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研究生： 林志龍
論文名稱： 利用核反應分析術分析真空中水氣
指導教授： 陳俊榮
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： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 66
中文關鍵詞： 核反應 、離子束 、真空 、差分抽氣
外文關鍵詞： NRA, ion beam, vacuum, differential pumping
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    • 本實驗設計、組裝了一套差分抽氣系統，經測試改進後可以在一端為一大氣壓下，另一端降至1×10-7torr，而實驗得以觀察從大氣壓抽氣後真空腔表面的水氣變化。此系統裝設至國立清華大學加速器館，9SDH-2加速器上進行實驗，利用NRA(19F+1H□4α+16O)方法，偵測水氣樣品表面水氣訊號。實驗中改變曝水量，以及不同氣壓的氮氣等條件，觀察其結果差異。結果顯示曝露較高的水氣時，γ-ray計數值亦較高，但是離子束在較低真空度下會被阻擋或使離子能量改變而無法產生γ-ray，並且可能改變離子束的帶電量使其電流難以量測。
    本文中亦討論了此實驗差分抽氣系統中，特殊的氣導及氣流現象。在NRA分析結果方面，討論分析了水汽凝結量、γ-ray計數尖峰值、電流計數之延遲等現象。

    摘要-----------------------------------------------------------------------------------i 誌謝-----------------------------------------------------------------------------------ii 目錄----------------------------------------------------------------------------------iii 表目錄--------------------------------------------------------------------------------v 圖目錄-------------------------------------------------------------------------------vi 第一章、 引言-----------------------------------------------------------------------1 第二章、 原理-----------------------------------------------------------------------5 1. 真空中的脫附與吸附-----------------------------------------------5 2. 絕熱膨脹原理--------------------------------------------------------6 3. 核反應分析術原理--------------------------------------------------7 4. 差分抽氣原理--------------------------------------------------------8 第三章、 實驗系統與步驟 -----------------------------------------------------10 1.實驗系統--------------------------------------------------------------10 a.加速器---------------------------------------------------------------10 b.差分抽氣系統------------------------------------------------------12 c. γ-ray偵檢系統------------------------------------------------13 2.實驗步驟--------------------------------------------------------------14 a.離子束準直--------------------------------------------------------14 b.高氣壓NRA實驗 -----------------------------------------------15 3.樣品--------------------------------------------------------------------16 第四章、 結果與討論------------------------------------------------------------18 1.差分抽氣--------------------------------------------------------------18 2.核反應分析(NRA)--- -----------------------------------------------22 第五章、 結論---------------------------------------------------------------------27 參考文獻---------------------------------------------------------------------------29 表------------------------------------------------------------------------------------34 圖------------------------------------------------------------------------------------40 附錄---------------------------------------------------------------------------------64 表目錄 表2-1、核反應特性表----------------------------------------------------------34 表4-1、抽氣實驗結果列表----------------------------------------------------35 表4-2、NRA實驗結果與氣壓列表 -------------------------------------36 表4-2、NRA實驗結果時間列表 ----------------------------------------37 附表一、HNO3成份表----------------------------------------------------------38 附表二、HF成份表-------------------------------------------------------------39 圖目錄 圖2-1、物理吸附與化學吸附位能曲線示意圖-----------------------------40 圖2-2、典型的氣壓與抽氣時間關係曲線-----------------------------------41 圖2-3、水氣凝結量與曝水量關係圖-----------------------------------------42 圖2-4、差分抽氣原理示意圖--------------------------------------------------43 圖3-1、國立清華大學加速器館示意圖--------------------------------------44 圖3-2、銫離子濺射離子源(SNICS)結構圖-----------------------------------45 圖3-3、范氏加速器內部示意圖-----------------------------------------------46 圖3-4、差分抽氣系統圖---------------------------------------------------------47 圖3-5、NaI偵檢系統方塊圖----------------------------------------------------48 圖3-6、P0~P1段局部放大圖-----------------------------------------------------49 圖3-7、化學清洗流程-----------------------------------------------------------50 圖4-1、IQDP1200/80魯氏幫浦抽氣曲線圖----------------------------------51 圖4-2、初步系統抽氣結果-----------------------------------------------------52 圖4-3、系統改良後抽氣結果---------------------------------------------------53 圖4-4、氣導與氣壓的關係圖--------------------------------------------------54 圖4-5、加裝長500mm口徑為6mm氣導管及魯氏幫浦的抽氣結果---------------------------------------------------------------------------------------55 圖4-6、樣品與偵檢器擺放位置上視圖---------------------------------------56 圖4-7、冰靶能譜圖--------------------------------------------------------------57 圖4-8 、氫訊號γ-ray及樣品電流計數值與時間的關係(曝空氣756torr)圖------------------------------------------------------------------------------------58 圖4-9 、氫訊號γ-ray及樣品電流計數值與時間的關係(曝水5torr)圖---------------------------------------------------------------------------------------59 圖4-10、氫訊號γ-ray及樣品電流計數值與時間的關係(曝水10.1torr)圖------------------------------------------------------------------------------------60 圖4-11、氫訊號γ-ray及樣品電流計數值與時間的關係(曝水5.1torr,氮氣759torr)圖--------------------------------------------------------------------61 圖4-12、氫訊號γ-ray及樣品電流計數值與時間關係(曝水9.7torr,氮氣793torr)圖-----------------------------------------------------------------------62 附圖一、核反應分析測量樣品中的氫分布示意圖--------------------------63

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