|
|
Fyzikálně chemická charakterizace vlastností tenkých reflexních vrstev na polymerních podložkách
Stružínský, Ondřej ; Dzik, Petr (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Práce se zabývá diagnostikou povrchu a optických vlastností tenkých vrstev vytvořených plazmovou polymerizací hexamethyldisiloxanu (HMDSO). Byl studován vliv depozičních podmínek (průtok monomeru, výkon) a posuzován vliv kyslíku jako příměsi na vlastnosti vrstev. Takto vyráběné vrstvy slouží jako ochranné na reflexní vrstvy v reflektorech automobilů. K tvorbě vrstev byla použita průmyslová depoziční komora AluMet 1800V firmy Leybold optics instalovaná ve firmě Zlín Precision. Teoretická část práce se zabývá přehledem metod používaných pro depozici tenkých vrstev, zejména fyzikální a chemickou depozicí. Jsou zde diskutovány podmínky ovlivňující polymerizaci v plazmatu, monomery používané pro plazmovou polymerizaci a také stabilita polymerních vrstev. Dále jsou zde zmíněny nejčastěji využívané metody pro diagnostiku procesů probíhajících v plazmatu a také pro diagnostiku vytvořených vrstev, jako například optická emisní spektroskopie nebo infračervená spektroskopie. Pro zevrubný přehled o procesech probíhajících v plazmatu během depozice byla snímána optické emisní spektra spektrometrem Jobin Yvon Triax 320. Pro vyhodnocení byla použita dvě spektra, kdy depozice probíhala při stejném výkonu 3 kW a průtoku monomeru 100 sccm s tím, že v jedné směsi byl navíc použit kyslík v množství 150 sccm. Porovnáním těchto spekter bylo zjištěno, že přidání kyslíku do depoziční směsi nemá za daných podmínek a rozsahu snímaných vlnových délek žádný podstatný vliv na naměřená spektra. Z každé série vzorků byla část dále podrobena expozici UV zářením (48 hodin při výkonu 0,68 W.m-2 na vlnové délce 340 nm) a část byla vystavena 4 dny působení roztoku NaCl (koncentrace 50 g.l-1). Účelem tohoto postupu bylo simulovat podmínky, které mohou ovlivňovat vlastnosti vrstvy při použití v praxi. Samotný povrch byl zkoumán pomocí měření kontaktního úhlu a následného výpočtu povrchové energie. Bylo zjištěno, že příměs kyslíku snižuje hodnotu kontaktního úhlu vůči vodě po UV stárnutí. Naopak po chemickém stárnutí vlivem NaCl se ukázalo, že množství přidaného kyslíku nemá vliv na kontaktní úhel vůči vodě. Další metodou použitou k charakterizaci optických vlastností vrstev bylo měření UV-VIS spekter. Tato spektra byla změřena a vyhodnocena pro vzorky po depozici a pro vzorky, které byly podrobeny expozici UV zářením. Bylo zjištěno, že vrstvy deponované s příměsí kyslíku vykazovaly vyšší hodnoty absorbancí v celém měřeném spektru vlnových délek oproti vrstvám bez příměsi kyslíku při stejném výkonu plazmatu během deopzice. Ještě větší nárůst absorbancí nastal po expozici UV zářením, což je s ohledem na využití těchto vrstev jev nežádoucí. Výjimku tvořily pouze vrstvy deponované při výkonu 2 kW, bez příměsi kyslíku a při průtocích monomeru 125 sccm a 150 sccm. Spojením znalostí o procesech probíhajících v plazmatu při depozici s těmito zjištěnými vlastnostmi již vytvořených vrstev, by se v budoucnu dalo vycházet při dalších studiích vlastností a tenkých vrstev na bázi HMDSO užívaných v dané aplikaci.
|
|
|
Fyzikálně chemická charakterizace vlastností tenkých reflexních vrstev na polymerních podložkách
Stružínský, Ondřej ; Dzik, Petr (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Práce se zabývá diagnostikou povrchu a optických vlastností tenkých vrstev vytvořených plazmovou polymerizací hexamethyldisiloxanu (HMDSO). Byl studován vliv depozičních podmínek (průtok monomeru, výkon) a posuzován vliv kyslíku jako příměsi na vlastnosti vrstev. Takto vyráběné vrstvy slouží jako ochranné na reflexní vrstvy v reflektorech automobilů. K tvorbě vrstev byla použita průmyslová depoziční komora AluMet 1800V firmy Leybold optics instalovaná ve firmě Zlín Precision. Teoretická část práce se zabývá přehledem metod používaných pro depozici tenkých vrstev, zejména fyzikální a chemickou depozicí. Jsou zde diskutovány podmínky ovlivňující polymerizaci v plazmatu, monomery používané pro plazmovou polymerizaci a také stabilita polymerních vrstev. Dále jsou zde zmíněny nejčastěji využívané metody pro diagnostiku procesů probíhajících v plazmatu a také pro diagnostiku vytvořených vrstev, jako například optická emisní spektroskopie nebo infračervená spektroskopie. Pro zevrubný přehled o procesech probíhajících v plazmatu během depozice byla snímána optické emisní spektra spektrometrem Jobin Yvon Triax 320. Pro vyhodnocení byla použita dvě spektra, kdy depozice probíhala při stejném výkonu 3 kW a průtoku monomeru 100 sccm s tím, že v jedné směsi byl navíc použit kyslík v množství 150 sccm. Porovnáním těchto spekter bylo zjištěno, že přidání kyslíku do depoziční směsi nemá za daných podmínek a rozsahu snímaných vlnových délek žádný podstatný vliv na naměřená spektra. Z každé série vzorků byla část dále podrobena expozici UV zářením (48 hodin při výkonu 0,68 W.m-2 na vlnové délce 340 nm) a část byla vystavena 4 dny působení roztoku NaCl (koncentrace 50 g.l-1). Účelem tohoto postupu bylo simulovat podmínky, které mohou ovlivňovat vlastnosti vrstvy při použití v praxi. Samotný povrch byl zkoumán pomocí měření kontaktního úhlu a následného výpočtu povrchové energie. Bylo zjištěno, že příměs kyslíku snižuje hodnotu kontaktního úhlu vůči vodě po UV stárnutí. Naopak po chemickém stárnutí vlivem NaCl se ukázalo, že množství přidaného kyslíku nemá vliv na kontaktní úhel vůči vodě. Další metodou použitou k charakterizaci optických vlastností vrstev bylo měření UV-VIS spekter. Tato spektra byla změřena a vyhodnocena pro vzorky po depozici a pro vzorky, které byly podrobeny expozici UV zářením. Bylo zjištěno, že vrstvy deponované s příměsí kyslíku vykazovaly vyšší hodnoty absorbancí v celém měřeném spektru vlnových délek oproti vrstvám bez příměsi kyslíku při stejném výkonu plazmatu během deopzice. Ještě větší nárůst absorbancí nastal po expozici UV zářením, což je s ohledem na využití těchto vrstev jev nežádoucí. Výjimku tvořily pouze vrstvy deponované při výkonu 2 kW, bez příměsi kyslíku a při průtocích monomeru 125 sccm a 150 sccm. Spojením znalostí o procesech probíhajících v plazmatu při depozici s těmito zjištěnými vlastnostmi již vytvořených vrstev, by se v budoucnu dalo vycházet při dalších studiích vlastností a tenkých vrstev na bázi HMDSO užívaných v dané aplikaci.
|
|
|
Aerosolové nanočástice vznikající při plazmové depozici
Ždímal, Vladimír ; Moravec, Pavel ; Doležal, B. ; Brožek, Vlastimil ; Neufuss, Karel
V práci jsou představeny výsledky pilotních měření úletů jemné a ultrajemné frakce aerosolových částic při plazmové depozici některých kovových materiálů s použitím plazmatronu WSP zkonstruovaného v ÚFP AV ČR. V této práci jsme se soustředili na studium ultrajemných částic uvolněných při daném procesu do aerosolové fáze jako vedlejší produkt. Rozdělení velikosti aerosolových částic bylo studováno v pseudoreálném čase pomocí nejmodernějších aerosolových spektrometrů provozovaných v ÚCHP AV ČR. Bylo ověřeno, že dané spektrometry jsou schopné obstát při odběrech v blízkosti vysokoteplotního plazmatu a produkovat smysluplné výsledky. V práci jsou diskutovány možnosti produkce aerosolových nanočástic definovaného složení a vlastností technikou plazmatronu.
Plný text:  PDF
|
|
|
Depozice tenkých vrstev Ba.sub.x./sub.Sr.sub.1-x./sub.TiO.sub.3./sub. pomocí dvoutryskového RF plazmatického systému s efektem duté katody
Hubička, Zdeněk ; Virostko, Petr ; Olejníček, Jiří ; Deyneka, Alexander ; Adámek, Petr ; Valvoda, V. ; Jastrabík, Lubomír ; Šícha, Miloš ; Tichý, M.
Nízkotlaký systém dvou plazmových trysek s efektem duté katody byl použit pro depozice feroelektrických tenkých vrstev BaxSr1-xTiO3 (BSTO). V keramických tryskách vyrobených z SrTiO3 a BaTiO3 byl zapálen pulzně modulovaný RF výboj s efektem duté katody. Chemické složení vrstev BSTO bylo kontrolováno pomocí středního výkonu přiváděného na jednotlivé trysky. Rentgenová difrakce potvrdila, že deponované tenké vrstvy BSTO jsou polykrystalické s perovskitovskou strukturou. Časově rozlišená diagnostika Langmuirovou sondou a měřák impedance byly použity pro ´in situ´ kontrolu depozičních podmínek.
|
|
|
Plazmová depozice cermetů s wolframovou matricí
Brožek, Vlastimil ; Matějíček, Jiří ; Neufuss, Karel
V příspěvku jsou popsány experimenty s plazmovou depozicí karbidu wolframu, taveného v proudu vodou stabilizovaného plazmatu z generátoru WSP®. Během depozice na kovové nebo keramické podložky dochází k chemickým změnám spojeným s úbytkem vázaného uhlíku a vznikem kovového wolframu, který po ochlazení vytváří kovovou matrici, v níž je fixován jednak výchozí nezreagovaný monokarbid WC a dále termickým rozpadem vzniklý karbid diwolframu W2C. Poměr těchto karbidů i množství pojivového wolframu lze regulovat několika způsoby, které ve svém souhrnu jsou značně komplikované. Změna jednotlivých parametrů depozičního procesu t.j. zejména výchozí granulometrie, podávací rychlost, vzdálenost trysky podavače od ústí trysky plazmatu, depoziční vzdálenost i způsob chlazení, je konfrontována s výslednými vlastnostmi konečného produktu, především jeho strukturou, chemickým složením a mechanickými vlastnostmi, jako je tvrdost a modul pružnosti
|
|
|
Zpracování karbidu wolframu v nízkoteplotním plazmatu
Brožek, Vlastimil ; Matějíček, Jiří ; Neufuss, Karel
Práškový karbid wolframu byl termicky zpracován ve vodou stabilizovaném plazmatu, generovaném v plazmatronu WSP®, vyvinutém v Ústavu fyziky plazmatu AVČR v Praze, ve kterém v ústí trysky lze dosáhnout teploty až 30 000 K. Oxidaci roztaveného karbidu bylo zabráněno ochrannou atmosférou dusíku při depozici na substráty umístěné bezprostředně nad hladinou kapalného dusíku. Rozborem jak depozitů, tak i ztuhlých sferoidizovaných částic velikosti 5 – 63 μm byl stanoven poměr W:W2C:WC a jejich mechanické vlastnosti.
|
|
|
Odbourávání nikotinu na fotoaktivních katalyzátorech různé provenience
Brožek, Vlastimil ; Mastný, L. ; Šrank, Z. ; Eliáš, M. ; Janča, J.
Byla zkonstruována testovací aparatura, umožňující sledovat pomocí IR analýzy rychlost odbourávání nikotinu z cigaretového kouře na kuličkových nebo deskových katalyzátorech, připravených plazmotermickým zpracováním prekurzorů na bázi oxidu titaničitého. Fotokatalytická účinnost produktů plazmo-termického zpracování oxidu titaničitého nebo kovového titanu pomocí generátoru plazmatu WSP® byla porovnána se standardními anatasovými katalyzátory typu Degussa AV na příkladu destrukce nikotinu při aplikaci UV záření vlnové délky 366 nm. Výsledky dovolují uvažovat o konstrukčním řešení účinného zařízení na likvidaci nikotinu.
|
|
|
Plazmová depozice wolframových povlaků
Brožek, Vlastimil ; Matějíček, Jiří ; Neufuss, Karel
Wolframové povlaky na ocelových nebo keramických substrátech byly připraveny pomocí generátoru vodou stabilizovaného plazmatu WSP®. Zařízení, které pracuje na principu Gerdienova oblouku, je schopno v ústí trysky dosáhnout teploty 28000 K. Při výtokové rychlosti několika jednotek Mach, závisející na průměru výstupní trysky, jsou práškové částice wolframu strhávány do turbulentního plazmatu a unášeny rychlostí 30-70 m/s k substrátu, kde po rychlém ochlazení vytvářejí charakteristické splaty a porézní povlaky. Ochrana letících roztavených práškových částic průměrné velikosti 20-63 μm před oxidací pomocí tzv. shroudingu argonem nebo acetylenem se ukázala jako nedostatečná, proto byl vyzkoušen nový způsob, využívají jako podávacího media vodík, pro který byl zkonstruován speciální podavač. Další úprava depozičního procesu spočívala v přídavku stechiometrického množství monokarbidu wolframu, který se při tavení rozkládá na W2C a uhlík.
|
host ::
RSS.