Method Article

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

DOI:

10.3791/53452

⸱

March 29th, 2016

 ,  ,  ,  , 
1Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, 2Micro Analysis Laboratory, Tandem accelerator, The University Museum, The University of Tokyo

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نقدر م ماتسوموتو لتنفيذ البرامج التي تمكن من قياس الآلي للسلطة المصادر الطبيعية H ملامح العمق عن طريق التحكم عن بعد المعلمات الشعير مسرع من جهاز الكمبيوتر للحصول على البيانات. نشكر ك نامبا لأداء بمهارة بالشلل الرعاش (110) الاستعدادات العينة وسلطة المصادر الطبيعية والقياسات TDS في النظام الفائق BL-1E، وجيم ناكانو للمساعدة التقنية في عملية التسريع. تلقي شافي 2 / سي (100) عينة بامتنان على سبيل المجاملة من Z. ليو لشركة NEC، اليابان. ويدعم هذا العمل جزئيا المنح في والمعونة من أجل البحث العلمي (جرانت الأرقام 24246013 و 26108705) من الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS)، وكذلك من خلال منحة في والمساعدات للبحث العلمي في....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<قوي>المواد< / قوي>
Pd بلورة واحدة   ؛SPL (مختبر تحضير السطح) ، http://www.spl.eu/products.html ، أو أي مورد آخر مناسبلطلب 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> GasJoutou Gas Corporation، Ltd. ، اليابان ، http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html(99.9995٪) ، أو أي مورد آخر مناسب
O2< / sub> gasJoutou Gas Corporation ، Ltd. ، اليابان ، http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html(99.99٪) ، أو أي مورد آخر مناسب
gasJoutou Gas Corporation ، Ltd. ، اليابان ، http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html(99.99995٪) ، أو أي مورد آخر مناسب
التنتالوم / الأسلاكشركة نيلاكو ، http://nilaco.jp/en/order.phpTA-411325(99.95٪) ، 0.3 مم قطر ، أو أي مورد آخر مناسب
Alumel / Wire   ؛شركة نيلاكو ، http://nilaco.jp/en/order.php851266قطر 0.2 مم ، أو أي مورد آخر مناسب
Chrome / Wire (Chromel)شركة Nilaco Corporation ، http://nilaco.jp/en/order.php861266قطر 0.2 مم ، أو أي مورد آخر مناسب
< قوي > المعدات < / قوي >
3 keV مسدس قصف أيون نقطي والتحكمفي فاريان ، http://www.eurovac.se/docs/varian1.htm981-2046 مزود الطاقة ، 981-2043 Ion Gunأو منتج مكافئ لأي مصنع آخر مناسب
LEED-AUGER OpticsOCI ، http://www.ocivm.com/spectrometer_bdl800ir.htmlBDL600IRأو ما يعادله من أي مصنع آخر مناسب
مطياف الكتلة رباعي الأقطابPfeiffer فراغ ، http://www.pfeiffer-vacuum.com/Prisma QMS 200أو منتج مكافئ لأي مصنع آخر مناسب
للبلاديوم هيدروجين تنقيةالطاقة + الطاقة ، http://www.powerandenergy.comPE-300199.99999999٪ 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

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lanford, W. A. Analysis for hydrogen by nuclear-reaction and energy recoil detection. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 66 ((1-2)), 65-82 (1992).
  2. Lanford, W. A. Nuclear Reactions for Hydrogen Analysis, Chapter 8. Handbook of Modern Ion Beam Materials Analysis. JR, T. esmer,....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Nuclear Reaction AnalysisHydrogen Depth ProfilingSurface Hydrogen CoverageBulk Hydrogen ConcentrationIon Beam AnalysisDepth Resolution EnhancementUltra High Vacuum ChamberMALT Tandem AcceleratorPalladium Single CrystalSilicon Dioxide Thin Film

Related Articles