熔石英表面污染物粘附機(jī)理及潔凈度表征方法研究.pdf

1、熔石英是慣性約束核聚變中常用的光學(xué)材料，在光路的傳輸、聚焦等方面發(fā)揮著重要作用。熔石英表面潔凈度會(huì)對(duì)光學(xué)元件的抗激光損傷能力造成影響。實(shí)際觀測中發(fā)現(xiàn)非晶石英比晶態(tài)石英更容易受到有機(jī)物污染，且常規(guī)清洗后的污染區(qū)域主要呈點(diǎn)狀分布，但有關(guān)粘附機(jī)理問題，僅靠宏觀實(shí)驗(yàn)手段無法解釋清楚，需要從微觀分子層面深入探究。因此，本文借助分子模擬研究了水溶液清洗過程中非晶結(jié)構(gòu)對(duì)油脂分子的滯留作用，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完善了熔石英表面潔凈度表征方法。論文的完成對(duì)提升

2、熔石英的表面潔凈質(zhì)量，提高光學(xué)元件的使用壽命具有重要意義。
　　本文首先建立了熔石英分子模型，根據(jù)非晶材料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)調(diào)整了表面原子位置，模擬了硅油在熔石英表面吸附和水介質(zhì)作用下的脫附過程，從瞬時(shí)體系構(gòu)象、油團(tuán)質(zhì)心高度、油分子密度分布等多方面對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)描述，明確了不同方向水通道的形成對(duì)污染物去除起到的關(guān)鍵作用。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了水溶液中部分油分子在基底表面的滯留現(xiàn)象，提出基于組成原子個(gè)數(shù)和平均半徑的環(huán)阱殘留作用機(jī)制。其次，

3、采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了水滴在不同潔凈度熔石英表面的吸附過程，分析表面未配位氧原子羥基化和硅烷化比例的不同對(duì)潤濕性的影響，明確了接觸角數(shù)值與熔石英表面硅油污染程度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步地構(gòu)建親水性和疏水性的熔石英粗糙表面，分析表面結(jié)構(gòu)對(duì)潤濕性的影響。最后，采用不同清洗方法對(duì)同批次加工的熔石英樣本進(jìn)行分組清洗，通過接觸角實(shí)驗(yàn)判斷各組樣本的潔凈質(zhì)量，并對(duì)各工藝環(huán)節(jié)的清洗效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，結(jié)合XPS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出熔石英表面水滴接觸角數(shù)值隨硅