Method Article

İyon Püskürtme Uygulamaları, Lazer Ablasyon ve Triboloji Deneyler: Beyaz Işık Interferometre ile yüzey modifikasyonları Karakterizasyonu

DOI:

10.3791/50260

⸱

February 27th, 2013

 ,  ,  ,  ,  , 
1Materials Science Division, Argonne National Laboratory, 2Energy Systems Division, Argonne National Laboratory, 3MassThink LLC

In This Article

Summary

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

Beyaz ışık mikroskobu interferometri yüzeylerinin topografyası ölçmek için optik, temassız ve hızlı bir yöntemdir. Ve malzeme bilimindeki iyon demeti fışkırtması veya lazer ablasyonu hacimleri ve derinlikleri belirlemek için; Bu yöntem tribolojik test örnekleri üzerinde izleri incelendiğinde giyim mekanik aşınma analizi, doğru nasıl uygulanabileceğini gösterilir.

Abstract

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

Malzeme bilimi ve mühendisliği yılında mikrometre lateral çözünürlük ile yüzey topografyası kantitatif ölçümler elde etmek için sık sık gerekli olabilir. Ölçülen yüzey 3D'yi topoğrafik haritalar sonradan gerekli bilgileri ayıklamak için yazılım paketleri kullanarak çeşitli analiz edilebilir.

Bu yazıda nasıl beyaz ışık interferometre ve genel yüzey analiz yazılımı ile birlikte genel olarak optik profilometre (OP), tarif, malzeme bilimi ve mühendislik işleri için kullanılabilir. Bu makalede, kütle spektrometresi yüzey değişikliklerinin incelenmesi, ve triboloji ve yağlama olayları giymek için beyaz ışık interferometre uygulamaları bir dizi gösterilmiştir. Biz enerjik iyonları (fışkırtması) ve lazer ışınları (ablasyon) yanı sıra tribolojik test örneklerinin aşınma ex-situ ölçümleri ile yarı iletkenler ve metallerin etkileşimi ürünleri karakterize. Özellikle, biz tartışacağız:

  1. Böyle sıçratma oranları / Si ve Cu verimi ölçümleri ve sonraki zaman-derinlik dönüşümü gibi geleneksel iyon fışkırtması tabanlı kütle spektrometresi Yönleri.
  2. Bir yarı iletken yüzeye sahip femtosaniye lazer ışınlama etkileşimin kantitatif karakterizasyonu sonuçları. Bu sonuçlar, buharlaştırılmış malzeme miktarları puls başına atım süresi ve enerji yardımı ile incelenmiştir ve kontrol edilebilir ablasyon kütle spektrometrisi, gibi uygulamalar için çok önemlidir. Böylece, krater geometrisi belirleyerek bir deney kurulum koşullarına karşı derinlik ve lateral çözünürlük tanımlayabilirsiniz.
  3. Iki boyutlu, ve sürtünme sonucu ortaya çıkar ve testler aşınma yüzeyi aşınma kantitatif ölçümleri pürüzlülük parametreleri ölçümleri.

Bazı doğasında dezavantajları, olası eserler ve beyaz ışık belirsizlik değerlendirmelerinterferometri yaklaşım tartışılmakta ve açıklanacaktır.

Introduction

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

Elektronik olarak, yapısal olarak, kimyasal: Katı malzemeler yüzeyi büyük oranda, bu maddeler için ilgi özelliklerini belirler. Araştırma birçok alanda, malzemenin yanı sıra (darbeli lazer / magnetron sıçratma birikimi, fiziksel / kimyasal buhar biriktirme tarafından örneğin, ince film biriktirme), malzeme kaldırma (reaktif iyon aşındırma, iyon püskürtme, lazer ablasyon, vs), ya da diğer işlemler, karakterize edilmesi gerekir. Ayrıca, enerjik ışık darbeleri veya yüklü parçacıklar etkileşim yoluyla yüzey modifikasyonu birçok uygulama vardır ve temel ilgi olduğunu. Triboloji, sürtünme ve aşınma çalışmada, ilgi başka bir alandır. Bir benchtop ölçekte, tribolojik testi g....

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

Protocol

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

1. Genel WLI Tarama için Donanım Hizalama

WLI aracılığıyla nicel bilgi edinmek için, aşağıdaki adımları bir rehber olarak hizmet edebilir. Bu operatör interferometre operasyonun temel bilgilere sahip olduğu varsayılır. Kurallar, özel enstrümanın yaygındır. Bazı araştırmalar için örnek düz olacak. Diğerleri için, numune kavisli olabilir.

  1. Düz yukarı bakacak özelliği (iyon krater, iyon demeti / kesilen nokta Titredi veya skar giymek) ile sahnede örneği yerleştirin. Düşük büyütme objektif kullanın ve üzerinde enstrüman odaklanmak. Iyi çözünürlük çıkar nesne büyük ölçüde doldurur ekran olduğu bir görüntü elde etmek için, bir topun b....

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

Results

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

figure-results-1
Şekil 1, bu çalışmada kullanılan basit bir profilometre ve Fotoğraf:. Birden çok hedefi taret resimde görülmektedir. İki hedefleri (10x ve 50x) standart ve iki Mirau hedefleri (10x ve 50x) vardır. Bu mikroskop 0.62 adım adım büyütme çarpanları, 1.00, 1.25, veya 2.00 seçilecek sağlayan bir ara büyütme özelliği vardır.

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

Discussion

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

Örnek 1

WLI yaygın tribolojik çalışmalarında yüzey karakterizasyonu için kullanılan, ama aslında birçok kişi geometrileri için aşınma miktarlarının kantitatif ölçümü için güçlü bir yöntemdir değildir. WLI çeşitli görüntüleme yazılım paketleri arasında herhangi biri kullanılarak analiz edilebilir yüzeyin tam bir 3D temsil üretir. Bu paketler, ölçümler, çeşitli gerçekleştirilir etmesine olanak sağlamaktadır. Büyük lateral çözünürlük için, görüntüleri mikron çözünürlük, geniş alan bilgileri (birka.......

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

Disclosures

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

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgements

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

Işınlanmış GaAs numune Chicago'daki Illinois Üniversitesi'nden Yang Cui tarafından sağlandı. Bu çalışma Sözleşme kapsamında desteklenen No UChicago Argonne, LLC ve ABD Enerji Bakanlığı ve hibe NNH08AH761 ve NNH08ZDA001N yoluyla NASA tarafından, ve sözleşme DE-AC02 altında ABD Enerji Bakanlığı Araç Teknolojileri Dairesi arasındaki DE-AC02-06CH11357 -06CH11357. Elektron mikroskobu Argonne National Laboratory, UChicago Argonne, LLC tarafından Sözleşme DE-AC02-06CH11357 altında işletilen Fen laboratuarı Enerji Office'in ABD Bölümü'nde Malzeme Araştırma Elektron Mikroskobu Merkezi'nde yapıldı.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Tek kristal silisyum yüzeylerde, GaAs ve Cu püskürtme ve ablasyon için
Saf metal alaşımları triboloji örnekler için

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gao, F., Leach, R. K., Petzing, J., Coupland, J. M. Surface measurement errors using commercial scanning white light interferometers. Meas. Sci. Technol. 19, 015303(2008).
  2. Cheng, Y. -Y., Wyant, J. C. Multiple-wavelength phase-shifting interferometry. Appl. Opt. 24....

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

White Light InterferometryOptical ProfilometrySurface TopographyIon SputteringLaser AblationTribology ExperimentsSurface RoughnessWear AnalysisCrater GeometryDepth Profiling

Related Articles