厚度对Ni-Nb薄膜结构和光学性能的影响
Modern Physics 现代物理, 2018, 8(4), 198-203
Published Online July 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/6c14191561.html,/journal/mp
https://https://www.360docs.net/doc/6c14191561.html,/10.12677/mp.2018.84023
Influence on the Structure and Optical
Properties of Ni-Nb Thin Films Based on
Thickness
Hengxi Cui1, Yi Wei1, Yongliang Chen2, Xuan Zhang2, Jie Gao2, Jianmin Song2*
1Baoding No. 1 Middle School, Baoding Hebei
2Agricultural University of Hebei College of Science, Baoding Hebei
Received: Jul. 2nd, 2018; accepted: Jul. 17th, 2018; published: Jul. 24th, 2018
Abstract
Ni-Nb films with 70 nm, 140 nm and 210 nm in thickness were fabricated on glass substrates by off-axis magnetron sputtering. The optical properties, crystal structure and surface morphology of the films were characterized by UV VIS spectrophotometer, X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). The XRD results show that the Ni-Nb film is amorphous. The AFM images show that the Ni-Nb films have uniform and dense microstructure with mean roughness of 1.70 nm. The projection and reflectance spectra indicate that Ni-Nb thin film with 140 nm exhibits ex-cellent optical properties.
Keywords
Bias Magnetron Sputtering, Optical Property, Ni-Nb Thin Film
厚度对Ni-Nb薄膜结构和光学性能的影响
崔恒煕1，魏一1，陈永亮2，张轩2，高洁2，宋建民2*
1保定市第一中学，河北保定
2河北农业大学理学院，河北保定
收稿日期：2018年7月2日；录用日期：2018年7月17日；发布日期：2018年7月24日
摘要
采用偏轴磁控溅射法在玻璃基底上制备了70 nm、140 nm和210 nm厚度的Ni-Nb薄膜。利用紫外-可见*通讯作者。
崔恒熙等
分光光度计、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的光学特性，晶体结构和表面形貌进行了表征与分析。投射和反射光谱表明140 nm厚度的Ni-Nb薄膜具有优异的光学性能。XRD结果表明Ni-Nb薄膜为非晶态结构。AFM图片显示出Ni-Nb薄膜均匀致密，均方粗糙度仅为1.70 nm。
关键词
偏轴磁控溅射法，光学性能，镍-铌薄膜
Copyright ? 2018 by authors and Hans Publishers Inc.
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1. 前言
光学薄膜由于其具有反射、减反射和光谱调控等特性，可被广泛应用于光电子学，光学工程和现代建筑等领域，现已引起了诸多科研工作者的关注[1] [2] [3]。光学薄膜通过反射和减反射功能，可将不同波段的光束按照要求折转到空间各个方位或将光束在界面的损耗减少到极致，从而实现光学系统的设计。现代建筑中，传统门窗玻璃的传热系数比墙体壁高出很多，导致建筑物能耗较大，考虑到节能与环保因素，具有可见光透过率大和红外反射系数小，且同时满足建筑采光、装饰和防光污染等要求的低辐射镀膜玻璃被广泛采用[4] [5]。低辐射镀膜玻璃构架一般为MO x/Ag/MO x/玻璃，中间层贵金属Ag作为功能膜，可以有效地降低通过玻璃的热辐射[6] [7]。目前，为了降低功能薄膜材料的成本和提高生产效率，许多新型的膜层材料被引入，其中Ni-Nb基薄膜为理想功能材料之一[8] [9]。Ni-Nb是一种二元复合薄膜材料，具有抗高温氧化性、高硬度、耐腐蚀、较好的膜基结合力和低的表面粗糙度等性能，现已被广泛应用于电力、石油以及航天航空等领域[10] [11] [12]。然而国内外对Ni-Nb薄膜的研究主要集中于Ni或Nb基多元膜、复合薄膜和多层复合膜的结构和性能的探讨，关于Ni-Nb薄膜光学性能的报道较少。除了膜材料外，镀膜方法和膜层设计也是影响低辐射镀膜玻璃性能的重要因素。目前，玻璃基制备薄膜的物理方法主要包括溶胶-凝胶法[13]、脉冲激光沉积法(PLD) [14]和磁控溅射法(MS) [15]等。磁控溅射法具有溅射工艺重复性好，薄膜质量高，与基片结合较好，膜厚可控等诸多优点，现已成为了沉积高质量金属薄膜及其他氧化物薄膜的主流工艺之一。本文采用偏轴磁控溅射法，在玻璃和单晶硅衬底上，制备了不同厚度的Ni-Nb薄膜，研究了厚度对Ni-Nb镀膜玻璃光学性能的影响。旨在采用新材料、新工艺得到性能更加优越的光学薄膜，探索新的膜系结构，为进一步提高低辐射玻璃的光学性能提供实验数据。
2. 实验
2.1. 样品制备
采用偏轴磁控溅射法在玻璃和单晶硅基底上分别制备了70 nm、140 nm和210 nm厚度的Ni-Nb薄膜，具体步骤如下：
1) 基片准备。将尺寸25*25*5 mm的玻璃及10*10*0.5 mm单晶Si基片先后放入高纯丙酮和无水乙醇中，利用超声波清洗10 min，以此去除基片表面的污染，然后将基片迅速放入磁控溅射实验仪的真空腔中。
2) 偏轴磁控溅射法在玻璃和硅基片上生长Ni-Nb薄膜。利用机械泵和分子泵将放入基片的磁控溅射仪腔体中的内背底真空度抽至5.0 × 10?4Pa以下；打开流量计和进气阀使腔体充入高纯氩气，调节流量
崔恒熙 等
计设置流量为50 sccm ，调节闸板阀，使腔体中压强保持在2 Pa ；调节直流电源功率旋钮，保持功率为15 W ；温度保持为室温；为了去除靶材表面的污染物，高纯(99.99%) Ni-Nb 靶材预溅射10 min ，然后正式溅射。溅射过程中，靶衬夹角保持约45?，间距为55 mm 。
3) 将制备好的试样从真空室取出，编号封装于干燥器内，以待进行各项性能的检测。
2.2. 样品表征
采用台阶仪(Bruker)测试样品的薄膜厚度。采用紫外分光光度计测试样品的光学性能。采用丹东DX-2500型X 射线衍射仪(Cu K α辐射，管压为40 kV ，电流为25 mA)对样品进行结构分析。采用AFM (Bruker)原子力显微镜对NBT 薄膜表面形貌进行测量。
3. 结果及分析
3.1. Ni-Nb 薄膜的光学性能
玻璃和Si 基片上制备Ni-Nb 薄膜工艺参数如表1所示。
通过以上工艺参数在玻璃和单晶硅基底上分别制备了70 nm 、140 nm 和210 nm 厚度的Ni-Nb 薄膜。首先对不同厚度的Ni-Nb 薄膜进行了光学性能测试，如图1所示。图1表示不同Ni-Nb 靶溅射时间下制备的样品的可见光透过率曲线。其中A1为未生长Ni-Nb 薄膜的玻璃基片的透过率曲线，透光率为92%。A2、A3和A4样品分别表示生长Ni-Nb 薄膜厚度70、140和210 nm 的镀膜玻璃。对比图1中曲线可以看出，镀膜后的样品透过率均有所降低，且A3样品比A4样品可见光透过率大，这可能是由于随着薄膜厚度的增加，漫反射的作用越来越大造成的结果。此外，由A3样品曲线可以看出，在波长550 nm 处可达87.2%。紫外(320 nm~400 nm 波段)吸收率最高达到87%，红外(760 nm~800 nm 波段))吸收率最高 Table 1. Samples prepared at different sputtering times
表1. 不同溅射时间下制备的样品
样品
Ni-Nb 溅射时间(min) Ni-Nb 溅射功率(W) Ar 气流量(sccm) 靶衬间距(mm) 溅射压强(Pa) 溅射温度
A1
0 15 50 550 2 室温 A2
30 A3
60 A4 90
Figure 1. The visible light transmission of the samples with different Ni-Nb film thickness
图1. 不同Ni-Nb 薄膜厚度样品的可见光透过率曲线
崔恒熙等
为25.3%。表明当Ni-Nb靶溅射功率为15 W，氩气流量为50 sccm，溅射时间为60 min时获得的140 nm Ni-Nb镀膜玻璃具有优异的光学性能。
为了进一步研究Ni-Nb镀膜玻璃对紫外和红外反射程度，对140 nm Ni-Nb镀膜玻璃进行了240 nm~2600 nm光波段的反射扫描，结果如图2所示。图2曲线表明，在紫外区，薄膜对紫外光的反射率先增大后减小，380 nm附近具有最大反射值，约为23%，造成此结果的原因可归结为：380 nm紫外光线在Ni-Nb薄膜界面处发生干涉现象，当Ni-Nb薄膜厚度为140 nm时接近于薄膜干涉相消的条件。可见光波段，整体反射率较低，550 nm附近仅为7.5%。红外波段整体反射率较大，趋势与紫外波段相似，反射率也为先增加后减小，在990 nm附近处具有大反射率，为18.5%。由此可以看出，我们制备的140 nm Ni-Nb 镀膜玻璃具有较好的可见光透射率，并对红外和紫外波段具有相对较大的反射率。
3.2. Ni-Nb薄膜的结构与形貌表征
图3为用X射线衍射法对Ni-Nb薄膜微观结构进行检测的XRD图谱。所测样品A3的制备参数为室温条件下，Ni-Nb靶溅射功率为15 W，氩气流量为50 sccm，溅射时间为60 min。由图3可知，除了Si (004)的基片峰外，未出现Ni-Nb薄膜的衍射峰，表明在室温，Ni-Nb靶溅射功率为15 W，氩气流量为50 sccm，溅射时间为60 min条件下，制备的140 nm厚度的Ni-Nb薄膜为非晶态结构。本实验中，为了Ni-Nb薄膜易于形成非晶态，制备方法采用常温偏轴磁控溅射法。原因归结于，低温条件下溅射出的Ni-Nb粒子在薄膜的体内和表面扩散能力较低，利于形成细小非晶态薄膜组织。此外，薄膜结晶与基片取向存在一定的关联，采用非晶态的玻璃基体更易趋向于非晶态结构；而且Ni-Nb薄膜中存在Ni和Nb两种沉积原子，两种原子的尺寸不同也会使薄膜倾向于非晶结构。这种薄膜非晶态结构，使其体内及表面分布均匀，可以有效减少薄膜中过多的缺陷，利于减小表面和体内散射，促使薄膜的可见光透过率增加。
表面粗糙度和厚度对薄膜的机械性能有重要的影响，因而Ni-Nb薄膜作为低辐射玻璃的介质层，应在保证较高的可见光透过率的前提下，尽可能的降低表面粗糙度。均方根粗糙度是均方平均数，更能准确反映薄膜粗糙度的综合情况。图4为A3样品的AFM表面及三维图。由AFM得出140 nm Ni-Nb镀膜玻璃的试样A3表面均方根粗糙度仅为1.70 nm，表明Ni-Nb薄膜均匀致密，具有非常好的平整度。进一步通过AFM三维图可以看出，Ni-Nb薄膜缺陷较少。以上优点有利于降低薄膜的散射和反射效应，使其具有较高的可见光透过率。同时，Ni-Nb薄膜具有均匀、致密、连续、膜基结合力高等特点，因此，将其应用于低辐射镀膜玻璃的介质层可以有效的提高低辐射镀膜玻璃的可异地加工性能和化学稳定性。
Figure 2. The reflectance spectrum of A3 sample
图2. A3样品的反射图谱
崔恒熙 等
Figure 3. The XRD spectrum of the A3 sample
图3. A3样品的XRD 图谱
Figure 4. The AFM diagram of the A3 sample
图4. A3样品的AFM 图
4. 结论
本实验采用偏轴磁控溅射法制备了Ni-Nb 低辐射薄膜玻璃，研究了制备参数对薄膜光学性能的影响，采用XRD 、AFM 、紫外可见分光光度计和台阶仪对Ni-Nb 薄膜的结构和性能进行了研究，结果表明，当工艺参数为Ni-Nb 靶功率15 W ，氩气流量50 sccm ，溅射时间60 min 时，制备的140 nm Ni-Nb 薄膜，具有较好的光学性能，且Ni-Nb 薄膜为非晶态；均方粗糙度为1.70 nm ；在波长为550 nm 处的可见光透过率为87.2%；紫外(320 nm~400 nm 波段)吸收率最高达到87%，红外(760 nm~800 nm 波段))吸收率最高为25.3%；紫外波段，380 nm 附近具有最大反射值，约为23%；红外波段，990 nm 附近处具有大反射率，约为18.5%，具有一定的节能效果。本论文旨在采用新材料、新工艺得到性能更加优越的光学薄膜，探索新的膜系结构，为进一步提高低辐射玻璃的光学性能提供实验数据。
基金项目
河北农业大学基金项目资助(ZD20160614，2017090)。
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光学薄膜技术第三章 薄膜制造技术上课讲义
光学薄膜技术第三章薄膜制造技术
第三章薄膜制造技术 光学薄膜可以采用物理汽相沉积（PVD)和化学液相沉积（CLD)两种工艺来获得。CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染，已很少使用。 PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。 PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。 制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识 用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发），并使它们在其他位置重新结合或凝聚。 在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题： ①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难 以制得均匀平整的薄膜； ②空气分子进入薄膜而形成杂质； ③空气中的活性分子与薄膜形成化合物； ④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反 应形成化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。 因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出 去，这个过程称为抽气。空气压力低于一个大气压 的状态称为真空，而把产生真空的装置叫做真空泵，抽成真空的容器叫做真空室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。制作薄膜最重要的装备是真空设备．
真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。二者真空度不同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同的，但所用的真空泵和真空阀不同，而且用于真空室和抽气系统的材料也不同，下图是典型的高真空设备的原理图，制 作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高真 空设备没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空 气的流动性，超高真空设备不太使用管子，多数将超 高真空用的真空泵直接与真空室连接，一般还要装上 辅助真空泵（如钛吸气泵）来辅助超高真空泵。 3.1 高真空镀膜机 1.真空系统 现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的真空镀膜，基本都是在高真空中进行的。 先进行(1)然后进行(2)。因为所有的（超）高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作，而且在高真空泵（如油扩散泵）中，要把空气之类的分子排出，就必须使排气口的气体压力降低到一定程度。 小型镀膜机的真空系统 低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱
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光学材料特性
光学材料特性表：
常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物 密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度： 熔点（或粘流温度）： 马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)： 比热J/kgK： 导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢
耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响 日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-聚碳酸酯PC 密度(kg/m3)：1.2 ×10E3 nD ν：1.586(25) 29.9 透过率(%)：80～90 吸水率(%)：23CRH50% 0.15 水中0.35 玻璃化温度：149 熔点（或粘流温度）：225～250(267) 马丁耐热：116～129 热变形温度：132～141(4.6×105Pa) 132138(18.5×105Pa) 线膨胀系数：6×10-5 计算收缩率(%)：0.5～0.7 比热J/kgK：1256 导热系数W/m K：0.193 燃烧性m/min：自熄 耐酸性及对盐溶液的稳定性：强氧化剂有破坏作用，在高于60水中水解，对稀酸，盐，水稳定 耐碱性：强碱溶液，氨和胺类能腐蚀和分解，弱碱影响较轻 耐油性：对动物油和多数烃油及其酯类稳定 耐有机溶剂性：溶于氯化烃和部分酮，酯及芳香烃中，不溶于脂肪族，碳氢化合物，醚和醇类 日光及耐气候性：日光照射微脆化 常用光学塑料-烯丙基二甘碳酸酯CR39 密度(kg/m3)：25 1.32×10E3 nD ν：1.498 53.6～57.8 透过率(%)：92 吸水率(%)：0.2 24h 25 玻璃化温度：
光学薄膜技术第三章--薄膜制造技术
第三章薄膜制造技术 光学薄膜可以采用物理汽相沉积（PVD)和化学液相沉积（CLD)两种工艺来获得。CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染，已很少使用。 PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。 PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。 制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识 用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几 个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发），并使它们在其他位置重新结合或凝聚。 在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题： ①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜； ②空气分子进入薄膜而形成杂质； ③空气中的活性分子与薄膜形成化合物； ④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。 因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去，这个 过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空， 而把产生真空的装置叫做真空泵，抽成真空的容器叫做真空 室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。制作 薄膜最重要的装备是真空设备． 真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。二 者真空度不同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的，但所用的真空泵和真空阀不同，而且用于真空室和抽气 系统的材料也不同，下图是典型的高真空设备的原理图，制 作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高真空设备 没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性， 超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵（如钛吸气泵） 来辅助超高真空泵。 3.1 高真空镀膜机 1.真空系统 现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的 真空镀膜，基本都是在高真空中进行的。 先进行(1)然后进行(2)。因为所有的（超）高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作， 而且在高真空泵（如油扩散泵）中，要把空气之类的分子排出，就必须使排气口的气体压力降低到一定程 度。 小型镀膜机的真空系统 低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱
左手材料及其光学特性
左手材料及其光学特性 作者：郭嘉琛 论文摘要：左手材料是一种人工制备的具有亚观结构的材料，因为其独特的电磁学特性，在很多方面都具有潜在的应用价值。本文简要介绍了左手材料在完美透镜、一维光子晶体、薄板波导等方面的研究进展，对其理论研究和实验结果进行了评述，并探讨了其发展前景。关键词：左手材料光子晶体薄板波导 1.概论 1.1 一左手材料的完美透镜作用：右手材料制成的光学透镜具有一些局限性，如其最大分辨率受制于电磁波的波长，而左手材料制成的透镜可以实现对消逝波(evanescentwaves)的成像，因此它突破了传统透镜的最大分辨率受制于电磁波波长的局限，被称之为完美透镜。Veselago的理论研究表明：理想的无损耗的且介电常数￡=-1，磁导率u =-1的左手材料薄板对传播波(远场)具有二次聚焦作用，而Pendry对此的进一步研究表明，左手材料薄板对消逝波(近场)也具有二次汇聚作用，因此，Pendry提出左手材料薄板可用来制作完美透镜，它可实现对消逝波的成像。 我的进一步研究指出，左手材料薄板对消逝波的确具有放大作用，但对薄板的厚度具有一定的限制，而材料的吸收会严重损害其对消逝波的放大作用。左手材料薄板对消逝波具有放大作用，是因为消逝波与表面等离子极化波的相l瓦作用。当过渡层的厚度远小于真空中的波长时，过渡层会在左手材料的频率段产生一个表面模，该表面模对完美透镜成像的最小横向波长施加了限制：表面模对传播波的影响没有对消逝波的影响那么明显 1．2 二维近场透镜 完美透镜对消逝波的成像不能采用传统的光线图描述，因为消逝波(近场)到达成像点是个谐振过程。而且在近场条件下，电磁场可分解为静电场和静磁场，对于TE极化(S polarization)的近场中，磁场居于支配地位；对于TM极化(P polarization)的近场中，电场处于支配地位。因此研究完美透镜对近场的成像就可借用静电(磁)场理论中求电(磁)势的方法，此时保角变换是研究完美透镜近场成像的一种简便方法，但必须注意到完美透镜近场成像的核心是表面等离子极化波。在此基础上提出了几种具有放大或缩小的二维完美透镜，如圆柱环完美透镜，它可将圆柱环外面的物体成像于圆柱环内部，这是缩小像；也可将圆柱环内部的物体成像在外面，这是放大像。这个效应可用于提高扫描近场光学显微镜的分辨率。 1．3三维近场透镜
第七章 纤维材料的热学、光学、电学性质
纤维材料的热学、光学、电学性质 1 热学性质 2 光学性质 3电学性质 内容提要：常用热学指标；纤维的热力学性质、热定形及抗热破坏性质（耐热性、热稳定性、燃烧性、熔孔性、热收缩等）；纤维的色泽、双折射、耐光性、紫外荧光；纤维的电阻、静电。 重点难点：保暖性，热力学三态与热定形，热破坏温度，燃烧性；双折射、耐光性；电阻、静电序位及测试。难点在纤维这些性质的综合表现。 解决方法：理清概念的层次关系，结合实际产品的分析，建立概念体系和思维方法。 第一节热学性质 一、热学指标 （一）比热C 质量为一克的纺织材料，温度变化1℃所吸收或放出的热量。单位：焦尔/克·度。 纤维的比热值是随环境条件的变化而变化的，不是一个定值。同时，又是纤维材料、空气、水分的混合体的综合值。 比热值的大小，反映了材料释放、贮存热量的能力。或者温度的缓冲能力。 （二）导热系数λ 材料在一定的温度梯度场条件下，热能通过物质本身扩散的速度。单位：焦/米·度·时， 纤维本身的导热系数由于纤维结构的原因也呈现各向异性。 对于纤维集合体，也是纤维、空气、水分三者的综合值。导热系数与集合体的体积重量的关系呈对号规律（画图说明） （三）绝热率T 它反映的是材料的隔热能力——保暖性，此值越大，说明该材料越保暖。 二、热力学性质 热力学性质也叫热机械性质，是指在温度的变化过程中，纺织材料的机械性质亦随之变化的特性。用不同的温度点来表征力学特性。 绝大多数纤维材料的内部结构呈两相结构，即有结晶区与非结晶区，而这两个区域对热的反映是不一样的，对结晶区来说在热的作用过程中，它的热力学状态有两个：一个是在热的作用下，结晶体解体形成熔融态，要么结晶不被破坏的呈结晶态。对无定形区来讲，热力学状态大致有三个：玻动态、高弹态和粘流态，这些状态可用以下的热力学指标来表征和区分。 （一）熔点Tm 熔点是纤维的重要热性质之一，也是一个结构参数。我们知道低分子结晶体的熔化是一个相的转变过程，由结晶态（晶相）变成熔融态（液相），而且相的转变在很窄的温度范围内进行，所以叫熔点。对纤维材料，结晶是由高聚物形成的，它的熔化过程有一个较宽的温度区间——熔程，由于该熔程比较宽，通常把
LiNbO3薄膜光学特性
C轴取向的LiNbO3薄膜的光学特性 Swati Shandilya a, Anjali Sharma a, Monika Tomar b, Vinay Gupta a,* a 物理和天铁物理系，德里大学，德里-110007，印度 b米兰达女子学院，德里大学，德里 110007，印度 摘要 C-轴取向铌酸锂（LiNbO3晶体）薄膜被沉积到外延匹配（001）蓝宝石基 板采用脉冲激光沉积技术。的薄膜的结构和光学特性已分别使用的X-射线衍（XRD）和紫外 - 可见光谱研究。拉曼光谱已被用来研究的c轴取向LiNbO3薄膜的光学声子模和缺陷电影。 XRD分析表明在所生长的LiNbO3薄膜，这是由 于压力的存在铌酸锂晶体和蓝宝石之间的晶格失配小。折射率（n =2.13在640 nm处）（006）铌酸锂晶体薄膜的要稍低一些相应的体积值（N =2.28）。各个负责在从相应的（006）LiNbO3薄膜的折射率的偏差的因素散装讨论和值的偏 差的主要原因是，由于存在晶格收缩沉积膜中的应力。 关键词光学特性脉冲激光沉积薄膜铌酸锂 1.引言 铌酸锂（LiNbO3） 铌酸锂（LiNbO3晶体）是一个巨大的技术材料光学器件的利息。大量的文献可在铌酸锂单晶等领域的基础研究和应用研究，其优异的光学性能的晶体沿观察c轴[1-3]。铌酸锂单晶的已知表现出通用的非线性光学性质，因此它继续是一个极好的材料，各种光子的应用，如频率转换器，光开关，光调制器，多路复用器等人[4-7]。在他们的薄膜是有利的批量对应不同的设备应用程序。了解是众所周知的发挥了重要的作用的薄膜的折射率实现的光学设备，并且即使一个小的变化在其值会影响其应用。铌酸锂晶体薄膜的折射率通过各种工人使用紫外可见光谱进行了测量和光导波技术。对于声光和电光器件的制造，这是非常重要的研究的光学与c轴取向的LiNbO3薄膜的性能的。几个报告的c轴取向LiNbO3薄膜的生长电影使用各种沉积技术[8,9]，正在努力连续主要集中向增长的各种基板上包括，外延匹配蓝宝石，硅，熔融石英等蓝宝石衬底上已用于LiNbO3薄膜的沉积影片由不同的工人光学器件的应用，因为其低折射率和相似的晶体结构，尽管小晶格失配和较低的热膨胀系数差在比较的LiNbO3 [2]。Shibata等。成长外延铌酸锂晶体薄膜的（001）和（110）蓝宝石晶体脉冲激 光沉积法[10]。他们报告说，化学计量从李丰富的铌酸锂薄膜只能存放中得到的目标（与Li / Nb的= 2），和李缺陷相asdeposited陶瓷靶，铌酸锂薄膜的制备Li/Nbb2。高频（460-810 MHz）的表面声波（SAW）器件，已经实现了利 用LiNbO3/sapphire层状结构[10]。笕等。 [11]已经报道了外延生长的铌酸锂晶体薄膜的α-Al2O3衬底上用脉冲激光沉积技术。氧自由基的量的控制由改变激光能量密度的源，其影响Li浓度的沉积铌酸锂晶体薄膜。光学财产的脉冲激光沉积（0012）织构铌酸锂晶体薄膜（001），研究了SiO2基板使用光导波技术和一个较小的值的折射率（ηTE= 2.144和ηTM= 2.036）散装铌酸锂相比已被报道[12]。 schwyn等。 [1]沉积铌酸锂晶体薄膜的外延匹配的蓝宝石衬底
光学性质
光学计算问题交流讨论 CASTEP中的光学计算是以电子结构计算为基础的，因为传统DFT在能带计算方面的问题，所以光学计算的准确性受到很大影响，但还是可以得到一些有用信息的。 而且对于一些strong Coulomb correlation的问题也可以通过LDA+U，LDA+SIC 等等进行修正。 因此此方面也会得到更多发展，应用。 我抛砖引玉先提出一个问题，希望高手解答，大家讨论。 对于光学各向异性的晶体，我们要考虑方向性，CASTEP中提供了两个选项，分别是polarized和unpolarized，可以提供各向异性的考虑。分别解释如下： Polarized - optical properties are calculated for plane polarized with the specified polarization direction; Unpolarized - optical properties are averaged over polarization directions perpendicular to the specified incident direction. 但是这两种情况究竟分别适用与研究什么类型材料呢？ 下面以wur结构为例，此种提法：the electric field parallel （E平行c）和perpendicular （E垂直c）to the crystallographic c axis，分别对应于CASTEP中的哪个选项呢？ 还有一种提法是分成两个分量：two components, the in-plane component is the average over the x and y directions and the z component which is perpendicular to x-y plane. 这样z分量和x-y plane分量分别可以和CASTEP中的哪种情况对应呢？polarization vectors perpendicular (E垂直c)and parallel（E平行c）to the crystallographic c axis 偏振矢量（or 极化矢量）分别垂直和平行c轴两种情况，这两种情况如果通过MS中对polarized和unpolaried的说明，其实都可以实现的，不知道具体有什么区别？选择两个选项的具体原则该是什么呢？ 大家多多讨论 在回答上面问题的之前，我绝对有必要了解一下CASTEP计算光学性质的主要原理，CASTEP计算的光学性质主要电子能带结构中最基本的跃迁方式，其他的考虑不多，如声子（晶格振动吸收），激子，自由电子气光学响应等，在CASTEP里面也有这个说明了，比如：Limitations of the methodLocal field effectsThe level of approximation used here does not take any local field effects into account. These arise from the fact that the electric field experienced at a particular site in the system is screened by the polarizability of the system itself. So, the local field is different from the applied external field (that is, the photon electric field). This can have a significant effect on the spectra calculated (see the example of bulk silicon calculation below) but it is prohibitively expensive to calculate for general systems at present. Quasiparticles and the DFT bandgapIn order to calculate any spectral properties it is necessary to identify the Kohn-Sham eigenvalues with quasiparticle energies. Although there is no formal connection between the two, the similarities between the Schr?dinger-like equation for the quasiparticles and the Kohn-Sham equations allow
纺织物理 第五章 纤维的光学性质
纺织物理第五章纤维的光学性质
第五章纤维的光学性质 纤维的光学性质是指纤维对光的吸收、反射、折射和透射的性质，以及光在纤维中的传递性质。纤维在光照下会呈色发光，纤维对不同振动方向的光会产生不同的折射效果，纤维受光以后会老化降解，这些都是纤维的光学性质。 纤维的光学性质直接取决于纤维的结构，纤维的分子结构能很好地将光线的光电场能转化成纤维分子或电子云的振动能，将使纤维的耐光老化性提高。纤维聚集态结构的不同将引起纤维反光、折光性质的变化，尤其是取向的分子排列将使纤维的光学各向异性特征明显，应该说纤维的光学各向异性是纤维结构的各向异性的最明显的表征，也是用的最多最为方便的传统测量方法。 本章将重点介绍纤维的折射特征、双折射性质与测量、纤维的光老化及发光现象，以及纤维的红外光谱及性质。通常光学性质的讨论范围为紫外光（２００～４００nm）、可见光（４００～７００nm）和红外光（０．７～２０um）。光的波长不同，能量不同。可见光的波长不同其颜色不同，结果见表５－１。
表5—1 各种颜色的波长及波长范围 颜色标准 波长波长范围 红700 620~7 80 橙610 595~6 20 黄580 575~5 95 绿510 480~5 75 蓝470 450~4 80 紫420 380~4 50 第一节纤维的反射与折射的性质 一、光与纤维 当光线照射在纤维上，在纤维与空气或与其他介质的界面处将发生反射与折射现象。
该界面在纤维体内存在时，情况也一样。其光路与纤维的相互关系如图５－１所示。 （5.1） 为光线在空气中或真空中的传播速式中，v 1 度；v 为光线在纤维中的传播速度。 2 二、纤维的折射率 纤维是一个轴对称的各向异性体，其折射率在上是不同的。折射率大小的矢量在纤维中是一个空间椭球分布，如图５－２所示。可以看出，沿纤维轴向（Z轴）的折射率较大，为椭球的长度。在纤维经向平面中的折射率为中心对称、值相等且较少。 图5—2 纤维的折射率分布 设：纤维中的直角坐标系的z轴为纤维轴方 向，则 n、y n、z n分别表示纤维中沿x、y、z轴的 x
两种层状结构的光学特性和厚度
应用简报 玻璃、陶瓷与光学器件 作者 Kozlova N.S., Kozlova A.P ., Zabelina E.V., Goreeva Zh.A., Didenko I.S.1 1 Laboratory “Single crystals and Stock on their Base” NUST “MISiS”, Moscow, Russia 前言 基于光（紫外到红外）的光学特性的技术广泛使用了多层光学涂层[1]。要想成功设 计和制造光学涂层，需要获得准确可靠的层状薄膜结构的折射率、吸收系数和厚度 信息。 无损检测方法是成功研究薄膜结构特性的首选方法。表征层状薄膜结构的基本方法与表征散装材料的光学技术截然不同。通常采用椭圆光度法来表征薄膜的光学特性，该方法是一种基于样本反射光偏振态分析的光学技术。现在还有另一种多用途 无损光学技术可供选择 ― 多角度分光光度法[2, 3]。 入射偏振光反射率和透射率的光谱和角函数由配备相应附件的分光光度计获得。两种层状结构的光学特性和厚度 使用配备 UMA 附件的 Cary 5000 测量折射率和薄膜厚度
但是，光学参数很大程度上取决于 ? 基底和薄膜的生长条件 ? 薄膜的均匀性 ? 基底的均匀性和 ? 光学特性[4, 5] 我们期望薄膜在整个结构寿命期间保持其均匀性。 本项工作的目的是，采用配备了独有的自动化全能型测量附件包 (UMA) 的 Agilent Cary 5000 分光光度计测定薄膜的以下参数：厚度 (d)、折射率 (n) 和消光系数 (k)。 实验部分 配备 UMА 的 Cary 5000 分光光度计可在无人值守的情况下自动执行以下测量： ? 以 0.02° 的最小步长间隔测量绝对反射率 R（入射光角度5–85°）和绝对透射率 T（入射光角度 0–85°） ? 在一个工作序列内测量不同角度和偏振态的 T 和 R ? 190–2800 nm 工作波长范围内的非偏振光 ? 250–2500 nm 波长范围内的s- 和p-偏振光 因此，无需移动样品就可获得所有相关信息。配备UMА 的 Cary 5000 是一款通用型测量系统，无需使用多个控制台、无需进行多次更换和/或使用多种配置。该系统可提供高质量数据，从样品的同一区域中测得所有特性数据。该附件的巨大优势在于，其通过改变入射光的偏振，在不同的入射光角度下，针对样品的同一区域测量样品的光学特性。UMA 附件由固定光源、可 360° 旋转的样品支架以及单独的检测器组成。检测器可在水平面内围绕样品移动。 薄膜的折射率和厚度采用双角度光入射进行表征[6]。此方法对光谱范围有一定要求，即，在该光谱范围内，薄膜为透明的或几乎不吸收光。 结果与讨论 测量了两个样品，每个样品具有不同类型的基底（在可见波段内透明或不透明）：石英基底（可见光范围内透明）上的 Zr-Si-B-(N) 纳米复合涂层薄膜[7]，(001) 单晶硅基底（可见光范围内不透明）上的铌酸锂 LiNbO3层状结构样本[8, 9]。两种结构都采用高频磁控溅射生成。在此方法中，根据基底透射光的能力来选择要测量的参数：对于透明基底，测量透射率；对于不透明基底，测量反射率。 为确定第一个样品的厚度 (d)，测得任意两个不同入射角（非偏振光）下的透射光谱，在本例中为垂直入射 φ1 = 0° 以及φ2 = 20°（图 1） 。 图 1. 石英基底上 Zr-Si-B-(N) 纳米复合涂层薄膜在垂直入射 (λ2) 和 20° (λ1) 时的透射光谱 为评估溅射层的折射率，我们使用了在两个不同入射角（非偏振光）下记录的光谱反射率和波长间的关系，其中两个入射角为 φ1 = 6° 和 φ2 = 20°（图 2） 。 图 2. 硅基底上的 LiNbO3结构样本在 6° 和 20° 入射角下的反射光谱 2
光学薄膜技术第三章薄膜制造技术
第三早薄膜制造技术 光学薄膜可以采用物理汽相沉积（ PVD ）和化学液相沉积（CLD ）两种工艺来获得。CLD 工艺简单，制造成 本低，但膜层厚度不能精确控制， 膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染， 已很少使用。 PVD 需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。 PVD 分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。 制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识 用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几 个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发） ，并使它们在其他位置重新结合或凝聚。 在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题： 先进行（1）然后进行（2）。因为所有的（超）高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作, 而且在高真空泵（如油扩散泵）中，要把空气之类的分子排出，就必须使排气口的气体压力降低到一定程 度。 小型镀膜机的真空系统 低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱 ① 蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜; ② 空气分子进入薄膜而形成杂质； ③ 空气中的活性分子与薄膜形成化合物； ④ 蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。 因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去， 过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空， 而把产生真空的装置叫做真空泵， 抽成真空的容器叫做真空 室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。 薄膜最重要的装备是真空设备. 真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。 者真空度不 同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的，但所用的真空泵和真空阀不 同， 而且用于真空室和抽气 系统的材料也不同， 下图是典型的高真空设备的原理图， 作薄膜所用的高真 空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高 真空设备 没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性， 超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵（如钛吸气泵） 来辅助超高真空泵。 3.1高真空镀膜机 1.真空系统 现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的 真空镀膜，基本都是在高真空中进行的。 I T*?!=E1=* I ■■ 这个 制作 I ! SW2 蝉# t 初真空 低真空 高真空 超高 真空 极高 其空 真空度 Pa 5 2 10 ?10 io 2—10-1 10 L —io'5 10-5—10-12 <10-12 低宾空莱 低真 泵 ?加痕 炉 ■电硯）——
氮化硅薄膜光学性质的研究
氮化硅薄膜光学性质的研究摘要：氮化硅薄膜具有优良的光学性能，常用作太阳能电池表面的减反射材料。采用传统的退火炉和快速热退火炉进行了不同时间和温度下的退火比较，并研究了退火对薄膜光学性能的影响。研究发现：氮化硅薄膜经热处理后厚度降低，折射率先升高后降低。 关键词：太阳能电池；氮化硅薄膜；热处理 引言 由于有着良好的绝缘性，致密性，稳定性和对杂质离子的掩蔽能力，氮化硅薄膜作为一种高效器件表面的钝化层已被广泛应用在半导体工艺中。人们同时发现，在多晶硅太阳电池表面生长高质量氮化硅薄膜不仅可以十分显著地提高多晶硅太阳电池的转换效率，而且还可以降低生产成本。作为一种减反射膜，氮化硅不仅有着极好的光学性能(λ =6 3 2 ． 8 n m时折射率在 1 . 8 ～2． 5之间，而最理想的封装太阳电池减反射膜折射率在 2 ． 1 ～2． 2 5 之间) 和化学性能，还能对质量较差的硅片起到表面和体内钝化作用，提高电池的短路电流。因此，采用氮化硅薄膜作为晶体硅太阳电池的减反射膜已经成为光伏界的研究热点。 1 . 氮化硅薄膜的光学性质 1 .1实验 本实验采用2cm×2cm×400um的单面抛光的P型<100>Cz硅片，在沈阳科仪中心PECVD400型真空薄膜生长系统中生长氮化硅薄膜。氮化硅薄膜制备过程如下：实验前使用乙醇和丙酮超声清洗样品15min以去除油污，然后用1号液(H20： H202：NH3·H20=5：1：1)和2号液(H 20：H 2 O 2 ：HCl=5：1：1)清洗，最后再使用 5％稀氢氟酸(HF)漂洗5min以去除氧化层，去离子水洗净烘干后放人反应室。采用硅烷(10％氮气稀释)和高纯氨气作为反应气体沉积氮化硅薄膜，其中沉积薄膜的生长参数如下：气体流量为硅烷30sccm、氨气60sccm、工作气压30Pa、射频频率 13．5MHz、沉积时间10min。沉积薄膜后，采用传统的退火炉和新兴的快速热退火炉进行了氩气保护下不同时间和温度下的退火比较，并测试了薄膜退火前后的厚度、折射率。 1.2结果和讨论
光学薄膜的分类及发展趋势
光学薄膜的发展趋势及分类、关键技术汇总科学的发展正在改变传统的光学薄膜的面貌，其应用也由原来的纯粹为光学仪器服务，逐渐渗透到通信、建筑、防伪、医疗和空间技术等领域。而新工艺、新材料、新技术的采用，或用来提高其性能,或与其他薄膜结合构成新的器件，如与电学膜结合起来的光电子薄膜，与高分子有机材料结合起来的光学有机薄膜。这些薄膜有着潜在而十分广阔的应用前景。新型光学薄膜如高强度激光膜、金刚石及类金刚石膜、软X射线多层膜、太阳能选择性吸收膜和光通信用光学膜的制备及其在器件方面的研究和应用情况。下面就目前及未来几年应用广泛、符合薄膜发展方向的设备及技术进行阐述： 一、磁控溅射设备及工艺技术 在光学薄膜领域，真空蒸发技术占据主导地位已经超过50年，并且一直在不断发展。高性能的电子枪、离子辅助镀膜、低压反应离子镀膜、高精度的监控技术、自动化的镀膜过程等一系列的进展，使得蒸发技术达到了极高的水平，制备出了DWDM、GFF增益平坦滤光片等高性能的薄膜元器件，令人叹为观止。但是，随着蒸发镀膜机性能的不断提高，结构亦愈复杂，目前需要控制的工作参数已经超过30个。并且随着真空室状态的变化，还需要适当修正一些参数，因此使过程十分复杂，成为各种故障的潜在因素，生产中已经感到不便。
磁控溅射的工艺过程简化了许多，需要控制的工作参数约为lo个左右，更容易实现过程自动化。溅射薄膜的高聚集密度使其特性对真空室的初始状态不太敏感，所以溅射薄膜的再现性会有所提高，进行工业化生产具有明显的优势。反应磁控溅射技术目前还不太适宜在弯曲面型的基底上淀积成膜；以时间为监控参数使得各个膜层厚度误差之间互不相关；对于多种膜系及膜料的适应程度不及蒸发技术；上述问题都是磁控溅射的局限性。但是，磁控溅射在光学薄膜领域中的应用将日益广泛，可能会成为一种趋势。 磁控溅射在光学多层介质膜的工业化生产中的发展空间巨大，设备和靶材料的成本将随着应用的广泛而得以降低。在一定范围内，蒸发镀膜将会逐步为磁控溅射镀膜所替代。 近年来，磁控溅射技术的应用日趋广泛，在工业生产和科学研究领域发挥巨大作用。随着对具有各种新型功能的薄膜需求的增加，相应的磁控溅射技术也获得进一步的发展。 研究内容： 1）设备的引进调试及工艺参数优化 2）产品的调研及开发应用 3）靶材的选择及利用率的提高。 二、真空紫外薄膜 真空紫外(VUV)是一种波长范围为100~200nm的不可见光线, 由于真空紫外光波长短、热效应不强等独特特性, 而广泛应
第六章 材料光学性能分析
第六章 材料光学性能分析 一、教学目的 理解并掌握各光学性能、光谱的概念，掌握各光谱仪的测试方法和光谱分析方法。了解光谱仪的结构和测试原理。 二、重点、难点 重点：固体发光原理、荧光光谱测试技术。 难点：荧光光谱测试技术。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 6学时 第一节 透射光谱和吸收光谱 材料的光学性能主要包括对光的折射、反射、吸收、透射以及发光等诸多方面，光学性能与材料的某些应用领域密切相关，比如用作反射镜、光导纤维窗口、透镜、棱镜、滤光镜、激光探测器件等。鉴于篇幅，本章着重介绍折射率、色散、透过、吸收以及激发、发射、亮度、效率等发光性能的测试。 一、基本概念 光作为一种能量流，在穿过介质时，能引起介质的价电子跃迁或影响原子的振动而消耗能量。 即使在对光不发生散射的透明介质如玻璃或水溶液中，光也会有能量的损失，即光的吸收。 1.吸收光谱 设有一厚度为x 平板材料，入射光强度设为I 0，通过此材料后光强度为I ′。选取其中一薄层，并认为光通过此薄层的吸收损失-dI 正比于此处光强度 I 和薄层厚度dx ，即: 则可得到光强度随厚度呈指数衰减规律，即朗伯特定律： α为物质对光的吸收系数，单位为cm-1。 d I I d x α-=??' 0x I I e α-=?
α的大小取决于材料的性质和光的波长。对于相同波长的光波，α越大，光被吸收得越多，能透过的光强度就越小。 α随入射光波长(或频率)变化的曲线，叫作吸收光谱。 2.透射光谱 透光性是表征材料被光穿透能力的高低，透光性的好坏可用透过率指标T 来衡量。 透过率T 是指光通过材料后，透过光强度占入射光强度的百分比。剩余光强度应是从初始入射光强度I 0中扣除造成光能衰减的表面上的反射损失、试样中的散射损失和吸收损失等。 一般地，反射、吸收和透过的关系可用下式表示： T ——透过率；R ——反射系数；α——吸收系数； d ——试样厚度，单位cm 。 透过率T 随波长变化的曲线即称为透射光谱曲线。 透射光谱曲线可用分光光度计来测定。 光强的大小用光透过试样照到光电管上产生的电流的大小来表示。 某个波长的光通过空气（作为空白样）后的光强设为I 0，再通过一定厚度 的试样后的光强设为I ′，即可通过I ′/ I 0得到针对该波长的透过率Tλ，如此依次测得其他各波长的透过率就可得到透过率T 随波长变化的透射光谱。 二、光谱测试 1.测试仪器：分光光度计 图6-1 721型分光光度计的光学系统示意图 1—光源 2, 8—聚光透镜 3—反射镜 4—狭缝 5, 12—保护玻璃 6—准直镜 7—色散棱镜 9—比色皿 10—玻璃试样 11—光门 13—光电管 2.透射光谱测试 2 (1)exp() T R d α=--?
常见纤维及分类
常见纤维及分类 常见纤维及分类 纤维：直径数微米或略粗些，长度远大于直径。 纺织纤维：纤维中长度达到数十微米以上，具有一定强度，一定可绕性，互相纠缠抱合性能和其他服用性能而可以生产纺织品。 天然纤维：凡是自然界里原有的或从经人工种植的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中直接获取的纤维，统称为天然纤维。 棉纤维及其质量检验 成熟度：纤维胞壁细胞的增厚程度分类 马克隆值：一定棉纤维在规定条件下的透气性的量度，以马克隆刻度表示。棉纤维的长度、细度和成熟度与纺纱工艺和其他性能的关系 纤维长度越长，纱强度增强，可纺纱越细，可纺纱越均匀。 质量检验方法：手感目测法；仪器检验；单唛试纺； 毛纤维的正偏皮质的区别及缩绒 正皮质细胞：结构较疏松，含硫量相对少，容易与酶等化学试剂反应，吸湿好，机械性能柔软，抗酸性强。 偏皮质细胞：结构较紧密，含硫量相对较多，不易反应（有较多硫键），酸性染料易着色，吸湿差，机械性能硬，抗酸性弱。 缩绒性：纤维在热湿机械的外力作用下纤维集合体逐渐收缩紧密，并相互
穿插缠绕，交编毡化的过程叫缩绒。羊毛的这种特性称为缩绒。 缩绒性成因: 内因：a、羊毛鳞片存在摩擦效应使运动极端向前;b、羊毛卷曲，运动方向空间轨迹复杂；c、优良的弹性，紧密缠绕（毡化）；外因：热湿（鳞片充分张开），机械外力。 防缩：氯化法、树脂法、氯化—树脂法 手扯长度：用手扯尺量法测得棉纤维的长度。 品质长度：用来确定纺纱工艺的长度指标，比主体长度长的那一部分纤维的加权平均长度。 主体长度：重量最重的那一部分纤维的重量。加权平均长度，含量最多的纤维的长度。 跨距长度：短绒率<20mm或16mm纤维的质量百分比。 特克斯：1000m长的纱线在公定回潮率时的重量克数Nt=1000Gk/L. 公制支数：在公定回潮率时，1克纤维所具有的长度米数。 英制支数：1磅纱线长为840码的倍数Ne=L/840Gk. Ne VS Nt :590.5/Nt*(1+Wk)/(1+Wk’)<自已推导>。 对于纯棉纱：Wk=8.5,Wk’=9.89，Ne=583/Nt. 对纯化纤纱：Wk=Wk’，Ne=590.5/Nt. 对混纺纱：按混合比计算，如涤65/棉35纱 d VS Nt :G=S·L·δ=0.03568 成纤高聚物的条件：线性分子，具有一定的分子量及之间有较强的结合力。纺丝方法 熔体法：涤、锦、乙、丙，融熔温度<分解温度。