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系統識別號 U0002-2906201720542800
DOI 10.6846/TKU.2017.01056
論文名稱(中文) X光吸收光譜對銅摻雜之鈦鎳合金(Ti50Ni50-xCux)電子結構的研究
論文名稱(英文) Electronic Structure of Cu-doped Ti-Ni Alloy(Ti50Ni50-xCux)Studied by X-ray Absorption Spectroscopy
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 物理學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Physics
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 105
學期 2
出版年 106
研究生(中文) 劉柏佑
研究生(英文) Bo-You Liou
學號 604210129
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2017-06-19
論文頁數 74頁
口試委員 指導教授 - 張經霖
委員 - 董崇禮
委員 - 郭永綱
關鍵字(中) X光吸收光譜
形狀記憶合金
關鍵字(英) XANES
Shape Memory Alloys
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
我們以X光吸收光譜對鈦鎳摻雜銅合金Ti50Ni50-xCux (x=5,7.5,10,15,20,25,30)進行研究。從Ti L2,3 -edge譜中,Ti 3d 未占據態的變化趨勢與銅含量小於15%(x<15)電阻率的趨勢相反跟電子熱導率趨勢一致。從Ni L2,3 -edge譜中,Ni 3d未占據態的變化趨勢與銅含量大於15%(x>15)電阻率的趨勢相反跟電子熱導率趨勢一致。
從Ni的K-edge 譜中,前置吸收峰在Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)隨著x含量上升,3d-4p混成未佔據態有序下降。從Cu的K-edge譜中,前置吸收峰在Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)隨著x含量上升,3d-4p混成未佔據態有序上升。可知Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30) 電子由Cu 3d-4p混成軌域向Ni 3d-4p混成軌域遷移。
英文摘要
We have performed X-ray absorption near edge structure (XANES) to study the shape memory alloys Ti50Ni50-xCux (x=5,7.5,10,15,20,25,30). From Ti L2,3 -edge spectra, the variation of Ti 3d unoccupied states correlates well with electronic thermal conductivity but instead trends with the electric resistivity on the copper content less than 15%(x<15). From Ni L2,3 -edge spectra, the variation of Ni 3d unoccupied states correlates well with electronic thermal conductivity but instead trends with the electric resistivity on the copper content greater than 15%(x>15).
From Ni K -edge spectra, pre-absorption peak at Ti50Ni50-xCux (x=20、25、30) with the increase of x content, 3d-4p mixed with unordered state orderly decline. From Cu K -edge spectra, pre-absorption peak at Ti50Ni50-xCux (x=20、25、30) with the increase of x content, 3d-4p mixed with unordered state orderly rise. It can be seen that the Ti50Ni50-xCux (x=20、25、30) electrons are intermixed by the Cu 3d-4p into the orbital domain to Ni 3d-4p.
第三語言摘要
論文目次
目錄
第一章 序論	1
第二章 樣品介紹	2
第三章 X光吸收光譜簡介	17
3.1 X光吸收光譜近邊緣結構(XANES)	21
3.2延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS)	22
3.3數據分析	27
第四章 實驗設備與量測方法	33
4.1 X光光源	33
4.2 單色儀	35
4.3光譜測量方式	35
4.4  測量之樣品的處理與準備	39
第五章 結果與討論	40
5.1 Ti K-edge 吸收光譜(XANES)	40
5.2 Ni K-edge 吸收光譜(XANES)	44
5.3 Cu K-edge 吸收光譜(XANES)	48
5.4 Ti L2,3-edge 吸收光譜 (XANES)	52
5.5 Ni L2,3-edge 吸收光譜 (XANES)	57
5.6 Cu L2,3-edge 吸收光譜 (XANES)	62
5.7 Ti L2,3-edge、Ni L2,3-edge及Cu L2,3-edge 吸收光譜 (XANES)與電阻率及電子熱導率比較	67
第六章 結論	72
參考文獻	73

圖目錄
圖2.1 麻田散體之結構	3
圖2.2 奧斯田體之結構	3
圖2.3 Ti50Ni45Cu5電阻率對溫度變化關係圖	7
圖2.4 Ti50Ni42.5Cu7.5電阻率對溫度變化關係圖	8
圖2.5 Ti50Ni40Cu10電阻率對溫度變化關係圖	8
圖2.6 Ti50Ni35Cu15電阻率對溫度變化關係圖	9
圖2.7 Ti50Ni30Cu20電阻率對溫度變化關係圖	9
圖2.8 Ti50Ni25Cu25電阻率對溫度變化關係圖	10
圖2.9 Ti50Ni20Cu30電阻率對溫度變化關係圖	10
圖2.10 Ti50Ni50-xCux系列樣品在室溫下不同結構下的電阻率	11
圖2.11 Ti50Ni45Cu5熱導率對溫度變化關係圖	12
圖2.12 Ti50Ni42.5Cu7.5熱導率對溫度變化關係圖	13
圖2.13 Ti50Ni40Cu10熱導率對溫度變化關係圖	13
圖2.14 Ti50Ni35Cu15熱導率對溫度變化關係圖	14
圖2.15 Ti50Ni30Cu20熱導率對溫度變化關係圖	14
圖2.16 Ti50Ni25Cu25熱導率對溫度變化關係圖	15
圖2.17 Ti50Ni20Cu30熱導率對溫度變化關係圖	15
圖2.18 Ti50Ni50-xCux系列樣品在室溫下不同結構下的電子熱導率	16
圖3.1物質吸收截面與能量之關係圖	19
圖3.2 XANES與EXAFS分界圖	20
圖3.3光電子平均自由路徑與能量關係圖	23
圖3.4單一散射與多重散射之圖示	23
圖3.5以雙原子分子的情況來表示吸收光譜與光電子末態波函數關係示意圖	25
圖3.6出射電子受鄰近原子的背向散射,而產生干涉現象	25
圖3.7 X光吸收光譜之數據分析流程	27
圖3.8選擇能量底限E0值的不同方法	29
圖4.1 X光吸收光譜實驗示意圖	34
圖4.2穿透式	35
圖4.3 X光通過物質之強度衰減,入射X光強度I0,穿過後之強度I,物質厚度dx	36
圖4.4螢光式	37
圖4.5電子逸出式	38
圖4.6光子吸收過程	38
圖5.1為Ti標準樣品Ti K-edge歸一化吸收光譜圖	41
圖5.2為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30) Ti K-edge歸一化吸收光譜圖	42
圖5.3為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=7.5、10、15) Ti K-edge歸一化吸收光譜圖	42
圖5.4為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30) Ti K-edge歸一化吸收光譜圖	43
圖5.5為Ni標準樣品Ni K-edge歸一化吸收光譜圖	45
圖5.6為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Ni K-edge歸一化吸收光譜圖	46
圖5.7為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=7.5、10、15)Ni K-edge歸一化吸收光譜圖	46
圖5.8為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)Ni K-edge歸一化吸收光譜圖	47
圖5.9為Cu標準樣品Cu K-edge歸一化吸收光譜圖	49
圖5.10為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Cu K-edge歸一化吸收光譜圖	50
圖5.11為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=7.5、10、15)Cu K-edge歸一化吸收光譜圖	50
圖5.12為Ni50Ni50-xCux系列樣品(x=20、25、30)Cu K-edge歸一化吸收光譜圖	51
圖5.13為Ti標準樣品的L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	53
圖5.14為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Ti L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	54
圖5.15為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)與要扣除arctangent函數背景之Ti L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	54
圖5.16為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)扣除arctangent 函數背景並fit一個Gauss峰之Ti L2,3- edge吸收光譜圖	55
圖5.17為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)扣除arctangent函數背景、gauss峰的Ti L3- edge吸收光譜圖	55
圖5.18為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ti L3- edge之面積積分曲線	56
圖5.19為Ni標準樣品的L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	59
圖5.20為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Ni L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	59
圖5.21為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)與要扣除arctangent函數背景之Ni L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	60
圖5.22為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)扣除arctangent函數背景並fit一個Gauss峰之Ni L2,3- edge吸收光譜圖	60
圖5.23為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)扣除arctangent函數背景、gauss峰的Ni L3- edge吸收光譜圖	61
圖5.24為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之 Ni L3- edge之面積積分曲線	61
圖5.25為Cu標準樣品的L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	63
圖5.26為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)Cu L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	64
圖5.27為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)與要扣除arctangent函數背景之Cu L2,3- edge歸一化吸收光譜圖	64
圖5.28為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5)扣除arctangent函數背景並fit一個Gauss峰之Cu L2,3- edge吸收光譜圖	65
圖5.29為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)扣除arctangent函數背景、gauss峰的Cu L3- edge吸收光譜圖	65
圖5.30為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Cu L3- edge之面積積分曲線	66
圖5.31為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ti L3- edge之面積積分曲線與電阻率比較圖	69
圖5.32為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ni L3- edge之面積積分曲線與電阻率比較圖	69
圖5.33為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Cu L3- edge之面積積分曲線與電阻率比較圖	70
圖5.34為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ti L3- edge之面積積分曲線與電子熱導率比較圖	70
圖5.35為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Ni L3- edge之面積積分曲線與電子熱導率比較圖	71
圖5.36為Ti50Ni50-xCux系列樣品(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之Cu L3- edge之面積積分曲線與電子熱導率比較圖	71
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