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nanocoat表面清潔度檢測儀原理介紹

時間:2022/10/25閱讀:1126
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nanocoat表面清潔度檢測儀原理介紹

使用振動電容法(開爾文探針)對通過電暈放電放置在固體表面上的電荷引起的表面電位變化進(jìn)行非接觸測量,定量測量金屬等基材表面的污染程度評估。

測量可以在幾分鐘內(nèi)完成,因此它不僅可以用于清潔工藝開發(fā),還可以用于生產(chǎn)線上零件的表面清潔度控制。

由于表面電位衰減曲線取決于薄膜的電性能和膜厚,因此也可以用來控制絕緣體薄膜的厚度、金屬表面氧化層的厚度以及DLC薄膜的質(zhì)量控制。

測定原理

步驟 1(初始表面電位 Vi 測量)

鍍金電極(直徑約 6 mm)在距測量表面數(shù)毫米的距離處振動,并通過振動電容法測量表面電位。
振動電極稱為開爾文探針。
首先,測量測量表面的初始電位 Vi。初始電位基本上取決于測量表面上的金屬元素(標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位、反應(yīng)層等)。

2步(電暈放電+充電應(yīng)用)

測量初始電位 Vi 后,電暈放電頭移動到測量表面的前面,對針電極施加數(shù) kV 的高電壓,在大氣中產(chǎn)生電暈放電。由放電電離的等離子體通過網(wǎng)格將正離子提供給樣品表面。通過調(diào)整樣品電流和放電暴露時間來控制電荷量。這類似于復(fù)印機(jī)中附著墨粉的原理。

3 步(表面電位 V(t) 躍遷測量)

在電暈放電完成施加電荷后,開爾文探針再次移動到測量表面的前面,并在給定的過渡時間內(nèi)測量表面電位 V(t)。由于正電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的表面電勢偏移 dV0 對于清潔的金屬表面為負(fù),而對于絕緣污垢和氧化層為正(見圖 1)。對于數(shù)據(jù)分析,使用了表面電位圖(見圖 2),其中 X 軸上的表面電位偏移 dV0 和 Y 軸上的初始表面電位 Vi。

  (圖1)銅板表面電位過渡曲線(φ30x1mmt)Vi:初始表面電位
V(0):施加電荷后立即的表面電位 Vend:最終表面電位

表面電位偏移 dV0 = V(0) - Vi
表面電位變化 dV = Vend - V(0)=(圖2)銅板表面電位圖(φ30 x 1mmt)在圖 1 的銅例子中,用臟丙酮清洗的樣品表面有一層污染層,因此電暈放電賦予的正電荷不會立即泄漏,因此 V(0) 向正側(cè)移動,然后逐漸衰減回 Vi。

另一方面,將樣品浸入Nital(3%酒精硝酸)中后,用水洗滌,用暖風(fēng)干燥,可以看到V(0)向負(fù)側(cè)移動的現(xiàn)象。雖然這種電子轉(zhuǎn)移的機(jī)制尚不清楚,但它被認(rèn)為與由于光刺激而從表面發(fā)射的光電子量越多,表面越清潔這一事實。 

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