Ni/Ti中子多层膜结构与界面的控制

发布时间：2021-08-04 01:12

　　中子散射技术作为研究物质微观结构与运动状态的有效方法,在现代科学研究中已经必不可少,应用也日益广泛。中子多层膜是中子散射等中子光学系统中最重要的光学元件之一。应用在中子导管内壁的中子超反射镜就属于中子多层膜元件的一种,其中子反射性能主要受到多层膜结构设计与界面状态的影响。在国际上,中子超镜技术的发展日益成熟,通过离子束溅射或者磁控溅射方法,国外已经成功制备了各种类型的大临界角高反射率的高性能中子超镜,包括是极化与非极化中子超镜,线性平行与椭圆聚焦中子超镜等。相比之下,由于国内条件受到各方面限制,中子超镜的研究一直处于最基础阶段,主要探索了磁控溅射来制备中子超镜。国内还未曾使用离子束溅射方法来制备中子超镜,以及还未深入了解并优化中子多层膜界面状态来提高中子反射性能,基于这两个出发点,进行了一系列Ni/Ti多层膜的研究。主要采用离子束溅射方法进行Ni/Ti多层膜的制备,为了获得制备Ni/Ti多层膜的最优工艺参数,在不同的溅射功率、基底温度和溅射气压条件下,在单面抛光Si基底上离子束溅射沉积了一系列Ni/Ti多层膜；Ni/Ti多层膜的界面状态（粗糙度与扩散程度）是影响其中子束反射率的主要因素... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中子导管在中子衍射实验装置中的示意图[36/

根据图3.1得到的三组Ni/Ti多层膜各膜层厚度，再结合记录的沉到了每组膜Ni层和Ti层的平均沉积速率，见表3.2。可以看出三组多和Ni层的平均沉积速率很接近，表明在调节范围内溅射气压与基底温的沉积速率影响很小，主要由溅射功率决定。从表3.2可以看出Ti层沉2nm/min左右，Ni层在2.6nm/min左右，说明离子束溅射沉积速率非沉积较薄的膜层能更好的控制厚度的精确性；但当膜层过多，总厚度子束溅射沉积会因成膜率低而耗时很长，这也是工业生产中基本上都镀膜的原因。表3.2 Ni层和Ti层的平均沉积速率Ti-1 Ni-I Ti -2 Ni-2 Ti-3 Ni-3 Ti-4 Ni-4 f 均（t/min 20 18 10 10 25 250-1 d/nm 42.1 45.7 19.0 26.6 49.2 66.7v/nm-min-' 2.11 2.63 1.90 2.66 1.97 2.67 1.9

谱图幵始往后，基本上都同时存在Ni和Ti以看出Ti层与Ni层之间的交替，可能是由由于膜层之间的相互扩散。总而言之，由于的扩散对中子超镜的性能有较大影响，控制子反射率的一个关键因素。

【参考文献】：
期刊论文
[1]沉积温度对制备ZnS薄膜的影响[J]. 纠智先,李强.  武汉工业学院学报. 2008(02)
[2]散裂中子源靶站谱仪的物理设计[J]. 王芳卫,贾学军,梁天骄,何伦华,殷雯,张绍英,朱涛,于全芝,王平.  物理. 2008(06)

硕士论文
[1]Ni/Ti中子多层膜周期结构的研究[D]. 俞坚钢.首都师范大学 2009
[2]中子超反射镜设计方法研究[D]. 吴永荣.同济大学 2007



本文编号：3320691