两种后处理方法对HfO2薄膜性能的影响

利用电子束蒸发和光电极值监控技术制备了氧化铪薄膜，并分别用两种后处理方法（空气中退火和氧等离子体轰击）对样品进行了处理．然后，对样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值进行了测试分析．实验结果表明，两种后处理方法都能不同程度地降低了氧化铪薄膜的吸收损耗、提高了抗激光损伤阈值．实验结果还表明，氧等离子体轰击的后处理效果明显优于热退火，样品的吸收平均值在氧等离子体后处理前后分别为34．8ppm和9．0ppm，而基频（1 064nm）激光损伤阈值分别为10．0J／cm^2和21．4J／cm^2．

薄膜体内缺陷对损伤概率的影响

由实验中得到的激光损伤概率与表面杂质密度的关系出发，结合XRD测试和激光损伤测试的结果，得到体缺陷或杂质破坏起主导作用的损伤机理．将激光作用时杂质吸收的热学和力学过程与杂质分布的统计规律结合起来，得到了深埋于薄膜内部的杂质诱导薄膜损伤概率与杂质密度、激光功率密度以及薄膜厚度的关系．该模型认为能诱导薄膜破坏的杂质尺寸范围与杂质填埋深度有关，所以不同深度处能诱导薄膜损伤的杂质密度不一样，理论结果与实验结果符合得很好．该理论模型还可以很好地解释损伤形貌．

三种不同后处理方式对ZrO_2薄膜性能的影响

采用有氧热处理、激光预处理和离子后处理三种方式对电子束蒸发(EBE)制备的单层ZrO_2薄膜进行了后处理,并分别对样品的光学性能和抗激光损伤阈值(LIDT)特性进行了研究。实验结果表明,热处理方式可以有效排除膜层内吸附的水气,弥补薄膜制备过程中的氧损失,使得光谱短移、吸收减小、损伤阈值增高;激光预处理过程可以在一定程度上减少缺陷、提高损伤阈值,但对膜层的光谱和吸收情况没有明显的改善作用;而离子后处理能够提高膜层的堆积密度、减少缺陷、降低吸收从而提高损伤阈值。由于三种方式处理机制不同,在实际应用中应根据膜层的性能选择合适的处理方式。

不同方法制备的Ta_2O_5薄膜光学性能和激光损伤阈值的对比分析

采用电子束蒸发(EBE)和离子束溅射(IBS)制备了不同的Ta_2O_5薄膜,同时对电子束蒸发制备的薄膜进行了退火处理。研究了制备的Ta_2O_5薄膜的光学性能、激光损伤阈值(LIDT)、吸收、散射、粗糙度、微缺陷密度和杂质含量。结果表明,退火可使电子束蒸发制备的薄膜的光学性能得到改善,接近离子束溅射的薄膜的光学性能。电子束蒸发制备的薄膜的损伤阈值较低的主要原因在于吸收大,微缺陷密度和杂质含量高,而与薄膜的散射和粗糙度关系不大。退火后薄膜的吸收和微缺陷密度都明显降低,损伤阈值得到提高。退火后的薄膜损伤阈值仍然低于溅射得到的薄膜损伤阈值是因为退火并不能降低膜内的杂质含量,因此选用高纯度的蒸发膜料和减少电子束蒸发过程中的污染有可能进一步提高薄膜的损伤阈值。

Investigation of annealing effects on the laser-induced damage threshold of amorphous Ta2O5 films

Ta2O5 films were deposited using the conventional electron beam evaporation method and then annealed at temperatures in the range 373-673 K. Chemical composition, scattering and absorption were examined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), total integrated scattering (TIS) measurement and the surface thermal lensing (m) technique, respectively. The laser-induced damage threshold (LIDT) was assessed using the output from an Nd:YAG laser with a pulse length of 12 ns. The results showed that the improvement of the LIDT after annealing was due to the reduced substoichiometric and structural defects present in the film. The LIDT increased slightly below 573K and then increased significantly with increase in annealing temperature, which could be attributed to different dominant defects. Moreover, the root mean square (RMS) roughness and scattering had little effect on the LIDT, while the absorption and the LIDT were in accord with a general relation. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of substoichiometer on the laser-induced damage characters of HfO2 thin films

HfO2 is one of the most important high refractive index materials for depositing high power optical mirrors. In this research, HfO2 thin films were prepared by dual-ion beam reactive sputtering method, and the laser-induced damage thresholds (LIDT) of the sample were measured in 1-on-1 mode for laser with 1064 nm wavelength. The results indicate that the LIDT of the as-grown sample is only 3.96 J/cm(2), but it is increased to 8.98 J/cm(2) after annealing under temperature of 200 degrees C in atmosphere. By measuring the laser weak absorption and SIMS of the samples, we deduced that substoichiometer is the main reason for the low LIDT of the as-grown sample, and the experiment results were well explained with the theory of electronic-avalanche ionization. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of deposition rates on laser damage threshold of TiO2/SiO2 high reflectors

TiO2 single layers and TiO2/SiO2 high reflectors (HR) are prepared by electron beam evaporation at different TiO2 deposition rates. It is found that the changes of properties of TiO2 films with the increase of rate, such as the increase of refractive index and extinction coefficient and the decrease of physical thickness, lead to the spectrum shift and reflectivity bandwidth broadening of HR together with the increase of absorption and decrease of laser-induced damage threshold. The damages are found of different morphologies: a shallow pit to a seriously delaminated and deep crater, and the different amorphous-to-anatase-to-rutile phase transition processes detected by Raman study. The frequency shift of Raman vibration mode correlates with the strain in. film. Energy dispersive X-ray analysis reveals that impurities and non-stoichiometric defects are two absorption initiations resulting to the laser-induced transformation. (C) 2008 Elsevier B. V. All rights reserved.

Medição de espessura de filmes eletrodepositados em suporte metálico por EDXRF

Esse trabalho apresenta a técnica de fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF) para calcular a espessura de filmes metálicos finos por ser de custo relativamente baixo, não destrutiva e que permite também uma análise qualitativa e até quantitativa dos elementos do revestimento. As espessuras do Níquel, Zinco e Cromo sobre aço, foram calculadas utilizando cinco procedimentos diferentes e todas as relações matemáticas obtidas foram baseadas na lei de atenuação de Beer-Lambert, que relaciona as intensidades Kα e/ou Kβ e as relações específicas do material (coeficiente de atenuação, μm). Os resultados experimentais para as espessuras do Zinco e Níquel, utilizando somente a intensidade Kα, apresentaram valores próximos dos valores estimados. Quando foi considerada a razão Kα/Kβ, os resultados experimentais divergiram bastante do estimado. Para calcular a espessura do Cromo foi necessário utilizar um método em que as camadas são calculadas separadamente, pois o revestimento de Cromo é composto por múltiplas camadas (Cromo, Cobre e Níquel), Os resultados para a espessura do Cromo foram satisfatórios.

Degradação de corantes têxteis ácidos e reativos por fotocatálise heterogênea, usando TiO2 como fotocatalisador

A indústria têxtil tem como característica a geração de grandes volumes de resíduos, principalmente corantes oriundos do tingimento de fios e tecidos. Os tratamentos convencionais de efluentes têxteis são ineficazes na degradação da maioria dos corantes. A fotocatálise heterogênea vem surgindo como alternativa promissora no tratamento desses poluentes. Neste trabalho, estudou-se a degradação fotocatalítica de duas soluções, simuladas em laboratório, compostas pelos corantes ácidos Blue 74, Red 51 e Yellow 3 (efluente I) e pelos reativos Black 5, Red 239 e Yellow 17 (efluente II), além de outros produtos químicos. Testes preliminares foram realizados para otimizar o pH e a massa de catalisador (TiO2) utilizados. Além da fotocatálise, experimentos de fotólise e adsorção também foram realizados. Através de espectrofotometria UV-VIS, verificou-se um descoramento por fotocatálise de 96% em 240 min e 97% em 30 min dos efluentes I e II, respectivamente. A mineralização do efluente I foi baixa (37%) e a do efluente II desprezível, nos tempos utilizados. No banho com corantes ácidos, foram realizadas ainda análises de toxicidade com sementes de alface (Lactuca sativa). A CE50 inicial estimada foi igual a 19,28 %, sendo a toxicidade totalmente removida após 63 min de processo fotocatalítico. A fotólise não obteve a mesma eficiência da fotocatálise, mostrando a importância do catalisador na degradação. A adsorção não foi significativa para os efluentes estudados. As cinéticas de degradação fotocatalítica de todos os corantes seguiram um modelo de pseudo-primeira ordem

Estudo do crescimento bacteriano e da aplicação de procedimentos de limpeza e desinfecção no aço inoxidável 304L

Técnicas de limpeza química ou mecânica são comumente empregadas para evitar a formação de biofilmes e problemas associados com a colonização de superfícies por micro-organismos. Neste trabalho, amostras de aço inox 304L foram submetidas a ensaios acelerados de crescimento de biofilme, o qual foi posteriormente removido por tratamentos de limpeza e desinfecção (choque térmico com água a 70C por 1h, limpeza com ácido fosfórico 20 % v/v por 30min e desinfecção com peróxido de hidrogênio 0,17 % v/v por 1h). Com o objetivo de verificar a influência destes tratamentos na remoção do biofilme, este foi caracterizado (por quantificação microbiana e análises de espectroscopia de impedância eletroquímica - EIE), antes e após a aplicação dos tratamentos. Dois casos foram estudados. No primeiro caso, simularam-se condições presentes em tubulações de ambientes hospitalares e sistemas de distribuição de água quente. O micro-organismo utilizado foi a bactéria Serratia marcences. O processo de formação de biofilme e posterior limpeza e desinfecção foi realizado de modo contínuo durante 15 semanas. Os resultados de quantificação microbiana e de EIE mostraram que desde a primeira semana de exposição e ao longo dos ensaios, formou-se um biofilme aderente à superfície do aço e que o emprego dos tratamentos de limpeza e desinfecção não foi eficaz na remoção do biofilme. Em um segundo caso, simularam-se condições presentes em tubulações da indústria de água mineral, empregando-se a bactéria Pseudomonas aeruginosa. Neste caso, as técnicas de limpeza e desinfecção foram aplicadas individualmente e em conjunto. A aplicação de choque térmico, assim como da limpeza ácida, sobre um biofilme com 72 h de formação foi capaz de eliminar as bactérias viáveis, presentes na superfície do aço. Entretanto, a desinfecção com peróxido de hidrogênio não foi capaz de eliminá-las. Nas duas condições, porém, as análises de EIE do sistema aço/biofilme mostraram que o mesmo não foi completamente removido da superfície do metal. Correlacionando os dois casos, pode-se inferir que a superfície do aço inox 304L é rapidamente colonizada pelas duas espécies microbianas e que as técnicas de limpeza e desinfecção são capazes de reduzir e até eliminar as células viáveis, embora não removam completamente o biofilme da superfície. Por outro lado, é importante ressaltar que fatores como a arquitetura, espessura e porosidade do biofilme, e propriedades intrínsecas da superfície, são fatores que afetam os valores de impedância medidos, sendo necessário considerá-los na análise, tanto da formação do biofilme, quanto dos efeitos dos procedimentos de limpeza e desinfecção

Estimativa de fontes externas uniformes de nêutrons em regiões combustíveis para uma distribuição prescrita de potência

Projetos de reatores nucleares foram classificados em quatro gerações (Gen) pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos da América (DOE), quando o DOE introduziu o conceito de reatores de geração IV (Gen IV). Reatores Gen IV são um conjunto de projetos de reator nuclear, em sua maioria teóricos, atualmente sendo pesquisados. Entre os projetos Gen IV, incluem-se os projetos dos ADS (Accelerator Driven Systems), que são sistemas subcríticos estabilizados por fontes externas estacionárias de nêutrons. Estas fontes externas de nêutrons são normalmente geradas a partir da colisão de prótons com alta energia contra os núcleos de metais pesados presentes no núcleo do reator, fenômeno que é conhecido na literatura como spallation, e os prótons são acelerados num acelerador de partículas que é alimentado com parte da energia gerada pelo reator. A criticalidade de um sistema mantido por reações de fissão em cadeia depende do balanço entre a produção de nêutrons por fissão e a remoção por fuga pelos contornos e absorção de nêutrons. Um sistema está subcrítico quando a remoção por fuga e absorção ultrapassa a produção por fissão e, portanto, tende ao desligamento. Entretanto, qualquer sistema subcrítico pode ser estabilizado pela inclusão de fontes estacionárias de nêutrons em seu interior. O objetivo central deste trabalho é determinar as intensidades dessas fontes uniformes e isotrópicas de nêutrons, que se deve inserir em todas as regiões combustíveis do sistema, para que o mesmo estabilize-se gerando uma distribuição prescrita de potência elétrica. Diante do exposto, foi desenvolvido neste trabalho um aplicativo computacional em linguagem Java que estima as intensidades dessas fontes estacionárias de nêutrons, que devem ser inseridas em cada região combustível para que estabilizem o sistema subcrítico com uma dada distribuição de potência definida pelo usuário. Para atingir este objetivo, o modelo matemático adotado foi a equação unidimensional de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas (SN) e o convencional método de malha fina diamond difference (DD) foi utilizado para resolver numericamente os problemas SN físicos e adjuntos. Resultados numéricos para dois problemas-modelos típicos são apresentados para ilustrar a acurácia e eficiência da metodologia proposta.

功能基团对糖衍生物吸湿保湿活性的影响研究

吸湿保湿剂是一类能从潮湿空气中吸收水分的吸湿性化合物，通过吸收和保持 水分达到保湿、滋润、恢复肌肤弹性等功效。保湿剂是化妆品中不可缺少的重要成 分，其中来源于生物体的透明质酸是一种性能极佳的保湿剂，应用于高档化妆品中， 可使皮肤富有弹性、光滑、延缓皮肤老化。但其制备工艺复杂，成本较高，制约了 透明质酸的广泛应用。为此，人们不断研究开发与其作用相似的产品。 目前市场上对绿色天然保湿剂的研究主要集中在筛选、提取方面。本文通过化 学合成的方法，对绿色天然化合物壳聚糖、海藻糖、菊糖、卡拉胶进行分子修饰， 合成了羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐、酰化壳聚糖、羧甲基酰化双重修饰壳聚糖、 双季铵盐壳聚糖、海藻糖季铵盐、羧甲基海藻糖、羧甲基卡拉胶、卡拉胶季铵盐、 羧甲基菊糖、菊糖季铵盐等一系列的糖衍生物，探讨了不同功能基团对糖类化合物 吸湿保湿活性的影响，研究了导入基团与吸湿保湿活性之间的构效关系。 羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐、酰化壳聚糖能够显著提高壳聚糖的吸湿保湿活 性，因为羧甲基、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、酸酐等具有吸湿保湿活性，这些功 能基团的引入可以提高吸湿保湿活性。对壳聚糖进行双重修饰可以进一步提高吸湿 保湿活性，一定程度上验证了功能叠加的原理，吸湿保湿活性明显优于壳聚糖。 对海藻糖、菊糖、卡拉胶的羧甲基化和季铵盐修饰的结果表明，各衍生物的吸 湿保

Effect of contact time on the acute toxicity of mercury to scale carp

The behaviour of metals in aquatic ecosystems is dependent on various environmental factors. Experiments were conducted in five different contact times (0.5, 2, 12, 24 and 48h) between soil sediment and mercury on Cyprinus carpio var communis. It was observed that contact time with soil sediment had significant effect in reducing the toxicity of mercury. Higher the time of contact, greater the effect. Medium hard water (150 mg/L CaC0 sub(3) of total hardness) had the highest effect as compared to other water in reducing the toxicity of mercury when combined with underlying soil sediment. With the increase in contact time, complexation and adsorption of inorganic mercury ions with the dissolved and particulate phases of water and soil sediment were increased; thereby bioaccumulation of mercury ions by scale carp was more. Applicability of the result of this experiment in natural ecosystems was also suggested.

Lowering the excitation threshold of a random laser using the dynamic scattering states of an organosiloxane smectic A liquid crystal

Smectic A liquid crystals, based upon molecular structures that consist of combined siloxane and mesogenic moieties, exhibit strong multiple scattering of light with and without the presence of an electric field. This paper demonstrates that when one adds a laser dye to these compounds it is possible to observe random laser emission under optical excitation, and that the output can be varied depending upon the scattering state that is induced by the electric field. Results are presented to show that the excitation threshold of a dynamic scattering state, consisting of chaotic motion due to electro-hydrodynamic instabilities, exhibits lower lasing excitation thresholds than the scattering states that exist in the absence of an applied electric field. However, the lowest threshold is observed for a dynamic scattering state that does not have the largest scattering strength but which occurs when there is optimization of the combined light absorption and scattering properties. © 2012 American Institute of Physics.

Gated three-terminal device architecture to eliminate persistent photoconductivity in oxide semiconductor photosensor arrays

The composition of amorphous oxide semiconductors, which are well known for their optical transparency, can be tailored to enhance their absorption and induce photoconductivity for irradiation with green, and shorter wavelength light. In principle, amorphous oxide semiconductor-based thin-film photoconductors could hence be applied as photosensors. However, their photoconductivity persists for hours after illumination has been removed, which severely degrades the response time and the frame rate of oxide-based sensor arrays. We have solved the problem of persistent photoconductivity (PPC) by developing a gated amorphous oxide semiconductor photo thin-film transistor (photo-TFT) that can provide direct control over the position of the Fermi level in the active layer. Applying a short-duration (10 ns) voltage pulse to these devices induces electron accumulation and accelerates their recombination with ionized oxygen vacancy sites, which are thought to cause PPC. We have integrated these photo-TFTs in a transparent active-matrix photosensor array that can be operated at high frame rates and that has potential applications in contact-free interactive displays. © 2012 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.