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系統識別號 U0002-2906201721334500
中文論文名稱 以延伸X光吸收光譜精細結構探討銅摻雜對TiNi合金局域結構之影響
英文論文名稱 Cu-Substitution Effect on the TiNi Alloys Studied by Extended X-ray Absorption Fine Structure
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 物理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 105
學期 2
出版年 106
研究生中文姓名 黃柏文
研究生英文姓名 Bo-Wen Huang
電子信箱 abc127k@gmail.com
學號 602210162
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2017-06-19
論文頁數 73頁
口試委員 指導教授-張經霖
委員-張經霖
委員-郭永綱
委員-董崇禮
中文關鍵字 銅鎳合金摻雜銅  EXAFS 
英文關鍵字 Ti-Ni alloy dope Copper  EXAFS 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 我們以延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS)對鈦鎳形狀記憶合金依照摻雜不同比例的銅Ti50Ni50-xCux(x=5、7.5、10、15、20、25、30)進行原子結構分析。我們將EXAFS部分去做傅立葉轉換至R-space再分別對Ni、Cu K-edge的第一配位峰的Ni-Ti及Cu-Ti鍵結去做Fitting後得到配位數、鍵長、Debye-Waller facter (DWF)等數據去探討當摻雜銅濃度不同時晶體結構變化的定量分析,藉由Fitting的結果皆可看出shift造成之影響,最後再與熱電性質等數據去做分析,可看出晶格亂度上升(DWF)導致聲子不易傳導,進而影響其電阻率及晶格熱導率。
英文摘要 We have performed extended X-ray absorption fine structure (EXAFS)
measurements to investigate the variation of local atomic structures of a series of Ti50Ni50-xCux(x=5、7.5、10、15、20、25、30) alloy. We made the EXAFS part to Fourier transform to R-space, Respectively, the first coordination peak of Ni & Cu K-edge, Then, Fitting Ni-Ti and Cu-Ti bond get the coordination number、bond distance and Debye-Waller facter (DWF). According to the curve fitting of EXAFS,To explore the quantitative analysis of the crystal structure change when the doped copper concentration, can be seen shift phenomenon. Finally, with the thermoelectric properties data to do the analysis. The Debye-Waller facter rise causes the phonon to be less conductive, Which in turn affects its resistivity and lattice thermal conductivity.
論文目次 第一章 序論 1
第二 章樣品簡介 4
2.1 形狀記憶合金簡介 4
2.2 形狀記憶合金的種類 6
2.3 形狀記憶效應 8
2.4 形狀記憶合金Ti50Ni50-xCux的熱電性質 10
2.4.1 電阻率 10
2.4.2 熱導率 15
第三章 X光吸收光譜簡介 20
3.1 X光吸收光譜近邊緣結構(XANES) 24
3.2延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS) 25
3.3數據分析: 28
XANES 29
EXAFS 29
第四章 實驗設備與量測方法 37
4.1 X光光源 37
4.2 單色儀(monochromator) 39
4.3光譜測量方式 40
4.4 測量之樣品的處理與準備 43
第五章 實驗結果與討論 45
5.1 Ti50Ni50-xCux之Ni K-edge延伸X光吸收光譜精細結構 (EXAFS) 45
5.2 Ti50Ni50-xCux之Cu K-edge延伸X光吸收光譜精細結構 (EXAFS) 47
5.3 擬合數據之分析: 48
5.4 Debye Waller factor與熱電性質之分析 67
第六章 結論 71


圖表目錄

圖 2 - 1奧斯田體之結構 5
圖 2 - 2 麻田散體之結構 5
圖 2 - 3 形狀記憶效應與麻田散體雙晶自我調適之示意圖 9
圖 2 - 4 形狀記憶合金四步驟及相變溫度示意圖 9
圖 2 - 5 Ti50Ni45Cu5 電阻率對溫度變化關係圖 11
圖 2 - 6 Ti50Ni42.5Cu7.5 電阻率對溫度變化關係圖 11
圖 2 - 7 Ti50Ni40Cu10 電阻率對溫度變化關係圖 12
圖 2 - 8 Ti50Ni35Cu15 電阻率對溫度變化關係圖 12
圖 2 - 9 Ti50Ni30Cu20 電阻率對溫度變化關係圖 13
圖 2 - 10 Ti50Ni25Cu25 電阻率對溫度變化關係圖 13
圖 2 - 11 Ti50Ni20Cu30 電阻率對溫度變化關係圖 14
圖 2 - 12所有樣品電阻率在室溫下曲線圖 14
圖 2 - 13 Ti50Ni45Cu5 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 15
圖 2 - 14 Ti50Ni42.5Cu7.5 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 16
圖 2 - 15 Ti50Ni40Cu10 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 16
圖 2 - 16 Ti50Ni35Cu15 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 17
圖 2 - 17 Ti50Ni30Cu20 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 17
圖 2 - 18 Ti50Ni25Cu25 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 18
圖 2 - 19 Ti50Ni20Cu30 升溫時晶格、電子以及總熱導率關係圖 18
圖 2 - 20所有樣品晶格熱導在室溫下曲線圖 19

圖 3 - 1 物質吸收截面與能量之關係圖 22
圖 3 - 2 XANES與EXAFS分界圖 23
圖 3 - 3光電子平均自由路徑與能量關係圖 24
圖 3 - 4單一散射與多重散射之圖示 25
圖 3 - 5出射電子受鄰近原子的背向散射,而產生干涉現象 28
圖 3 - 6 X光吸收光譜之數據分析流程 29
圖 3 - 7選擇能量底限E0值的不同方法 31

圖 4 - 1國家同步輻射研究中心 (NSRRC) 38
圖 4 - 2 X光吸收光譜實驗站示意圖 39
圖 4 - 3同步輻射中心示意圖 39
圖 4 - 4 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 41
圖 4 - 5穿透式 41
圖 4 - 8光子吸收過程 43
圖 4 - 6電子逸出式 43
圖 4 - 7螢光式 43

圖 5 - 1 Ti50Ni50-xCux 不同濃度之 Ni K-edge 歸一化光譜圖 52
圖 5 - 2 Ti50Ni50-xCux 不同濃度之 Ni K-edge k3χ(k)圖 52
圖 5 - 3 Ti50Ni50-xCux 不同濃度之 Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖 53
圖 5 - 4 Ti50Ni45Cu5之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 54
圖 5 - 5 Ti50Ni42.5Cu7.5之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 54
圖 5 - 6 Ti50Ni40Cu10之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 55
圖 5 - 7 Ti50Ni35Cu15之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 55
圖 5 - 8 Ti50Ni30Cu20之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 56
圖 5 - 9 Ti50Ni25Cu25之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 56
圖 5 - 10 Ti50Ni20Cu30之Ni K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 57
圖 5 - 11 Ti50Ni50-xCux 不同濃度之 Cu K-edge 歸一化光譜圖 58
圖 5 - 12 Ti50Ni50-xCux 不同濃度之 Cu K-edge k3χ(k)圖 58
圖 5 - 13 Ti50Ni50-xCux 不同濃度之 Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖 59
圖 5 - 14 Ti50Ni45Cu5之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 60
圖 5 - 15 Ti50Ni42.5Cu7.5之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 60
圖 5 - 16 Ti50Ni40Cu10之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 61
圖 5 - 17 Ti50Ni35Cu15之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 61
圖 5 - 18 Ti50Ni30Cu20之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 62
圖 5 - 19 Ti50Ni25Cu25之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 62
圖 5 - 20 Ti50Ni20Cu30之Cu K-edge EXAFS 傅立葉轉換圖及擬合圖 63
表 5 - 21 Ti50Ni50-xCux(x=5、7.5、10、15、20、25、30)之擬合後數據 64
圖 5 - 22 Ti50Ni50-xCux(x=5、7.5、10、15、20、25、30)不同濃度擬合後之鍵長圖 65
圖 5 - 23 Ti50Ni50-xCux(x=5、7.5、10、15、20、25、30)不同濃度擬合後之配位數圖 65
圖 5 - 24 Ti50Ni50-xCux(x=5、7.5、10、15、20、25、30)不同濃度擬合後之 66
圖 5 - 25晶格亂度 (DWF) vs. 電阻率 70
圖 5 - 26晶格亂度 (DWF) vs. 聲子熱導率 70

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