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研究生： 黃琠欽
Tien-Chin Huang
論文名稱： 同步輻射照射下鋁合金鍍金表面之水氣行為探討
指導教授： 陳俊榮
June-Rong Chen
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 生醫工程與環境科學系
Department of Biomedical Engineering and Environmental Sciences
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 118
中文關鍵詞： 同步輻射光 、水氣 、鍍金 、鋁合金 、電子能量 、SIMS
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    • 本實驗探討表面鍍金的樣品(基材為鋁合金)，受同步輻射光照射時真空中之水氣行為。實驗中利用光束引出管之電極加偏壓或樣品上加偏壓的方式來探討光電子能量或數量對水氣行為之影響。另外，也利用二次離子質譜儀探討曝光前後鋁合金和鍍金樣品表面變化。
    實驗結果顯示，鍍金表面之水氣行為與光電子能量、數量及累積劑量有關。當光電子無外加偏壓時，首次照光時，真空中殘留水氣之分壓呈現上升趨勢，而光電子受外加偏壓(能量大於50eV)時，真空中水氣分壓呈現下降趨勢，而且分壓越大，下降之幅度越大。並且也澄清真空中水氣變化之作用來自樣品，而非真空腔表面或光束引出管電極。
    SIMS表面分析結果顯示，鋁合金曝水後，其表面水氣訊號及氧化物訊號皆增加。而照光後之鋁合金表面之水氣訊號減少，但表面之氧化物訊號增加。而鍍金表面曝水後，其表面水氣訊號增加，而金之氧化物則無明顯增加。曝光後之鍍金表面，其表面水氣訊號減少，且氧化物並無明顯之增加。

    目錄 目錄 摘要 --------------------------------------------------------------------------- Ⅰ 誌謝 --------------------------------------------------------------------------- Ⅱ 目錄 --------------------------------------------------------------------------- Ⅲ 表目錄 -------------------------------------------------------------------------Ⅵ 圖目錄 ------------------------------------------------------------------------ Ⅶ 第一章 引言 ---------------------------------------------------------------- 1 第二章 實驗系統與方法 ------------------------------------------------- 6 一. 實驗系統 ------------------------------------------------------------ 6 1. 前端區 ----------------------------------------------------------- 6 2. 光束線區 -------------------------------------------------------- 7 3. 實驗站 ----------------------------------------------------------- 8 二. 實驗方法與步驟 -------------------------------------------------- 12 1. 系統烘烤 ------------------------------------------------------- 12 2. 水氣純化、曝水 -----------------------------------------------13 3. 樣品曝光步驟 ------------------------------------------------- 14 4. SIMS分析 ----------------------------------------------------- 19 第三章 實驗結果 ----------------------------------------------------------- 21 一. 改變樣品不同曝光位置-------------------------------------------- 21 1. 曝光順序(鋁→鋁→金→金→鋁→鋁)------------------------ 21 2. 曝光順序(金→金→鋁→鋁→金→金)------------------------ 26 二. 光束引出管前端之電極加0V，對金曝光連續9次------------- 30 三. 改變光束引出管前端之電極偏壓-------------------------------- 31 四. 光束引出管電極偏壓為0V，改變樣品偏壓--------------------- 34 五. SIMS之結果 -------------------------------------------------------- 37 1. 鋁合金表面 ------------------------------------------------------ 37 2. 鍍金表面 --------------------------------------------------------- 37 第四章 討論 ----------------------------------------------------------------- 39 一. 實驗誤差之探討 ---------------------------------------------------- 39 二. 電子數目或能量對水氣下降之影響----------------------------- 40 三. 水氣訊號變化反應發生於何處----------------------------------- 43 四. 曝光後鋁合金、鍍金表面之差異 ------------------------------- 45 第五章 結論 ----------------------------------------------------------------- 48 參考文獻 ----------------------------------------------------------------------- 50 表 -------------------------------------------------------------------------------- 53 圖 -------------------------------------------------------------------------------- 65 附錄一. 光子引發釋氣原理 ----------------------------------------------- 113 附錄二. SIMS儀器結構及說明---------------------------------------------117 表目錄 表3-1a、鋁合金樣品化學清洗程序 ---------------------------------------- 53 表3-1b、鋁合金樣品臭氧水清洗程序--------------------------------------54 表3-2、樣品鍍金步驟 -------------------------------------------------------55 表3-3、SIMS之實驗步驟------------------------------------------------------56 表4-1、對鋁出光，光束引出管偏壓改變時(0→800V),相關電流及τ值之變化------------------------------------------------------------------------57 表4-2、對金出光，光束引出管偏壓改變時(0→800V),相關電流及τ值之變化------------------------------------------------------------------------58 表4-3、對金出光，光束引出管偏壓改變時(800→0V),相關電流及τ值之變化------------------------------------------------------------------------59 表4-4、對金出光 ，光束引出管偏壓改變時(0→100V),相關電流及τ值之變化-------------------------------------------------------------------------60 表4-5、對金出光，樣品偏壓改變時(0→50V),相關電流及τ值之變化----------------------------------------------------------------------------61 表4-6、SIMS分析鋁合金照光前後之計數率變化比例------------------62 表4-7、SIMS分析鍍金表面照光前後之計數率變化比例---------------63 表5-1、對金曝光，樣品偏壓改變時,相關電流及τ值之變化(全部)----------------------------------------------------------------------------------64 圖目錄 圖3-1、光子引發釋氣系統側視圖-------------------------------------------65 圖3-2、光子引發釋氣系統實驗站系統圖-----------------------------------66 圖3-3、氣導阻塊裝置示意圖-------------------------------------------------67 圖3-4、光束引出管結構圖----------------------------------------------------68 圖3-5a、樣品結構圖-----------------------------------------------------------69 圖3-5b、樣品鍍金區域--------------------------------------------------------70 圖3-6、樣品鍍金系統---------------------------------------------------------71 圖3-7、水氣純度質譜----------------------------------------------------------72 圖3-8、光束引出管前端電極之接線示意-----------------------------------73 圖3-9、EX05型離子槍結構圖-----------------------------------------------74 圖3-10、光束引出管前端銅電極之接線示意圖---------------------------75 圖4-1a、光束引出管加0V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[17]、[18]和一氧化碳[28]對時間的關係圖-----------76 圖4-1b、光束引出管加0V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[18]對時間的關係圖---------------------------------------77 圖4-2a、光束引出管加800V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[17]、[18]和一氧化碳[28]對時間的關係圖---------78 圖4-2b、光束引出管加800V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號 [18] 對時間的關係圖---------------------------------79 圖4-3a、Si-pipe加0V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[17]、[18]和一氧化碳[28]對時間的關係圖------------------80 圖4-3b、光束引出管加0V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[18] 對時間的關係圖 ------------------------------------81 圖4-4a、光束引出管加800V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[17]、[18]和一氧化碳[28]對時間的關係圖 --------82 圖4-4b、光束引出管加800V時對樣品不同表面曝光，由RGA所得到的水氣分壓訊號[ [18] 對時間的關係圖--------------------------------83 圖4-5a、光束引出管e加0V時連續對金曝光9次時，由RGA所得到的水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖-------84 圖4-5b、光束引出管加0V時連續對金曝光9次時，由RGA所得到的水氣分壓訊號 [18] 對時間的關係圖中---------------------------------85 圖4-6、對相同位置的鋁曝光而改變光束引出管上的偏壓(從0V到800V,間隔100V)，由RGA所得到水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖 -------------------------------------------------------86 圖4-7a、對相同位置的金曝光而改變光束引出管上的偏壓(從0V到800V,間隔100V)，由RGA所得到水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖 -------------------------------------------------------87 圖4-7b、對相同位置的金曝光而改變光束引出管上的偏壓(從0V到800V,間隔100V)，由RGA所得到水氣分壓訊號 [18] 對時間的關係圖 ---------------------------------------------------------------------------------88 圖4-8a、對相同位置的金曝光而改變光束引出管上的偏壓(從800V到0V,偏壓每次減少一半)，由RGA所得到水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖---------------------------------------------------89 圖4-8b、對相同位置的金曝光而改變光束引出管上的偏壓(從800V到0V,偏壓每次減少一半)，由RGA所得到水氣分壓訊號 [18] 對時間的關係圖-----------------------------------------------------------------------------90 圖4-9a、對相同位置的金曝光而改變光束引出管上的偏壓(從0V到100V)，由RGA所得到水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖-----------------------------------------------------------------------91 圖4-9b、對相同位置的金曝光而改變光束引出管上的偏壓(從0V到100V)，由RGA所得到水氣分壓訊號 [18] 對時間的關係圖----------92 圖4-10a、對相同位置的金曝光而改變樣品的偏壓(從0V到-50V)，由RGA所得到水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖 ------------------------------------------------------------------------------------93 圖4-10b、對相同位置的金曝光而改變樣品的偏壓(從0V到-50V)，由RGA所得到水氣分壓訊號[17]、[18] 和一氧化碳[28]對時間的關係圖 ------------------------------------------------------------------------------------94 圖4-11、鋁合金曝水前之SIMS質譜-----------------------------------------95 圖4-12、鋁合金曝光前之SIMS質譜----------------------------------------96 圖4-13、鋁合金曝光後之SIMS質譜----------------------------------------97 圖4-14、SIMS分析鋁合金照光前後之表面變化圖---------------------98 圖4-15、鍍金表面曝水前之SIMS質譜-------------------------------------99 圖4-16、鍍金表面曝光前之SIMS質譜------------------------------------100 圖4-17、鍍金表面曝光後之SIMS質譜------------------------------------101 圖4-18、鍍金表面曝水前之SIMS質譜(0~245amu)---------------------102 圖4-19、鍍金表面曝光前之SIMS質譜(0~245amu)---------------------103 圖4-20、鍍金表面曝光後之SIMS質譜(0~245amu)---------------------104 圖5-1、SIMS實驗重複性之鋁樣品位置297mm------------------------105 圖5-2、SIMS實驗重複性之鋁樣品位置290mm------------------------106 圖5-3、τ值之擬合誤差，光束引出管偏壓50V----------------------107 圖5-4、τ值之擬合誤差，光束引出管偏壓100V ---------------------108 圖5-5、τ值之擬合誤差，光束引出管偏壓800V ---------------------109 圖5-6、對兩個新鍍金表面曝光且樣品加偏壓之結果圖---------------110

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