Введение. 2 Методы получения нанопорошков7

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОШКОВ ОКСИДА ЦИНКА (ZnO) И ЦИНКА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ ИСПАРЕНИЕМ.

Содержание

1 Введение4

2 Методы получения нанопорошков7

2.1 Плазмохимический метод.7

2.2 Получение нанопорошка оксида цинка методом самопроизвольного взрывного пиролиза цитратных комплексов7

2.3 Газофазный синтез (испарение-конденсация) 8

2.4 Получение нанопорошков электрическим взрывом полупроводников.10

2.5 Получение композиционных нанопорошков с помощью волоконного иттербиевого лазера 8

2.6 Получение нанопорошков с помощью CO₂–лазера. 12

3 Получение нанопорошков при помощи электронно-лучевого испарения15

3.1 Применение импульсного электронного пучка для получения нанопорошков некоторых оксидов металлов.15

3.2 Сверхмелкозернистые порошки оксидов полученные электронно-лучевым испарением24

3.2 Получение нанопорошков оксида цинка (ZnO) и цинка (Zn) при помощи электронно-лучевого испарения 19

4 Методика получения нанопорошков и техника эксперимента 20

4.1 20

4.2 21

4.3 22

5 Экспериментальная часть23

6 Определение параметров -27

6.1 Исследование -27

6.2 -28

6.3 -30

7 -.32

Заключение

Список литературы

Введение

Производство нанопорошков (НП) - наиболее развитая отрасль рынка наноматериалов. Разнообразие производимых нанопорошков определяется потребностями того или иного применения, их свойствами и методами получения. При разработке методов производства нанопорошков важным является возможность получения нанопорошков с определённым размером и формой, химическим составом (чистотой), структурой и степенью агломерации наночастиц.

На сегодняшний момент наибольшее применение нашли технологии получения нанопорошков, основанные на методе химического синтеза и газофазных методах, к которым относятся испарение исходного материала электрическим взрывом проводников (ЭВП), лазерным излучением и электронными пучками. Принцип действия таких пушек основан на эмиссии электронов из плазмы газового разряда под действием высоковольтного электрического поля. Эмитирующая плазма генерируется в электродной системе (разрядной камере), состоящей из двух катодов и анода. Эмиссия электронов происходит через отверстие малого диаметра в одном из электродов разрядной камеры. Для генерации плотной неоднородной плазмы, которая обеспечивает необходимые для сварки плотности тока в электронном пучке, вся система генерации плазмы помещается в магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом.

Для получения нанопорошков с минимальной загрязненностью, а также с точки зрения универсальности и дешевизны используемого сырья (крупные порошки и их смеси, металлы и сплавы, смеси металлов и неметаллов) наиболее выигрышными являются методы испарения материала мишени лазерным излучением или электронным пучком.

Для повышения эффективности преобразования энергии в излучение целесообразнее использовать сфокусированный электронный пучок. В отличие от лазерного излучения, при использовании электронного пучка образующаяся на поверхности мишени плазма поглощает поступающую энергию электронного пучка в соответствии с плотностью пара материала мишени. Таким образом, нагрев мишени под паро-плазменным облаком продолжается, хотя и с несколько меньшей мощностью.

Использование электронного пучка для получения нанопорошков со слабо агломерированными наночастицами(НЧ) возможно только при конденсации частиц при повышенном давлении газа в испарительной камере, что подтверждается преимущественным образованием частиц сферической формы при лазерном испарении, где конденсацию проводят при атмосферном или более высоком давлениях. Это условие накладывает определенные требования на минимальную энергию электронного пучка и конструкцию пушки.

При использовании пушек, генерирующих электронные пучки с энергией электронов свыше 100 кэВ, возможно испарение мишеней в газе высокого давления. Это упрощает вопросы охлаждения паровой фазы и сбора образовавшегося порошка.

Целью прикладных научных исследований является создание вневакуумных электронно-лучевых технологий производства композиционных нанопорошков и их использования в качестве материала и сырья для создания различных по свойствам покрытий.

Актуальность работы заключается в том, что использование пушек с плазменным эмиттером в технологии получения нанопорошков электронно-лучевым испарением мишени исходя из их физических свойств может быть более перспективным. Это обусловлено следующими причинами.

Во-первых, в пушках с плазменным эмиттером отсутствуют разогретые до высоких температур электроды. Это резко снижает требования к остаточной атмосфере в области формирования электронного пучка.

Пушки с плазменным эмиттером имеют низкую чувствительность к воздействию нейтральных и ионизованных тугоплавких и химически активных паров металлов и газов (в том числе к кислороду), которые образуются в результате испарения мишени. В этих условиях эмиссионные и электронно-оптические свойства плазменного эмиттера не ухудшаются, что определяет более высокий ресурс таких пушек по сравнению с термокатодными.

Во-вторых, генерация электронного пучка пушкой с плазменным эмиттером может осуществляться при более высоких давлениях, на 2-3 порядка превышающих рабочее давление пушек с термокатодом. Это особенность плазменного эмиттера вытекает из его принципа функционирования. Газоразрядная плазма существует при давлениях в разрядной камере от единиц до десятков паскаль, тогда как для нормальной работы термокатода требуется поддерживать давление в области эмиссии не ниже 0, 001 Па.

Следовательно, существует возможность формирования и транспортировки электронного пучка в пушках с плазменным эмиттером при давлениях выше рабочего давления термокатодных пушек. Таким образом, возможно существенное упрощение системы дифференциальной откачки, предназначенной для транспортировки сфокусированного электронного пучка в испарительную камеру с атмосферным давлением.

Кроме того, в пушках с плазменным эмиттером при изменении тока пучка сохраняется стабильным положение области с минимальным диаметром сфокусированного пучка (положение кроссовера). Связано это тем, что пушки с плазменным эмиттером построены по диодной схеме управления током пучка. Это свойство является важным, так как смещение положения кроссовера может привести к изменению условий ввода мощности электронного пучка, растрачивая ее на нагрев мишени, а не испарение [1].