利用紅外光光譜儀探討真空中水氣吸附現象

The Study of Water Adsorption in Vacuum using FT-IR

劉文峰(Wen-Fong Liu)

指導教授 ： 陳俊榮 ； 吳見明

國立清華大學/原子科學院/生醫工程與環境科學系/碩士(2008年)

摘要

基於光彈偏振調制的方法可以排除空間中氣體的干擾，本實驗利用紅外光單光束光譜以及偏振調制紅外光光譜的分析方法，分別觀察空間中以及樣品表面的水氣訊號，以探討真空中水氣吸附的行為以及絕熱膨脹效應的影響。
本論文研究包含(1)水氣訊號的判斷，(2)水氣吸附行為探討，以及(3)絕熱膨脹效應探討等三大主題。實驗中首先測量不鏽鋼及鋁合金樣品背景值訊號，並分辨重水與輕水的水氣表面吸附訊號，作為其它後續實驗判斷水氣吸附的重要依據。在水氣吸附行為探討實驗中，觀察到曝入的水氣氣壓超過11 mbar後，表面的水氣訊號強度將快速的增加。曝入氮氣後，氮氣分子會撞離樣品表面的水氣，而轉移到腔體空間中，造成樣品表面水氣訊號降低，而空間中的水氣訊號增加。然而，實驗中也發現曝入氮氣後，表面吸附的水氣訊號及空間中的水氣訊號，二者皆呈現增加的現象，其成因可能是曝氮氣時所趕出的部分水氣集中於某處，而於曝氣之後再放出的結果。另外，本實驗亦研究了絕熱膨脹作用對於表面水氣吸附之影響，實驗發現水氣混合氮氣抽氣後，表面水氣增加，且由於分析系統的特殊性，可確定在抽氣8秒後即可觀察到因絕熱膨脹作用表面水氣增加的現象。

關鍵字

偏振調制 ； 水氣吸附

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參考文獻

10. 陳志昇，“利用核反應分析法探討真空中絕熱膨脹之現象”，碩士論文，國立清華大學原子科學系，(2007)

31. 劉亦凡， “鋁合金表面經臭氧水清洗之真空釋氣研究”，碩士論文，國立清華大學原子科學系，(2006)

9. 林志龍，“利用核反應分析術分析真空中水氣”，碩士論文，國立清華大學原子科學系，(2006)

1. Y. C. Liu, S. C. Wu, J. R. Chen and H. S. Tzeng, “The Outgassing and Pumping Effect of an Ultrahigh Vacuum System” Chinese J. of Physics, 23(4), 273 (1985)

2. H. F. Dylla, D. M. Manos and P. M. LaMarche, “Correlation of outgassing of stainless and aluminum with various surface treatments”, J. Vac. Sci. Technol. A 11, 2623 (1993)