلطة المصادر الطبيعية يعتبر مثاليا لتحليل الهيدروجين في أسطح التحكم بالذرة واجهات ذات البنية النانومترية. نحن exemplarily إظهار هنا تطبيق ¹⁵ N سلطة المصادر الطبيعية في منشأة مسرع الشعير جنبا إلى جنب من جامعة طوكيو ل(1) قياس كمي لتغطية السطح وتركيز الجزء الأكبر من الهيدروجين في المنطقة القريبة من السطح من H ₂ يتعرضون بالشلل الرعاش(110) الكريستال واحد، و (2) لتحديد موقع العمق وطبقة كثافة الهيدروجين بالقرب من واجهات رقيقة شافي ₂ الأفلام على سي (100).

المقدمة

في كل مكان من الهيدروجين كشوائب أو كمكون من مجموعة واسعة من المواد وثروة من الظواهر التفاعل الناجم عن الهيدروجين جعل تكشف توزيع الهيدروجين في المنطقة القريبة من السطح وعلى واجهات دفن المواد الصلبة مهمة هامة في العديد من المناطق الهندسة وعلوم المواد الأساسية. وتشمل سياقات بارزة دراسات امتصاص الهيدروجين في تخزين وتنقية المواد اللازمة لتطبيقات الطاقة الهيدروجينية، التي تعمل بخلايا الوقود، تحميل الصور، والحفز الهدرجة، والاحتفاظ الهيدروجين والتقصف في الهندسة المفاعلات النووية والانصهار، والآثار السطحي الناجم عن الهيدروجين في تصنيع النمو الفوقي وبالهيدروجين قضايا الموثوقية الكهربائية في مجالات التكنولوجيا جهاز أشباه الموصلات.

البروتوكول

1. التخطيط للتجارب

1. التعرف على خط شعاع الشعير مسرع من الفائدة اعتمادا على المهمة القياس (BL-1E الهيدروجين السطح، BL-2C لمعظم أو الهيدروجين بينية). اتصل عالم مساعدة (MW أو KF حاليا) لمناقشة تفاصيل القياسات سلطة المصادر الطبيعية واستعداداتها اللازمة.
2. تحميل نموذج طلب الوقت شعاع ومراعاة الموعد النهائي للتقديم على موقع الشعير ^31.
   ملاحظة: مرفق الشعير تدعو مقترحات مشاريع جديدة في كل مارس وسبتمبر لصيف (أبريل إلى سبتمبر) والشتاء (أكتوبر-مارس) مدة نصف، على التوالي.

النتائج

4 يبين الشكل القريبة من السطح ملامح سلطة المصادر الطبيعية H من H ₂ -exposed بالشلل الرعاش (110) قياس في النظام الفائق BL-1E عند درجة حرارة عينة من 90 ك تحت ضغط خلفية H ₂ 1.33 × 10 ^-6 باسكال. وقد تم تحويل الطاقة الإصابة ¹⁵ N أيون في سبر عمق باستخدام وقف السلطة من المشتريات (S = 3.90 كيلو / نانومتر). تم الحصول على البيانات الشخصية رمز مفتوحة بعد قبل تعريض بالشلل ال.......

المناقشة

يوضح الشكل (4) التمييز كفاءة والكميات من من الهيدروجين يمتص الجزء الأكبر من خلال ¹⁵ N سلطة المصادر الطبيعية، كثف السطح في مثال على المشتريات (110) الكريستال واحد في النظام BL-1E الفائق. استنساخ عالية من ذروة H السطح في التشكيلات الثلاثة يشهد على الاعتماد على إعداد نموذج الفائق في الموقع والطبيعة غير المدمرة للقياس سلطة المصادر الطبيعية. اتفاق كمي لتغطية H مع تحديد كثافة تشبع الذرية المتوقع كذلك يبين دقة القياس سلطة المصادر الطبيعية. المقارنة وث.......

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
<قوي>المواد< / قوي>
Pd بلورة واحدة   ؛	SPL (مختبر تحضير السطح) ، http://www.spl.eu/products.html ، أو أي مورد آخر مناسب	لطلب القرص ،	بقطر 9 مم ، (110) موجه ، محاذاة إلى < lt 0.5 درجة أو أقل ، جانب واحد مصقول إلى < 0.3 مم خشونة ، عينة ذاتية الإعداد   ؛
H2< / sub> Gas	Joutou Gas Corporation، Ltd. ، اليابان ، http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html		(99.9995٪) ، أو أي مورد آخر مناسب
O2< / sub> gas	Joutou Gas Corporation ، Ltd. ، اليابان ، http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html		(99.99٪) ، أو أي مورد آخر مناسب
gas	Joutou Gas Corporation ، Ltd. ، اليابان ، http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html		(99.99995٪) ، أو أي مورد آخر مناسب
التنتالوم / الأسلاك	شركة نيلاكو ، http://nilaco.jp/en/order.php	TA-411325	(99.95٪) ، 0.3 مم قطر ، أو أي مورد آخر مناسب
Alumel / Wire   ؛	شركة نيلاكو ، http://nilaco.jp/en/order.php	851266	قطر 0.2 مم ، أو أي مورد آخر مناسب
Chrome / Wire (Chromel)	شركة Nilaco Corporation ، http://nilaco.jp/en/order.php	861266	قطر 0.2 مم ، أو أي مورد آخر مناسب
< قوي > المعدات < / قوي >
3 keV مسدس قصف أيون نقطي والتحكم	في فاريان ، http://www.eurovac.se/docs/varian1.htm	981-2046 مزود الطاقة ، 981-2043 Ion Gun	أو منتج مكافئ لأي مصنع آخر مناسب
LEED-AUGER Optics	OCI ، http://www.ocivm.com/spectrometer_bdl800ir.html	BDL600IR	أو ما يعادله من أي مصنع آخر مناسب
مطياف الكتلة رباعي الأقطاب	Pfeiffer فراغ ، http://www.pfeiffer-vacuum.com/	Prisma QMS 200	أو منتج مكافئ لأي مصنع آخر مناسب
للبلاديوم هيدروجين تنقية	الطاقة + الطاقة ، http://www.powerandenergy.com	PE-3001	99.99999999٪ نقاء ؛ أصبحت أجهزة تنقية P + E H2 الآن من أعمال SAES Pure Gases Inc. ، http://www.saespuregas.com/Products/Gas-Purifier/Hydrogen/Palladium-Membrane/Palladium-Purifier-PE2100.html

Ar