金刚石薄膜

电镀人造金刚石钻头是电镀金刚石工具中的一种，适用于钻进中硬至坚硬岩层、钢筋混凝土、建筑材料、耐火材料、陶瓷及其它硬脆非金属材料，现已被广泛应用于地质勘探、工程勘察、建筑材料加工、宝玉石加工、医疗保健、塑料模具制造等领域。该项制造技术起源于20世纪70年代初期，经过三十多年的发展，其制造水平有了很大的提高，但还存在许多问题，如金刚石钻头生产周期长、保径效果欠佳、适应范围窄等。特别是近年来，随着我国地质工作的大力推进与拓展，电镀金刚石钻头制造业的发展面临着巨大的机遇和挑战。因此，实现快速生产电镀金刚石钻头，并提高钻头的综合性能，以满足不断扩大的市场需求，是一件迫切而有意义的事情。基于电镀金刚石钻头现今的具体实况与存在问题，本论文借鉴超声波在电镀中的应用，开展了超声波在电镀镍基金刚石钻头中的应用研究。即在前人研究电镀金刚石钻头的基础上，将超声波引入电镀金刚石钻头制造过程中，解决当前电镀金刚石钻头中存在的问题，实现电镀金刚石钻头的快速、优质生产。按照论文的主旨，采用电化学测试技术、一材料结构测试技术、材料机械性能测试技术，开展了超声波对镍电沉积机理、镀液性能、镀层微观结构、镀层机械性能等方面的影响研究。在超声波作用机理研究及超声波对镀液、镀层性能的影响研究的基础上，开展了超声波电镀金刚石钻头制造工艺的研究，最后进行超声波电镀钻头的室内外钻进试验。超声波对镍电沉积机理的影响研究，主要包括以下5个方面:(l)利用塔菲尔曲线，研究超声波对镍电沉积动力学过程的影响:(2)根据线性扫描曲线，分析超声波对镍电沉积阴极极化的影响 (3)利用电化学循环伏安技术，区分镍电沉积时阴极极化的类型 (4)采用单电位阶跃计时电流法，研究超声波对镍电结晶过程的影响 (5)利用线性扫描技术，研究超声波对镍电沉积过程中阴极析氢反应的影响。

如海Portman532拉曼光谱仪可表征金刚石微粉的有效成分、粒径、杂质成分和含量及内部缺陷信息，可科学、快速、无损评价金刚石微粉的强度，为金刚石微粉生产企业的质量控制提供助力。

使用金刚石线切割可进行多种复合材料的切割加工，且具有较高的切割速度与切割面型质量。因此，金刚石线切割是切割复合材料的最佳选择。

将5g的纳米金刚石(ND)粉末添加于120ml的盐酸、硝酸和过氧化氢的混合比例为3：1：1的酸溶液中后，进行4小时的超声波处理。将上述溶液倒入蒸馏水中，并水洗至滤液中性。过滤后，使生成物在100℃温度下完全干燥来除去水分，从而取得了在纳米金刚石表面形成有C0OH基的粒子(ND-C00H)。

金刚石钻头性能的优劣在很大程度上取决于包镶金刚石的胎体材料的性能。单一金属镍做胎体材料制造电镀金刚石钻头时,镀层脆硬,易影响对金刚石的包镶,需要通过使用添加剂改善胎体的性能。本文试验了在镍基镀液中加入不同量铵盐用以改变镀层的硬度和耐磨性,结果表明:随氯化铵用量(7～25 g/L)的增加,胎体的硬度和耐磨性都增加,其中当氯化铵含量为19 g/L时耐磨性最好。本文通过微机电化学分析系统测定硫酸盐的浓度、氯化铵用量、温度及pH值改变后的镀液的线性扫描极化曲线,以此分析了这几个影响因素的变化对阴极还原过程的影响,得出铵盐因影响阴极极化而改变了胎体材料的性能,增加了镍镀层的硬度和耐磨性。

本申请说明报告了使用拉曼光谱对DLC涂层塑料瓶的分析。关键词：类金刚石碳，涂层，碳，无定形，polyethylene terephthalate

使用岛津电子探针显微分析仪EPMA-1720对某类DLC（diamond-like carbon，类金刚石）膜的表面缺陷进行了观察、元素测试及元素面分布特征分析。确认了缺陷中元素的种类和含量、元素在缺陷位置的分布特点，讨论了表面上尺寸大小不等的微观点状缺陷可能会带来的工程材料失效问题。

金刚石NV色心（Nitrogen-vacancy defect centers） 近年来在科研界被高度关注。NV色心特且稳定的光学特性使其拥有广泛的应用前景。在量子信息领域，NV色心可以作为单光子源用于量子计算。NV色心作为具有量子敏感度的传感设备，还可应用于纳米尺度磁场、电场、温度、压力的探测。在生物学领域，NV色心是的生物标识物，具有光学性能稳定，细胞毒性低的特点。Montana Instruments开发的低温恒温器专门针对NV色心领域研究需要而进行优化，扫除了科研人员进入NV色心研究领域的障碍。以下是低温(4K)NV色心研究的实验方案举例。

合金总量低于5%时称为低合金钢，其金相样品制备过程中，从切割、镶嵌到研磨抛光，每一道工序都需要选择合适的耗材，诸如切割应选择金属粘结剂的金刚石刀片，采用黑色粉末酚醛树脂进行热镶嵌更为合适，使用碳化硅砂纸研磨，抛光使用金刚石抛光膏等细节做到了，自然可以制备出高品质的金相样品。

衰减全反射ATR法是验证分析和异物分析中广泛使用方法，峰强度和位置会根据样品性质和晶体材质而不同。本次使用金刚石、硒化锌好锗等3种晶体，对样品进行测定。本文介绍对晶体与样品的接触程度和不同样品性状得到的ATR光谱进行分析示例。

电镀金刚石线锯又叫金刚石切割线、金刚线等。它是将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在母线（一般为高碳钢丝）上制成的，通过金刚线与被切割物体间 进行高速磨削运动，从而实现切割目的。金刚线切割具有出片率更高（切割磨损少）、切割速度快、环境污染小等优势。在光伏行业中，金刚线主要用于硅片切割（包括截断和切片，切片为主），其切割性能直接影响硅片质量及电池效率。

类金刚石涂层（DLC）是目前改善许多零部件机械摩擦和摩擦学性能最常用的涂层之一[1,2]。类金刚石碳项包括不同类型的涂层或薄膜，其结构由非晶碳形成。数据链路控制器的主要类型有• 无氢类金刚石（通常称为 a-C），• 四面体非晶碳（ta-C），• 氢化四面体非晶碳（ta-C:H）。作为 DLC 涂层的一部分，还包括含有少量掺杂剂（如金属）的非晶碳膜。DLC 涂层通常采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）的方法沉积，有时采用等离子体增强（PECVD）的方法沉积。DLC 薄膜的典型厚度在几个微米的范围内，尽管有些 DLC 薄膜可以薄到几十纳米。本应用报告总结了使用压痕、划痕、摩擦学和涂层厚度测量来完整表征 DLC 涂层的机械性能、附着力和厚度。

岛津AIRsight红外拉曼显微镜是红外显微镜和拉曼显微镜一体机，一支持单个仪器可以分析的各种零部件、材料，比如碳材料。AIRsight的外观如图1所示。AIRsight不仅互补了红外光谱法与拉曼光谱法的优缺点，还可以使用两种分析法测定同一样品同一位置，实现高精度定性分析2)。此外，AIRsight为显微系统，可以精确测定外部有缺陷的零部件微小区域和其他目标位置。本文介绍使用红外拉曼显微镜AIRsight的显微拉曼功能分析沉积在硅晶片上DLC膜的示例。

特殊的涂层工艺，如 DLC(类金刚石碳膜）PVD (物理气相沉积) 或 CVD (化学气相沉积) 对测量技术提出了挑战。极薄的涂层对测量提出了更高的要求，使得传统的显微硬度计无法对如此薄的涂层/薄膜的机械性能做出正确的测量。菲希尔（FISCHER）采用仪器化压入测试方法的自动化纳米压痕仪，可以对该类涂层的性能做出快速、准确的测量，十分适用于研发、质量控制、来料检验和过程控制等领域。

• 测试元素： 氢(H) – 铀 (U)，~76个元素• 含量范围：0.X ppm级 至 %含量• 测试深度：表面（纳米）至几百个微米• 测试精度：含量 – RSD 优于2%深度 – RSD 优于5%• 涂镀层种类：- PVD / CVD / ECD- 电镀（锌、铜、镍、铬、钛、锡等各类金属涂镀层）- 磷化、钝化等各类化学层- 薄膜电池 / 柔性电池（CIGS, LIB ̷.)，- 非晶硅、碲化镉、铜锌锡硫化物等- 类金刚石涂层- 热处理（渗碳、渗氮、共渗等̷)- 真空蒸镀、磁控溅射镀膜• 适合样品：- 导体材料表面各类涂镀层（导体或非导体）- 非导体材料表面各类涂镀层（导体或非导体）- 薄膜/柔性材料表面各类涂镀层• 测试样品形态：- 固态：平面、曲面- 薄膜̷̷

长晶炉设备需要检漏: 在 CVD 过程中, 将一片薄的金刚石种子 ( 通常是天然的金刚石) 放置在密封室中, 加热到 800摄氏度左右. 然后通入富碳气体 ( 通常是甲烷 ) 和其他气体. 如果密封室或者气体供应系统有漏, 直接影响原子沉积, 导致无法形成钻石或质量不佳.

在本申请说明中，我们使用颗粒分析软件评估了金刚石抛光片中金刚石的分布。关键词：拉曼光谱，QRi，图谱，颗粒分析，金刚石

Due to the extraordinary properties of diamond such as extreme hardness, chemical inertness,optical transparency, high thermal conductivity in combination with electrical insulation,more and more fields of applications recognize the benefits provided by this material. Particularlyin applications involving extremely high power densities, high mechanical loads or severeabrasive conditions, diamond is often the only material meeting the demanding requirements.

在薄膜太阳能工业区域粗糙度参数总是需要在控制中，因为它们与电池的电效率紧密相关。在这项工作中，我们在太阳能工业典型的制造车间中测量和评价粗糙度参数。测量使用的是便携式原子力显微镜，这台仪器放置在CNC金刚石切割设备上，设备上有一被切成四块的透明导电氧化物薄膜的初始样品。通过在这个过程中得到的结果与在实验室最佳条件下得到的结果比较，证明了车间在线测量的方法是可行的。区域粗糙度参数和傅里叶光谱分析的数据具有一致性，表明使用这种类型的测量工具进行在线质量控制是可行的。这个实验测量评价过程对样品的TCO是无任何破坏的；这样100%的产品能被测试，因此改进了测量时间和成品率。

设 计 并 用 气 雾 化 法 试 制 以 为 基 的 含 预 合 金 粉 末 ，以 此 为 粘 结 胎 体 在粗真 空 钎 焊 条 件 下 制 备 金 刚 石 复 合 材 料 ，考 察 预 合 金 与 金 刚 石 之 间 的 界 面 结 合 状 况 。钎焊 制 备 的 主 要 依 据 是 经 差 热 分 析 测 定 的 预 合 金 熔 点（ 约 为 ）和 试 验 定 性 观 测的 流 动 性 及 铺 展 性 。结 果 表 明 ，在 试 验 条 件 下 伴 随 界 面 两 侧 成 分 的 迁 移 变 化 ，预 合 金 胎体中 的 原 子 与 金 刚 石 表 层 的 原 子 发 生 化 学 反 应 并 生 成 ，且 呈 非 连 续 岛 状 分 布于 金 刚 石 表 面 ，这 有 助 于 提 高 金 刚 石 的 把 持 力

压力引起的影响包括平面内部性质变化与量子力学相转变。由于高压仪器内产生巨大的压力梯度，例如金刚石腔，常用的光谱测量技术受到限制。为了解决这一难题，一个新奇的纳米尺度传感器被三个课题组研发，三个团队分别为巴黎十一大学，香港中文大学和加州伯克利大学。研究者把量子自旋缺陷集成到金刚石压腔中来探测端压力和温度下的微小信号，空间分辨率不受到衍射限限制。为此，加州伯克利大学团队使用与光学平台高度集成的闭循环德国attocube公司的attoDRY800低温恒温器来进行试验，attoDRY800中集成了attocube公司的低温纳米精度位移台（Quantum Design国内代理），以此来实现快速并且控制金刚石压强的移动以及测量实验。

氮化铝，共价键化合物，是原子晶体，属类金刚石氮化物、六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，无毒，呈白色或灰白色。会对水质造成一定危害，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。为了对氮化铝中的金属元素进行检测，寻找一种合适的微波消解方法对其进行前处理，有利于后续AAS、ICP、ICP-MS等检测设备对样品中金属元素含量的快速准确测定。

手机屏幕保护膜与智能手机一样无处不在，通常由钢 化玻璃和聚合物衬底组成。每当寻找一款手机膜时， 总是会想：哪一种会更好呢？ 所有产品声称具有相同的硬度和耐磨性能，但是抗磨 损性能是否真的相似? 造成划痕或磨损的主要原因是金属物体，如钥匙，或 者灰尘，包括沙粒(石英)。这些物质对手机保护膜的 损害最大。 测试问题 手机屏幕保护膜（接下来简称为屏保）可以在有灰尘 的情况下被滑动多次，也可以与损坏或磨损手机屏幕 的物体一起存放。 屏保通常作为保护智能手机的“牺牲层”，其使用寿 命要求也较高。由于市面上的这些产品声称具有相似 的抗磨性，本报告旨在测试不同品牌的产品，以评估 其耐磨性能是否与声称的性能一致。为了模拟屏保所受的损伤，本测试主要关注两个因 素：沙粒和钥匙。用半径从10到100微米的微凸体来 表示沙粒。本试验使用具有3个不同齿半径的钥匙， 并用共聚焦显微镜对齿进行测量。 测试方法 表面表征 第一步是选取合适半径划痕头来等效钥匙表面。通过 使用Rtec Instruments的三维轮廓仪对钥匙的3个不 同齿进行成像，并测量齿边缘的半径(图2)。 磨损测量： 为了模拟不同表面与屏保的接触，使用不同半径的金 刚石划痕头沿着样品表面反复划动，形成的磨痕符合 ASTM G133。恒定的法向力通过划痕头尖端施加到表 面，来模拟屏保表面所受的力。 可以在固定的时间间隔内对整个磨痕成像，得到磨损 量随时间变化的趋势。当观测到磨痕中出现材料剥落 时，试验终止。磨痕过程中可记录多个信号，帮助研 究人员分析材料失效的形式。 测试条件 使用三维轮廓仪共聚焦50X镜头对钥匙齿扫描成像， 进一步分析并决定划痕试验中使用的划痕头半径。 使用SMT-5000在三种不同的钢化玻璃屏保上进行简单 线性往复磨损试验，产生磨痕(图3)。使用两种不同 尺寸的金刚石划痕头分别来模拟沙粒(半径为20微米) 和钥匙(半径为100微米)。 通过划痕头尖端施加的法向载荷模拟真实工况下屏保 所受的力。 每300次循环试验后，对整个磨痕进行共焦成像。最 后，在1500次循环试验后，测量并比较不同样品的磨 损量。 测试结果 划痕头半径选择： 对钥匙三个齿进行成像，包括角度和半径。如图4所 示，在齿横截面的两个垂直方向上进行分析。通过计算，钥匙齿平均半径值为102.7微米，因此可以 使用半径为100微米的金刚石划痕头进行测试。磨损研究： 线性往复试验往往会经历三个磨损阶段。第一阶段是 经过前几百个循环测试后，在材料中形成凹槽。第二 个阶段是在磨痕或磨痕的末端出现赫兹裂纹。最后阶 段，裂纹延伸，材料产生剥离，完全失效。 结论 在报告中，SMT-5000对智能手机的钢化玻璃屏幕进行 抗划性能测试。SMT-5000也可以通过遵循ASTMG133或 其他相关标准，对钢化玻璃进行摩擦磨损测试，以进 一步分析和研究此类材料。 在不同时间间隔采集的图像提供了材料失效过程的信 息。通过共焦图像，可以计算体积和面积，简化了分 析过程。 尽管这三种不同的屏保声称具有相似的性能，划痕测 试可清晰分辨样品耐磨性能和抗断裂性能的差异。

激光器的一个基本优势是能够在单个光学模式中产生大量光子，但由于称为空间空穴燃烧的不稳定性机制，这只能在一小部分设备中实现。在这里，我们利用受激散射增益介质的空间无空穴燃烧特性，在普通驻波腔中演示了单纵模（SLM）操作。在不使用额外的模式选择元件的情况下，展示了具有多瓦特电平输出功率和80MHz频率稳定性的连续波金刚石拉曼振荡器。通过考虑斯托克斯功率与增益介质中热引起的光程长度变化的耦合，来解决模式稳定性问题。该结果预示着一种新的方法可以极大地扩展SLM激光源的功率和波长范围，并具有在强度噪声和亚肖洛-汤森线宽中实现亚泊松的潜在优势。

氮化铝，共价键化合物，是原子晶体，属类金刚石氮化物、六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，无毒，呈白色或灰白色。会对水质造成一定危害，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。为了对氮化铝中的金属元素进行检测，寻找一种合适的微波消解方法对其进行前处理，有利于后续AAS、ICP、ICP-MS等检测设备对样品中金属元素含量的快速准确测定。

使用DAOS可以在进行可视观察的同时，使ATR晶体与样品紧密接触 ，获得良好的红外光谱。另外，在分析时使用异物数据库，可以轻松地进行定性。

近几年，液晶显示器得到广泛应用，背光模组是此类显示器中的重要部件，本文介绍了使用红外显微镜法测定液晶显示器背光模组中微小异物的方法。液晶显示器属于被动元件，本身无发光能力，必需在显示器背部设置背光照明模组。背光模组的质量控制是液晶显示器生产中的重要环节，如背光模组在生产阶段引入异物，将影响到液晶显示器的品质。在品质管理上重要的微小异物分析中，红外显微镜是简便有力的分析工具。微小异物经取出后用高压金刚石压薄或压碎，使用红外显微镜的透射模式测定异物样品的红外光谱图，经红外谱库搜索后，给出异物的定性结果，由此可以追溯异物的来源。

碳化硼，别名黑钻石，分子式为B4C，通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一（其他两种为金刚石、立方相氮化硼），用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。不受热氟化氢和硝酸的侵蚀，溶于熔化的碱中，不溶于水和酸。由于制备手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，导致硼碳比在很大的范围内变化而不影响其晶体结构，这往往导致其理化性能的降低。这种缺陷往往难以通过粉末衍射分辨，常常需要化学滴定以及能量损失谱确定。为了对其成分进行分析，采用微波消解的方法进行前处理，本方法消解迅速，酸用量少，酸雾污染小，有利于后续对痕量元素的准确快速测定。

本实验所提供的解决方案，包括iS5傅里叶变换红外光谱仪，iD5金刚石衰减全反射附件，以及OMNICSpecta混合物分析软件为儿童玩具中的增塑剂检测提供了一个简单易学，快速可靠的检测手段，无需成为红外专家就能轻松驾驭实验过程，无需任何样品前处理，在2分钟内可直接获得答案。

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