پایان نامه رایگان درباره مورفولوژی و استاندارد


Widget not in any sidebars

شکل 1-3: طرح شماتیک یک پنجرۀ هوشمند ]26[.
مناسب‏ترین لایه‏های رسانای شفاف، ITO (اکسید قلع آلایش شده با ایندیم که روی زیرلایه‏های شیشه‏ای لایه‏نشانی شده) و FTO (اکسید قلع آلایش شده با فلوئور که روی زیرلایه‏های شیشه‏ای لایه‏نشانی شده) هستند. رسانای یون می‏تواند یک فیلم نازک یا یک مادۀ کپه‏ای باشد، در کاربرد صنعتی یک ماده جامد ترجیح داده می‏شود درحالی که الکترولیت‏های مایع (اغلب محلول M 1/0 هیدروکسید پتاسیم) برای کار پژوهشی مناسب هستند. از یون‏های الکترواکتیو مختلفی می‏توان در الکترولیت استفاده کرد به هر حال یون‏های با سایز کوچک مانندLi⁺ وH⁺ به جهت تحرک بیش‏تر آن‏ها تحت تاثیر میدان الکتریکی اعمال شده، ترجیح داده می‏شوند. ولتاژ DC مورد نیاز از مرتبه ev 1 است. هنگامی که یک اختلاف پتانسیل به یک پنجرۀ هوشمند اعمال می‏شود (همان طور که در شکل نشان داده شده، هر یک از قطب‏های منبع تغذیه به یکی از لایه‏های رسانای شفاف وصل می‏شود.این لایه‏ها فقط الکترو‏ن‏ها را هدایت می‏کنند در حالی که فیلم‏های الکتروکرومیک لایه‏نشانی شده روی این لایه‏ها علاوه بر الکترون‏ها یون‏ها را نیز هدایت می‏کنند) یک میدان الکتریکی در داخل الکترولیت ایجاد می‏شود که باعث جدایی یون‏های مثبت و منفی موجود در الکترولیت می‏شود. NiO به عنوان قطب مثبت در ساختمان پنجرۀ هوشمند استفاده می‏شود، بنابراین یون‏های منفی را هدایت کرده و با آن‏ها واکنشی به صورت زیر انجام می‏دهد و در طی این واکنش رنگی می‏شود (خاکستری رنگ). این واکنش یک واکنش اکسایشی است ]26[.
(1-2)
NiO + OH ˉ ↔ NiOOH + e ˉ
(خاکستری ‏رنگ) (بی‏رنگ)
1-5 مروری کوتاه بر برخی از تکنیک‏ها‏ی مشخصه‏یابی نانو ساختار‏ها
قابلیت بررسی نانوساختار، در واقع به پیشرفت تجهیزات و تکنیک‏های مشخصه‏یابی فیزیکی و ساختاری بستگی دارد. درک ساختار نانو مواد با تعیین رابطۀ بین خواص ساختاری و کاربرد آن‏ها امکان‏پذیر است. نانوتکنولوژی، افق‏های جدیدی را برای تکنیک‏های تعیین خواص فیزیکی مواد نانو مقیاس باز کرده ‏است. امروزه تعیین خواص نانو مواد به منظور کاربردی‏تر شدن این ساختارها، مورد توجه بسیاری از محققان و سرمایه‏گذاران قرار گرفته‏ است. در این پایان‏نامه خواص ساختاری نانو ساختارها و لایه‏‏های نازک به وسیلۀ پراش پرتو ایکس (XRD) میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی (FESEM) و EDX مورد مطالعه قرار گرفته‏اند.
1-5-1 طیف سنجی پراش پرتو ایکس
طیف پراش پرتو ایکس روشی مرسوم است که برای شناسایی ساختار بلوری نانو ساختارها استفاده می‏شود. شکل 1-4 نمونه‏ای از دستگاه پراش پرتو X را نشان می‏دهد. نمونه‏ها در محل مورد نظر قرار گرفته و پرتویی با خط تابش αCu K با طول موج 54/1 آنگستروم به سطح نمونه فرود می‏آید. از آنجا که نگه‏دارندۀ نمونه قابل چرخش است تابش فرودی می‏تواند با زوایای مختلف سطح نمونه را جاروب کند. پارامترهای مهمی از نانوساختارها نظیر نوع ساختار بلوری (با توجه به موقعیت قله‏ها و مقایسۀ آن با کارت‏های استاندارد JCPDS) و راستای رشد ترجیحی را می‏توان یافت. هم‏چنین به کمک این داده‏ها می‏توان اندازه بلورک‏ها و ثابت‏های شبکه‏ای مادۀ مورد نظر را به شرح ذیل محاسبه کرد.
شکل 1-4 :(الف) دورنمایی از دستگاه پراش پرتو X مدل Bruker-AXS در دانشگاه دامغان (ب) محل قرار گرفتن نمونه
به منظور تعیین ثابت‏های شبکه‏ای یک بلور (بس‏بلور) لازم است از فاصلۀ بین صفحات بلوری (d) اطلاع داشته باشیم. برای این مقصود می‏توان از قانون براگ به صورت ]27[:
(1-3)
استفاده کرد. در این رابطه dhkl فاصلۀ بین صفحات مجاور در راستای hkl (شکل 1-5 )، θ زاویۀ پراش، n مرتبۀ پراش، λ طول موج پرتو X است. اکنون با معلوم شدن d و با استفاده از رابطۀ زیر برای ساختارهای شش گوشی ]28[:
(1-4)
می‏توان a و c ثابت‏های شبکۀ مادۀ مورد نظر را یافت.
شکل 1-5: شمای یک شبکۀ بلوری برای نشان دادن قانون براگ ]27[.
1-5-2 میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی
برخلاف میکروسکوپ‏های الکترونی روبشی که منبع باریکۀ آن از الکترون‏های گسیلی (تفنگ الکترونی) بر اثر گسیل گرما یونی از فیلامان یا رشته تنگستنی حاصل می‏شود، در میکروسکوپ‏های الکترونی روبشی گسیل میدانی از اعمال یک میدان الکتریکی برای تولید پرتو الکترونی مبتنی بر پدیدۀ تونل‏زنی استفاده می‏شود. اعمال یک میدان قوی بر سطح فلز سبب کاهش سد پتانسیل الکترون می‏شود و احتمال پدیدۀ تونل‏زنی از سطح فلز افزایش یافته و شار بزرگی از الکترون‏ها ایجاد می‏گردد. مقدار بار گسیل شده در این فرآیند به بزرگی میدان الکتریکی اعمال شده بستگی دارد. معمولاً برای به دست آوردن بهرۀ هر چه بیشتر برای تولید جریان الکترونی لازم است از فلزی با نوک بسیار تیز استفاده کرد و برای جلوگیری از اکسید شدن نوک فلز به خلأ بسیار بالا نیاز است. الکترون‏های ایجاد شده را می‏توان به کمک میدان‏های مغناطیسی (مرسوم به لنز مغناطیسی) کانونی کرده و باریکۀ الکترونی مناسبی تولید کرد. در اثر برخورد باریکۀ الکترونی با ماده، الکترون‏های ثانویه تولید می‏شوند. علاوه بر الکترون‏های ثانویه، الکترون‏های پس پراکنده شده (بازگشتی) نیز وجود دارند. پرتو الکترون‏های ثانویه که از نزدیکی سطح ساطع می‏شوند، حاوی اطلاعاتی از مشخصات سطحی یا توپوگرافی سطح نمونه هستند، در صورتی که پرتو الکترون‏های پس پراکنده حاوی اطلاعاتی در رابطه با ترکیب شیمیایی ماده می‏باشند ]29[. در آماده سازی نمونۀ مواد نارسانا، معمولاً سطح نمونه با لایۀ نازکی از کربن، طلا یا آلیاژ طلا پوشش داده می‏شود. علت این امر آن است که باید بین نمونه و پایه اتصال الکتریکی برقرار شود و نمونه‏های ریز نظیر پودرها باید روی یک لایۀ نازک رسانا پخش شده و کاملاً خشک شوند. نمونه‏ها باید عاری از مایعاتی با فشار بخار بالا مانندآب، محلول‏های پاک‏کنندۀ آلی و فیلم‏های روغنی باقیمانده باشند. شکل 1-6 نمایی از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM ; Hitachi S- 4160) به همراه طرح شماتیکی از آن را نشان می‏دهد.
شکل 1-6: (الف) نمایی از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) به‏کار گرفته شده در مورفولوژی سطح نمونه‏ها در دانشگاه تهران و (ب) تصویر شماتیک از اجزای داخلی مسیرعبور باریکۀ الکترونی تا سطح نمونه

Share this post

Post navigation

You might be interested in...