莫斯堡光譜儀的建造以及其應用到FeCO3薄膜的診斷

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：12

、訪客IP：18.218.129.100

姓名

魏敏生(Min-sheng Wei) 查詢紙本館藏

畢業系所

物理學系

論文名稱

莫斯堡光譜儀的建造以及其應用到FeCO3薄膜的診斷
(Development of Mössbauer spectrometer and it’s application to characterization of FeCO3 film)

相關論文

★ GW準粒子於Mn3O4和GaN的激發態性質計算	★ 混合物種與低溫冷凍原子團簇噴流的發展
★ 以雷射脈衝對磁性薄膜進行超快磁轉化及其動態時間解析	★ 以脈衝雷射沈積製造FeBO3薄膜
★ 共焦拉曼與螢光顯微鏡之發展及其在材料診斷上之應用	★ 以光激發黑色素來清除細胞環境中之活性氧之探討
★ 發展在電漿波導式雷射電漿波電子加速器中誘發電子注入與X 光產生之技術	★ 發展利用另一道脈衝雷射在脈衝雷射沉積技術中成長碳薄膜的雷射同步過程進行碳薄膜晶向之控制
★ 研究以雷射進行基板之前置處理來達到控制脈衝雷射沉積的矽鍺量子點的尺寸分布的可行性	★ 以超短脈衝雷射沉積技術製作鍺/矽薄膜之研究
★ 一百兆瓦雷射系統之建造與在結構化電漿波導之應用	★ 以基質輔助脈衝雷射蒸鍍法製備聚3-己基噻酚/(6,6)-苯基-C61-丁酸甲酯有機太陽能電池
★ 藥物劑量與復原時間影響光動力療法疫苗之功效的系統性研究	★ 光控制實用的材料製程在PEM燃料電池及光電元件上的應用
★ 以脈衝雷射沉積與脈衝雷射退火製造鍺/矽量子點與成長鍺薄膜於單晶矽上並應用於光偵測器的研究	★ 以工程技術調控SnSe和CaZn2Sb2熱電材料於廢回收之應用

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)

為了在核子量子光學（nuclear quantum optics）的領域中發展EIT（electromagnetically induced transparency）效應的研究，首要目標為達成nuclear level crossing。目前研究瓶頸為難以取得高純度的FeCO3（siderite）晶體，以致雜質破壞晶體的結構，使得level anti-crossing的現象出現。為了可以詳細研究 nuclear level crossing 及 nuclear level anti-crossing 的性質，必須能自由的控制晶體中Ca或是Mg的濃度以控制磁場及c-axis、EFG的方向。故發展人工製作FeCO3晶體的技術以及晶體診斷技術是必要的。
此論文主要目標為建設一成熟的莫斯堡光譜儀及晶體診斷平台。藉由建立一系列關於硬體及軟體的方面的改良，使得量測數據的訊噪比得以提昇至理論極限。以及架設低溫系統以供後續研究使用。並於附錄附上訊噪比估計程式碼以及資料處理相關程式及流程供未來使用。
最後使用建設完成的莫斯堡光譜儀實際測量FeCO3薄膜以及其他樣品以測試平台的性能，並以量測數據佐以理論解釋FeCO3薄膜的物理及化學性質。

摘要(英)

To demonstrate the electromagnetically induced transparency in gamma rays region at the single photon level via the level crossing and level anti-crossing technique. The difficulty of obtaining pure FeCO3(siderite) single crystal is the bottleneck in the experiment. Impurity in the crystal will break structure of crystal, making level crossing phenomenon unable to achieve. For the sake of further study of nuclear level crossing and nuclear level anti-crossing, we have to adjust the concentration of CaCO3 and MgCO3 in siderite crystal for controlling the direction between magnetic hyperfine field and c-axis and EFG in the crystal. Hence the necessity for developing the method of FeCO3 crystal growth and crystal characterization is obvious.
The main achievement of this thesis is develop a fully developed Mössbauer spectrometer and a platform for crystal characterization. By a series of improvement on hardware and software, we can push up the signal to noise ratio of Mössbauer spectrum to the theoretical limit. And setup a cryostat system for future experiment. The source code of signal to noise evaluation program and data processing program will attach as an appendix. Finally, the FeCO3 thin film were used for testing the performance of spectrometer, then characterize the sample by experimental data and the theoretical explanation.

關鍵字(中)

★ 莫斯堡光譜
★ 晶體診斷
★ 梅氏堡光譜
★ 穆斯堡爾光譜
★ 碳酸亞鐵

關鍵字(英)

★ Mössbauer spectrometer
★ crystal characterization
★ meterial characterization
★ FeCO3
★ siderite
★ iron carbonate

論文目次

中文摘要 .......................................................................................... i
英文摘要 .......................................................................................... ii
謝誌 ................................................................................................. iii
目錄 ................................................................................................. iv
圖目錄 .............................................................................................. v
表目錄 ..............................................................................................vii
符號說明 .......................................................................................... ix
一、簡介 ............................................................................ 1
1.1 莫斯堡光譜學原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 莫斯堡效應 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 莫斯堡譜 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.3 超精細交互作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 莫斯堡光譜學在核子量子光學上的應用 . . . . . . . 9
1.3 工作成果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
二、莫斯堡光譜儀建造與資料處理 .................................... 11
2.1 莫斯堡光譜儀原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.1 γ射線光子的能量調製 . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.2 γ射線光子的選擇 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 實驗架設 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1 氪氣比例計數器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.2 平面架設圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.3 提昇訊噪比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 資料處理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.1 收集角 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.2 譜線折疊 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.3 速度校正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.4 譜線擬合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
三、材料製備 ..................................................................... 24
3.1 FeCO3薄膜 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.1 FeCO3 (Siderite) crystal . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 粉末樣品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2.1 FeCO3粉末樣品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.2 舊FeCO3粉末樣品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.3 Fe2O3粉末樣品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3 鐵薄膜 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4 Fe2O3靶材 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
四、結果與討論 ................................................................. 27
4.1 藉由spatial discrimination消去背景 . . . . . . . . . 27
4.2 利用最佳厚度改善訊噪比 . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3 FeCO3薄膜診斷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.1 新鮮FeCO3 薄膜 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3.2 FeCO3解離 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3.3 FeCO3可能解離反應方程 . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3.4 解離產物與預測解離產物譜線比較 . . . . . . . . . . 31
五、總結 ............................................................................ 37
附錄一 .............................................................................................. 38
附錄二 .............................................................................................. 48
參考文獻 .............................................................................. 54

參考文獻

[1] Y.L. Chen and D.P. Yang. Mössbauer Effect in Lattice Dynamics.Wiley, 2007.
[2] M Darby Dyar, David G Agresti, Martha W Schaefer, Christo-pher A Grant, and Elizabeth C Sklute. Mössbauer spectroscopy of earth and planetary materials. Annu. Rev. Earth Planet. Sci.,34:83–125, 2006.
[3] Isomer shift and quadrupole splitting with iron 57, 2012.http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mossbauer_Isomer_Shift_and_Quadr
[4] V. P. Chechev and N. K. Kuzmenko. BNM – LNHB/CEA – Table de Radionucléides, 2004.http://www.nucleide.org/DDEP_WG/DDEPdata.htm.
[5] Center for x-ray optics – x-ray transmission of a solid.http://henke.lbl.gov/optical_constants/filter2.html.
[6] Zoltán Klencsár. MossWinn 4.0Pre Manual, 2012.11.18 edition,Nov 2012.
[7] U. Bergmann, S. D. Shastri, D. P. Siddons, B. W. Batterman, and J. B. Hastings. Temperature dependence of nuclear forward scattering of synchrotron radiation in α−57fe. Phys. Rev. B, 50:5957–5961, Sep 1994.
[8] D.D. Wackerly, W. Mendenhall, and R.L. Scheaffer. Mathematical Statistics With Applications. Thomson Brooks/Cole, 2008.
[9] John David Jackson. CLASSICAL ELECTRODYNAMICS, 3RD ED. Wiley India Pvt. Limited, 2007.
[10] R. Coussement, Y. Rostovtsev, J. Odeurs, G. Neyens, H. Mura matsu, S. Gheysen, R. Callens, K. Vyvey, G. Kozyreff, P. Mandel,
R. Shakhmuratov, and O. Kocharovskaya. Controlling absorption of gamma radiation via nuclear level anticrossing. Phys. Rev.Lett., 89:107601, Aug 2002.
[11] R.A. Alikhanov. Soviet Physics-JETP, 9:1204, 1959.
[12] Stijn Gheysen. Electromagnetically induced transparency for single gamma photons. PhD thesis, Katholieke Universiteit Leuven,2006.
[13] J. Odeurs, R. Coussement, K. Vyvey, H. Muramatsu, S. Gheysen,R. Callens, G. Neyens, I. Serdons, R.N. Shakhmuratov, Y. Rostovtsev, and O. Kocharovskaya. Induced transparency for gamma radiation via nuclear level mixing. Hyperfine Interactions, 143(1-4):97–110, 2002.
[14] S Gheysen and J Odeurs. Nuclear level mixing-induced interference in feco 3. Journal of Physics: Condensed Matter,20(48):485214, 2008.
[15] J.R. Lamarsh and A.J. Baratta. Introduction to Nuclear Engineering. Prentice Hall, 2011.
[16] M.J. Berger, J.H. Hubbell, S.M. Seltzer, J. Chang,J.S. Coursey, R. Sukumar, D.S. Zucker, and K. Olsen.Xcom: Photon cross sections database, dec 2011.http://www.nist.gov/pml/data/xcom/.
[17] 翁正軒. 以脈衝雷射沉積技術製作出碳酸亞鐵單晶薄膜. Master’s thesis, 國立中正大學, Jan 2011.
[18] Siderite x050143. http://rruff.info/X050143.
[19] J.K. Heuer and J.F. Stubbins. An XPS characterization of FeCO3 films from CO2 corrosion. Corrosion Science, 41(7):1231–1243, 1999.
[20] L.C. Machado, A.A.L. Marins, E.J.B. Muri, A. Biondo, J.doR.Matos, and I.O. Mazali. Complexation of the Fe(III) and Fe(II) sulphates with diphenyl-4-amine barium sulphonate (DAS) Synthesis, thermogravimetric and spectroscopic studies. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 97(1):289–296, 2009.
[21] Magnetite r080025. http://rruff.info/R080025.
[22] Hematite r050300. http://rruff.info/R050300.

指導教授

陳賜原(S.-Y. Chen)

審核日期

2013-8-12

推文