留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

涂硼中子探测器用B4C薄膜的应力和粘附力研究

冯秦旭 齐润泽 李文斌 倪航剑 黄秋实 张众 王占山

冯秦旭, 齐润泽, 李文斌, 倪航剑, 黄秋实, 张众, 王占山. 涂硼中子探测器用B4C薄膜的应力和粘附力研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 68-74. doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
引用本文: 冯秦旭, 齐润泽, 李文斌, 倪航剑, 黄秋实, 张众, 王占山. 涂硼中子探测器用B4C薄膜的应力和粘附力研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 68-74. doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
Feng Qinxu, Qi Runze, Li Wenbin, Ni Hangjian, Huang Qiushi, Zhang Zhong, Wang Zhanshan. Stress and adhesion of B4C films for boron-coated neutron detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S2): 68-74. doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
Citation: Feng Qinxu, Qi Runze, Li Wenbin, Ni Hangjian, Huang Qiushi, Zhang Zhong, Wang Zhanshan. Stress and adhesion of B4C films for boron-coated neutron detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S2): 68-74. doi: 10.3788/IRLA201948.S217001

涂硼中子探测器用B4C薄膜的应力和粘附力研究

doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
基金项目: 

国家自然科学基金(61621001)

详细信息
    作者简介:

    冯秦旭(1994-),男,硕士生,主要从事中子多层膜方面的研究。Email:1631912@tongji.edu.cn

  • 中图分类号: O434

Stress and adhesion of B4C films for boron-coated neutron detectors

  • 摘要: 涂硼中子探测器作为3He中子探测器的替代技术,已经成为了当今研究的焦点。对于涂硼中子探测器而言,B4C薄膜的应力需要减小,与铝基底间的粘附力需要增大。为了增大B4C薄膜与铝基底间的粘附力,该实验使用直流磁控溅射技术在不使用基底加热的前提下制备应力较小的B4C薄膜,同时在铝基底和B4C薄膜之间添加Mg-Al合金层。该实验主要研究了沉积过程中溅射气压对B4C薄膜应力的影响,以及Mg-Al合金层及其溅射气压和厚度对B4C薄膜粘附力的影响。实验结束后采用扫描电镜和透射电镜对薄膜的微观结构进行了表征和分析。实验结果表明,当沉积过程中溅射气压增大时,B4C薄膜的应力减小并趋于稳定。超薄多孔的Mg-Al合金层与B4C、Al2O3有着明显的反应,能够在不使用基底加热的前提下有效地增大B4C薄膜与铝基底间的粘附力。
  • [1] Lacy J L, Athanasiades A, Sun L, et al. Boron coated straw detectors as a replacement for 3He[C]//Nuclear Science Symposium Conference Record (NSS/MIC), 2009 IEEE, 2009.
    [2] Miller T R, Beversdorf L, Chaston S D, et al. Resistive plate chamber for thermal neutron detection[J]. Nuclear Instrument and Methods in Physics Research B, 2004, 213(6):284-288.
    [3] Azizov E, Barsuk V, Begrambekov L, et al. Boron carbide (B4C) coating. Deposition and testing[J]. Journal of Nuclear Materials, 2015, 463(1):792-795.
    [4] Xiang Qing, Zhang Daixiong, Qin Jirao. Catholic electrophoretic deposition of nano-B4C coating[J]. Materials Letters, 2016, 176:127-130.
    [5] Cai Chen. The theoretical simulation and experimental test of Boron-Coated Straw-Tube neutron detectors[D]. Beijing:Tsinghua University, 2014. (in Chinese)
    [6] Murashkin M Y, Sabirov I, Sauvage X, et al. Nanostructured Al and Cu alloys with superior strength and electrical conductivity[J]. Journal of Materials Science, 2016, 51(1):33-49.
    [7] Hoglund C, Birch J, Andersen K, et al. B4C thin films for neutron detection[J]. Journal of Applied Physics, 2012, 111(10):778.
    [8] Strmer M, Siewert F, Sinn H, et al. Preparation and characterization of B4C coatings for advanced research light sources[J]. Journal of Synchrotron Radiation, 2016, 23(1):50-58.
    [9] Leng Jian, Ji Yiqin, Liu Huasong, et al. Influence of thermal annealing on mechanical and thermoelastic characteristics of SiO2 films produced by DIBS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(6):0621002. (in Chinese)
    [10] Han Zenghu, Li Geyang, Tian Jiawen, et al. Microstructure and mechanical properties of boron carbide thin films[J]. Materials Letters, 2002, 57(4):899-903.
    [11] Kulikovsky V, Vorlicek V, Bohac P, et al. Mechanical properties and structure of amorphous and crystalline B4C films[J]. Diamond and Related Materials, 2009, 18(1):27-33.
    [12] Wormington M, Panaccione C, Matney K M, et al. Characterization of structures from X-ray scattering data using genetic algorithms[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society A Mathematical Physical Engineering Sciences, 1999, 357(357):2827-2848.
    [13] Kendall K, Thin-film peeling-the elastic term[J]. Journal of Physics D:Applied Physics, 1975, 8(13):1449-1452.
    [14] Tang Jinfa, Gu Peifu, Liu Xu, et al. Modern Optical Thin Film Technology[M]. Hangzhou:Zhejiang University Press, 2007. (in Chinese)
    [15] Fick A. Ueber diffusion[J]. Annalen Der Physik, 2006, 170(1):59-86.
  • [1] 张业奇, 王贞福, 李特, 陈琅, 张佳晨, 吴顺华, 刘嘉辰, 杨国文.  双应力交叉步进加速退化试验下大功率半导体激光器寿命预测方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220592-1-20220592-10. doi: 10.3788/IRLA20220592
    [2] 田笑含, 张江风, 张晓玲, 孟庆端.  隔离槽对锑化铟探测器芯片断裂的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210599-1-20210599-5. doi: 10.3788/IRLA20210599
    [3] Guo Ming, Zhang Yongxiang, Zhang Wenying, Li Hong.  Thermal damage of monocrystalline silicon irradiated by long pulse laser . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305002-0305002-9. doi: 10.3788/IRLA202049.0305002
    [4] 余霞, 王家秋, 张彬.  薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
    [5] 杨智, 汪敏强, 张妙, 窦金娟.  全无机钙钛矿纳米晶薄膜光电探测器 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 920007-0920007(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0920007
    [6] 卜笑庆, 张锦龙, 潘峰, 刘华松, 樊荣伟.  HfO2-SiO2混合膜力学性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0921001
    [7] 鞠恒, 林成新, 张佳琪, 刘志杰.  Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层残余应力模拟与测量 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017009-1017009(10). doi: 10.3788/IRLA201777.1017009
    [8] 刘小龙, 肖靖, 何敏, 肖剑波.  薄膜光探测器绑定点的几何设计与仿真分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 820003-0820003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0820003
    [9] 卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆.  感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
    [10] 余少伟, 裴丽, 温晓东, 刘超, 李超.  基于环行腔光纤激光器的应力传感器 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 222004-0222004(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0222004
    [11] 贺锋涛, 曹金凤, 王晓琳, 朱玉晗, 左波, 王静.  基于激光散斑的应力传感系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3729-3733.
    [12] 李春艳, 吴易明, 高立民, 陆卫国.  磁光调制法测量玻璃内应力 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 911-916.
    [13] 胡小英, 刘卫国, 段存丽, 蔡长龙, 关晓.  GaAs/Al0.3Ga0.7As 量子阱红外探测器光谱特性研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2305-2308.
    [14] 杨光, 丁林林, 王向明, 王华明, 钦兰云.  扫描路径对激光修复钛合金残余应力与变形的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2926-2932.
    [15] 张兴权, 左立生, 余晓流, 戚晓利, 黄志来, 王彪, 段仕伟.  强激光诱导的应力波在靶板中衰减特性数值模拟 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 681-686.
    [16] 周炜, 欧阳程, 吴敬, 高艳卿, 黄志明.  锰钴镍铜氧薄膜红外探测器制备与性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1073-1079.
    [17] 李强, 黄泽铗, 徐雅芹, 张凌云, 史骥, 王智.  基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1630-1636.
    [18] 樊烨, 肖光宗, 张斌.  四频差动激光陀螺中水晶片在应力作用下的光学性质 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1198-1203.
    [19] 冯英翘, 万秋华, 孙莹, 赵长海, 杨守旺.  小型光电编码器的高分辨力细分技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1825-1829.
    [20] 刘华松, 傅翾, 王利栓, 姜玉刚, 冷健, 庄克文, 季一勤.  离子束溅射参数与Ta2O5薄膜特性的关联性 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1770-1775.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  534
  • HTML全文浏览量:  127
  • PDF下载量:  31
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-11
  • 修回日期:  2019-05-21
  • 刊出日期:  2019-09-30

涂硼中子探测器用B4C薄膜的应力和粘附力研究

doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
    作者简介:

    冯秦旭(1994-),男,硕士生,主要从事中子多层膜方面的研究。Email:1631912@tongji.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金(61621001)

  • 中图分类号: O434

摘要: 涂硼中子探测器作为3He中子探测器的替代技术,已经成为了当今研究的焦点。对于涂硼中子探测器而言,B4C薄膜的应力需要减小,与铝基底间的粘附力需要增大。为了增大B4C薄膜与铝基底间的粘附力,该实验使用直流磁控溅射技术在不使用基底加热的前提下制备应力较小的B4C薄膜,同时在铝基底和B4C薄膜之间添加Mg-Al合金层。该实验主要研究了沉积过程中溅射气压对B4C薄膜应力的影响,以及Mg-Al合金层及其溅射气压和厚度对B4C薄膜粘附力的影响。实验结束后采用扫描电镜和透射电镜对薄膜的微观结构进行了表征和分析。实验结果表明,当沉积过程中溅射气压增大时,B4C薄膜的应力减小并趋于稳定。超薄多孔的Mg-Al合金层与B4C、Al2O3有着明显的反应,能够在不使用基底加热的前提下有效地增大B4C薄膜与铝基底间的粘附力。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回