不同離子在各角度下撞擊冰(水)之光譜分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：36

、訪客IP：18.223.172.252

姓名

許智淵(Chih-Yuan Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

不同離子在各角度下撞擊冰(水)之光譜分析

相關論文

★ 使用實驗計劃法求得印刷電路板微鑽針最佳鑽孔參數	★ 滾針軸承保持架用材料之電鍍氫脆研究
★ 強制氧化及熱機處理對鎂合金AZ91D固相回收製程之研究	★ 滾針軸承保持架圓角修正之有限元素分析
★ 透過乾式蝕刻製作新型鍺全包覆式閘極電晶體元件	★ 窗型球柵陣列構裝翹曲及熱應力分析
★ 冷軋延對ZK60擠製材的拉伸與疲勞性質之影響	★ 熱引伸輔助超塑成形製作機翼整流罩之設計及分析
★ 超塑性鋁合金5083用於機翼前緣整流罩之研究	★ 輕合金輪圈疲勞測試與分析
★ 滾針軸承保持架之有限元分析	★ 鎂合金之晶粒細化與超塑性研究
★ 平板式固態氧化物燃料電池穩態熱應力分析	★ 固態氧化物燃料電池連接板電漿鍍膜特性研究
★ 7XXX系鋁合金添加Sc之顯微組織與機械性質研究	★ 高延性鎂合金之特性及成形性研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

以加速離子射束碰撞金屬表面的研究前人已做過很多，但在非金屬或絕緣體上的研究較少；本實驗有別於對金屬材料做分析，選擇絕緣的冰體做研究；我們的實驗是觀測離子束撞擊水冰 ( Iced H2O ) 表面時，部分濺射粒子形成激態 ( Excited State ) 後在輻射降激 ( Radiative De-excitation ) 的過程中放出的光子，並對其做分析及探討。
我們使用各種不同的入射離子 ( H+、H2+、H3+、He+、N+、H2O+、N2+ 及Ar+ ) 在各個不同角度下 ( 0°~75° ) 撞擊水冰的過程中，以光譜儀來觀測水冰表面濺射粒子所產生的光輻射強度，是否隨著這些條件的不同而改變。除了改變入射離子的種類及離子束的入射角外，我們還對入射離子的質量及能量對實驗結果的影響加以討論。

關鍵字(中)

★ 光譜
★ 離子束
★ 冰

關鍵字(英)

★ spectrum
★ ice
★ ion beam

論文目次

目錄
摘要……………………………………………………………………………… I
誌謝……………………………………………………………………………… II
目錄……………………………………………………………………………… III
圖目錄…………………………………………………………………………… V
表目錄…………………………………………………………………………… VII
第一章前言…………………………………………………………………… 1
1.1 簡介…………………………………………………………………… 1
1.2 各章摘要……………………………………………………………… 2
第二章基本原理……………………………………………………………… 3
2.1離子碰撞固體表面之光輻射現象來源………………………………… 3
2.2 固體表面濺射粒子光輻射現象成因之探討…………………………… 3
2.2-1 濺射粒子的成因……………………………………………………… 3
2.2-2 濺射粒子的產生型式………………………………………………… 5
2.2-3 濺射粒子產生光輻射現象的成因…………………………………… 6
2.3 鍵結力 ( Bonding Force )…………………………………………… 7
2.4 光譜……………………………………………………………………… 8
2.4-1 氫原子光譜…………………………………………………………… 8
2.4-2 氫分子光譜…………………………………………………………… 10
第三章實驗設備與實驗步驟………………………………………………… 20
3.1 實驗設備………………………………………………………………… 20
3.1-1 離子源系統 ( Ion Source System )……………………………… 21
3.1-2 聚焦系統 ( Focusing System )…………………………………… 21
3.1-3 真空系統 ( Vacuum System )……………………………………… 21
3.1-4 電磁鐵 ( Aanlyzing Electromagnet )…………………………… 22
3.1-5 混氣系統 ( Mixture System )…………………………………… 22
3.1-6 液態氮冷卻系統 ( Cryostat )…………………………………… 22
3.1-7 光源偵測系統 ( Optical Detection System )………………… 22
3.1-8 資料收集處理系統（ Data Acquistion System ）…………… 23
3.2 實驗步驟………………………………………………………………… 25
3.2-1 準備實驗階段………………………………………………………… 25
3.2-2 正式實驗階段………………………………………………………… 26
第四章實驗結果與討論……………………………………………………… 45
4.1 實驗結果之光譜圖……………………………………………………… 45
4.2 水冰表面在離子束碰撞過程中所產生的光輻射現象………………… 45
4.2-1 入射離子質量對濺射粒子光輻射強度的影響……………………… 45
4.2-2 入射離子種類對濺射粒子光輻射強度的影響……………………… 47
4.3 離子束入射角度對濺射粒子光輻射強度的影響……………………… 48
4.4 不同波長的氫原子光譜線訊號強弱之比較…………………………… 50
第五章結論與未來展望……………………………………………………… 65
參考資料…………………………………………………………………………… 67
圖目錄
圖2.1 入射離子束碰撞固體表面所造成的物理現象……………………………… 13
圖2.2 濺射粒子產生過程之示意圖………………………………………………… 14
圖2.3 氫原子能階圖………………………………………………………………… 15
圖2.4 OH分子能階圖………………………………………………………………… 15
圖2.5 氫分子能階圖………………………………………………………………… 16
圖2.6 列舉部分氫分子光譜裡最強的光譜線……………………………………… 16
圖3.1 離子束設備全圖……………………………………………………………… 31
圖3.2 離子源系統 ( Ion Source System ) 外觀……………………………… 32
圖3.3 離子源系統( Ion Source System )內部(a) 2D及(b) 3D示意圖
………………………………………………………………………………… 33
圖3.4 離子源系統內之熱絲(Filament)…………………………………………… 34
圖3.5 電磁鐵 ( Electromagnet )………………………………………………… 34
圖3.6 實驗所用離子束形成過程圖………………………………………………… 35
圖3.7 混氣系統 (Mixture System ) (a)外觀及(b)系統示意圖
………………………………………………………………………………… 36
圖3.8 液態氮冷卻系統 ( Cryostat ) (a)外觀及(b)內部系統示意圖
………………………………………………………………………………… 37
圖3.9 光源偵測系統 ( Optical Detection System )
(a)外觀及(b)系統示意圖…………………………………………………… 38
圖3.10 資料收集處理系統（Data Acquistion System）
(a)外觀及(b)系統示意圖…………………………………………………… 39
圖3.11 靶室腔體內部系統示意圖………………………………………………… 40
圖3.12 實驗所使用各種離子所對應分析
電磁鐵的磁場強度(實驗值)………………………………………………… 41
圖3.13 離子束入射角θ及光譜儀位置示意圖……………………………………… 41
圖3.14 H3+ 離子以各電流強度撞擊水冰之結果比較圖………………………… 42
圖4.1 Ar+ 離子以15kV加速電壓撞擊水冰的光譜圖……………………………… 52
圖4.2 加速電壓15kV，以Ar+ , H2O+ , N2+ , N+ , He+ 五種
不同質量的離子撞擊水冰的光譜圖比較…………………………………… 53
圖4.3 以H+、H2+、H3+ 三種離子撞擊水冰的光譜圖比較……………………… 54
圖4.4 加速電壓15kV，Ar+以不同的入射角撞擊水冰的光譜圖比較
………………………………………………………………………………… 55
圖4.5 加速電壓15kV，H2O+以不同的入射角撞擊水冰
的光譜圖比較………………………………………………………………… 56
圖4.6 加速電壓15kV，He+以不同的入射角撞擊水冰
的光譜圖比較………………………………………………………………… 57
圖4.7 加速電壓15kV，H3+以不同的入射角撞擊水冰的光譜圖比較
………………………………………………………………………………… 58
圖4.8 加速電壓15kV，H2+以不同的入射角撞擊水冰的光譜圖比較
………………………………………………………………………………… 59
圖4.9 加速電壓15kV，H+以不同的入射角撞擊水冰的光譜圖比較
………………………………………………………………………………… 60
圖4.10 加速電壓15kV，Ar+以不同的入射角撞擊水冰在OH分子
及氫原子光譜線的比較圖…………………………………………………… 61
圖4.11 加速電壓15kV，H2O+ 以不同的入射角撞擊水冰
在OH分子及氫原子光譜線的比較圖………………………………………… 62
圖4.12 加速電壓15kV，He+ 以不同的入射角撞擊水冰在OH分子
及氫原子光譜線的比較圖…………………………………………………… 63
圖4.13 加速電壓15kV，以五種不同離子入射角45°撞擊水冰在
氫原子光譜線的比較圖……………………………………………………… 64
表目錄
表2.1 OH分子電子躍遷能階表……………………………………………………… 17
表2.2 氫分子電子躍遷能階表……………………………………………………… 17
表3.1 利用外加電磁鐵來分辨離子的種類………………………………………… 43
表3.2 法拉第杯所量測出各離子束的電流強度…………………………………… 44

參考文獻

1. M. Shi , D. E. Grosjean , J. Schou , R. A. Baragiola , “Particle emission induced by ionization tracks in water ice” , NIMB , 96 , 524-529
2. Hresch and K.Wittmaack , Sputtering by Particle Bombardment III ,
1-11 (1991)
3. R. J. Clark and R. E. Hester , Spectroscopy of Surfaces ,
161-166 (1988)
4. Jerome J. Cuomo and Stephen M. Rossnagel , Handbook of Ion Beam Processing Technology , 79-111 (1989)
5. Mitsuharu Konuma, Film Deposition by Plasma Techniques,
111-113 (1991)
6. M. Zivitz and E. W. Thomas , “Ionoluminescence of Al, Cu, and Mo : Optical propertyes of aluminum” , Phys. Rev B , 13 , 2747-2761 (1976)
7. E. Cartmell and G. W. A. Fowles , Valency and Molecular Structure , 105-130 (1977)
8. Robert Eisberg , Robet Resnick , Quantum Physics of Atoms ,
Molecules , Solids , Nuclei and Particles , 422-432 (1985)
9. R. W. B Pease and A. G , The Identification of Molecular Spectra ,
5 , 135-136 (1950)
10. M.H. Moore , R.L. Hudson , P.A. Gerakines , “Mid- and far-infrared spectroscopic studies of the influence of temperature, ultraviolet photolysis and ion irradiation on cosmic-type ices” , Spectrochimica Acta Part A , 57 , 843-858 (2001)
11. R.A. Baragiola , R.A. Vidal , W. Svendsen , J. Schou , M. Shi , D.A. Bahr , C.L. Atteberrry , “Sputtering of water ice” , NIMB , 209 , 294-303 (2003)
12 G. Leto , M. E. Palumbo , G. Strazzulla , “Structural characteristic of irradiated and unirradiated ices” , NIMB , 116 , 49-52(1996)
13 Louis Rey , “Thermoluminesence of deuterated amorphous and crystalline ices” , Radiation Physics and Chemistry , 72 , 587-594(2005)
14 Soper , Alan K. , “Water and Ice” , Science , 297, Issue 5585 (2002)

指導教授

李敬萱、李雄
(C.S. Lee、Shyong Lee)

審核日期

2005-6-22

推文