溫柔的雛田醬 作品

第432章 材料科學與納米技術實驗室

材料科學與納米技術實驗室

 一、《實驗室佈局》

 (一)【樣本製備與預處理區】

 1. 〖位置與功能〗:

 位於實驗室入口附近,是實驗材料的準備區域,為後續的原子層沉積和納米材料研究提供高質量的樣本。

 2. 〖佈局細節〗:

 <樣本接收站>:

 設有氣密的樣本傳遞艙,確保外部樣本在無汙染的情況下進入實驗室。

 傳遞艙內配備紫外線消毒燈和氣體淨化裝置,對樣本進行初步消毒和淨化。

 旁邊設有樣本登記終端,詳細記錄樣本來源、類型、純度等信息。

 <預處理工作臺>:

 臺上放置各種工具,如高精度鑷子、手術刀、微鑽等,用於處理不同形態的樣本,如塊狀、片狀或粉末狀材料。

 配備有超聲清洗器,利用超聲波振動去除樣本表面的雜質。

 還有小型離心機,用於分離樣本中的不同相或去除懸浮雜質。

 此外,有樣本乾燥箱,可對清洗後的樣本進行乾燥處理,確保樣本的乾燥度符合實驗要求。

 <樣本儲存區>:

 包括不同類型的儲存設備。常溫儲存架用於存放對環境條件不太敏感的樣本,其結構設計為多層開放式,便於分類存放和取用。

 冷藏櫃(溫度控制在 2 - 8c)用於保存一些對溫度有一定要求的有機材料或生物樣本。

 對於特殊的高活性或易氧化樣本,設有惰性氣體保護的儲存櫃,內部充入氬氣等惰性氣體,防止樣本與空氣中的氧氣或水分發生反應。

 (二)【原子層沉積設備區】

 1. 〖位置與功能〗:

 是實驗室的核心區域之一,通過原子層沉積技術在原子級別精確控制材料生長和沉積,製備納米薄膜材料。

 2. 〖佈局細節〗:

 <原子層沉積系統>:

 由多個獨立的原子層沉積設備組成,這些設備根據不同的實驗需求,可實現不同材料的沉積和不同的沉積參數設置。

 每個原子層沉積設備都配備有高精度的氣體輸送系統,能夠精確控制前驅體氣體的流量和脈衝時間。

 反應室採用特殊的耐高溫、耐腐蝕材料製成,內部保持超高真空環境,以確保原子層沉積過程的純淨性。

 反應室周圍環繞著加熱和冷卻裝置,可精確控制反應溫度,溫度範圍從低溫(-100c)到高溫(1000c),滿足各種材料沉積的溫度要求。

 <前驅體儲存與供應區>:

 存放著各種原子層沉積所需的前驅體材料,這些前驅體儲存在特殊的密封容器中,根據其化學性質和穩定性,有的需要在低溫、避光條件下保存。

 儲存區設有專門的氣體輸送管道,將前驅體氣體輸送到原子層沉積設備的氣體輸送系統中。

 同時,配備有氣體淨化和質量監測設備,確保前驅體氣體的純度和質量符合沉積要求,防止雜質氣體對沉積過程的干擾。

 <過程監控與控制系統>:

 在原子層沉積設備附近設有監控控制檯,通過電腦軟件實時監控沉積過程中的各種參數,如氣體流量、反應室壓力、溫度等。

 控制系統可以根據預設的沉積程序,精確控制每個沉積週期的各個步驟,包括前驅體脈衝、吹掃、反應等時間和順序。

 同時,有數據記錄和存儲系統,將每次沉積實驗的數據詳細記錄下來,方便後續的分析和研究。

 (三)【納米材料表徵中心區】

 1.〖位置與功能〗:

 專注於利用先進的儀器對納米材料的結構、形貌和性能進行全面深入的分析。

 2. 〖佈局細節〗:

 <掃描隧道顯微鏡實驗室>:

 放置有高分辨率的掃描隧道顯微鏡(stm),它被安裝在一個具有良好減震和電磁屏蔽功能的平臺上,以減少外界環境對顯微鏡成像的干擾。

 stm 周圍有專門的樣品製備和加載區域,研究人員在這裡將納米材料樣本小心地放置在顯微鏡的樣品臺上。

 同時,配備有高精度的掃描控制器和數據採集系統,能夠在原子尺度上對納米材料表面的電子態進行成像和測量,獲取材料的表面形貌、原子排列等信息。

 <原子力顯微鏡實驗室>:

 擁有多臺原子力顯微鏡(Afm),根據不同的測量模式(如接觸模式、非接觸模式、輕敲模式等)配備有相應的探針。

 Afm 放置在穩定的實驗臺上,周圍有清潔的操作環境,防止灰塵等雜質影響測量結果。每個 Afm 都連接到計算機控制系統,通過軟件實現對掃描區域、掃描速度、力反饋等參數的精確控制。

 利用 Afm 可以測量納米材料的表面形貌、粗糙度、硬度等物理性質,還可以研究材料表面的分子間作用力。

 <其他表徵設備區>:

 除了 stm 和 Afm,還配備有多種其他的納米材料表徵儀器。

 例如,x 射線光電子能譜儀(xps)用於分析納米材料表面的元素組成和化學價態;透射電子顯微鏡(tem)可以觀察納米材料的內部結構和晶格缺陷;拉曼光譜儀用於研究納米材料的分子振動模式和晶體結構。

 這些儀器各自放置在獨立的實驗室或儀器室內,周圍有相應的樣品製備和數據處理區域,確保儀器的正常運行和測量結果的準確性。

 (四)【納米材料應用研發區】

 1. 〖位置與功能〗:

 針對納米材料在電子、能源、醫療等領域的應用展開研究,開發新型的納米傳感器、納米電池、納米藥物載體等。