[发明专利]一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法

摘要

本发明公开了一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，通过基于慢正电子束的多普勒展宽谱，对待测纳米多孔薄膜进行样品‑束流几何多普勒展宽谱测量，即将待测纳米多孔薄膜绕束流轴线旋转90°，前后两次采集其多普勒展宽谱，接着分别计算出两次所采集的多普勒展宽谱的线型S参数或线型W参数，通过两次测量的线型S参数和线型W参数的变化，判断待测纳米多孔薄膜的有序性。本发明的方法不仅能够探测材料的表面信息，还能够准确检测到薄膜中的孔结构信息以及缺陷等随深度分布变化的信息，并且基板不影响薄膜孔隙率的探测，从而无需将薄膜从基板上剥离，因此不会损坏薄膜中的纳米孔结构，保证了测量结果的准确性和样品的重复利用率。 1

主权项

1.一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、使用尺寸为1cm×1cm的待测纳米多孔薄膜作为样品；

B、将样品安装在样品架上，第一次采集该样品在入射正电子能量下的第一次多普勒展宽谱，所述入射正电子能量的范围可调，其调节范围根据样品的厚度及正电子注入到样品的深度分布而设置；

C、将样品绕束流轴线旋转90°，第二次采集该样品在入射正电子能量下的第二次多普勒展宽谱；

D、分别计算出两次所采集的多普勒展宽谱的线型S参数和线型W参数；

E、分别比较线型S参数和线型W参的变化，若两次测量的线型S参数和线型W参数显著变化，则判断所述待测纳米多孔薄膜的孔排列具有有序性；若线型S参数或线型W参数的改变程度越大，则所述待测纳米多孔薄膜中的孔排列的有序性越高。

2.根据权利要求1所述的一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：所述步骤B中的正电子注入到样品的深度分布，由以下公式得到：

其中，α₊为正电子的注入深度，单位为cm^‑1；ρ为样品的密度，单位为g·cm^‑3；E_max为入射正电子的最大能量值，单位为MeV。

3.根据权利要求1所述的一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：所述步骤D中的线型S参数的表示式为：

其中，A为多普勒展宽谱中于中央区域内的正电子湮没计数，SUM为多普勒展宽谱中于总区域内的正电子湮没计数。

4.根据权利要求1所述的一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：所述步骤D中的线型W参数的表示式为：

其中，B为多普勒展宽谱中于峰两翼区域内的正电子湮没计数，SUM为多普勒展宽谱中于总区域内的正电子湮没计数。

5.根据权利要求1所述的一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：所述步骤B或C中的入射正电子能量，由单能慢正电子束提供，所述入射正电子能量的范围为0‑24kV。

6.根据权利要求1所述的一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：所述步骤B或C中，利用高纯Ge探头来采集第一次多普勒展宽谱或第二次多普勒展宽谱。

7.根据权利要求1所述的一种探测多孔薄膜有序纳米管状孔排列的方法，其特征在于：所述步骤A中的待测纳米多孔薄膜为有序介孔二氧化硅薄膜。