对向靶磁控溅射制备WO3薄膜气敏传感器

WO3薄膜气敏传感器是利用三氧化钨(WO3)的半导体气敏性,三氧化钨是一种很有潜力的敏感材料,NOx、H2S、CO、NH3、C2H5OH等多种气体有敏感性;当它暴露于气体中时,从空气中被吸附的氧作为一种电子的受主态处于三氧化钨材料的禁带,表面反应导致了受主态在部分表面覆盖度的变化,从而引起了电导率的变化,达到检测特定气体浓度的效果。

三氧化钨粉末WO3薄膜气敏传感器
 
WO3薄膜气敏传感器的制备方法通常为溶胶凝胶法:首先配制含有钨原子的高度分散均匀的溶液或者溶胶,经后期化学和物理方式处理,在基片表面形成固态的高度均匀分散的薄膜。而一种新型的制备方法为采用对向靶磁控溅射法来制备WO3薄膜气敏传感器,其步骤如下:
1. 将p型单晶硅片依次在浓硫酸、去离子水、丙酮、乙醇中清洗;
2. 将清洗过的单晶硅片放入超高真空对向靶磁控溅射设备中,采用铂为靶材,在氩气为工作气体,用对向靶磁控溅射法在基片上制备叉指铂电极;
3. 采用钨为靶材,在超高真空对靶磁控溅射设备中,在氩气和氧气为工作气体,用对向靶磁控溅射法在有叉指铂电极的基片上制备三氧化钨薄膜;
4. 制备所得三氧化钨薄膜在空气中进行热处理,从而得到WO3薄膜气敏传感器。
 
对向靶磁控溅射法的优势在于制得的薄膜均匀,纯度高,膜与基底附着性好,参数易控制,且对氨灵敏特性好。但是,这种方法对设备和原料的要求较高,导致成本上优势不强,可能更适合实验室制备,而不适宜工业批量生产。
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硬质合金外圆车刀

硬质合金外圆车刀具有较高的硬度以及优良的耐磨性,主要用于工件外轮廓以及外表面的车削,是车削加工中不可或缺的一种工具。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面,刀尖角组成。其切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。

除了外圆车刀之外车刀还适用于各种机床上,可对内孔、端面、螺纹、车槽等进行加工。按结构可分为整体型车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。
硬质合金外圆车刀属于焊接车刀的一种,其将性能优良的硬质合金焊接于刀具基体上,从而改善切削性能;
机夹车刀采用的是普通刀片通过机械夹固的方式将刀片夹持在刀杆上进行使用;
切断车刀切既窄且深的槽,排屑空间小,切屑极易堵塞,为了减小同已加工表面的摩擦,其切削部分的两侧必须磨有副偏角,因而根部的强度大大削弱;
成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具,其刃形是根据工件廓形设计的,可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面;
可转位车刀,当一个刃尖磨钝后,将刀片转位后使用另外的刃尖,减少了换刀的次数,提高了加工效率。如今应用日益广泛,在车刀中所占比例逐渐增加。

硬质合金外圆车刀

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硬质合金机夹刀片

硬质合金机架刀片也被称为数控(CNC)刀片或可转位刀片,因其切削效率高、耐用性好以及耐高温的优点,被主要应用在金属的车削、铣削、切断切槽、螺纹车削等领域。相比于普通刀片,其具有许多难以比拟的优势:
1.切削性能稳定可靠,在数控加工过程中,除了应给出数控刀片的平均值指标外,还应给出可靠指标Tp(通常规定Tp≥0.9);
2.可靠地断屑或卷屑,即切削控制。在切削塑性金属时,必须控制切屑不缠绕在数控刀片,工件及工艺装备上,控制切屑不飞溅,不影响切削液喷注,不影响零件的定位和输送,不划伤已加工表面,使切屑易于清理;
3.具有高精度,切削部分的几何尺寸变化较小,刀体刀杆与刀片反复装卸也能保持精度稳定;
4.快速更换以及尺寸预调,具有控制和调整尺寸的功能或具有刀具磨损的自动补偿装置,以减少换刀调整的停机时间。

根据其不同的结构和用途硬质合金机夹刀片可分为以下几个大类:
1.整体式:由整块材料磨制而成,使用时可根据不同用途将切削部分修磨成所需要形状;
2.镶嵌式:它分为焊接式和机夹式。机夹式又根据刀体结构的不同,可分为不转位和可转位两种;
3.内冷式:切削冷却液通过机床主轴或刀盘传递到刀体内部由喷孔喷射到切削刃部位;
4.特殊型式:包括强力夹紧、可逆攻丝、复合刀具等,目前数控刀具主要采用机夹可转位刀具。

硬质合金机夹刀片

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硬质合金探针

硬质合金探针也被称为测试针,是电测试中的接触媒介。其具有优良的性能,在电测试以及一些电子元件检测中有着广泛应用,其使用寿命相比于其他材料更长。根据结构上的不同,硬质合金探针可分为悬臂探针(劈刀型和环氧树脂型)以及垂直探针(ICT探针、界面探针、微型探针、开关探针、高频探针、旋转探针、高电流探针、半导体探针、电池接触探针、线束测试探针),而从电子测试用途上,其还能够分为:

1.光电路板测试探针:未安装元器件前的电路板测试和只开路、短路检测探针,国内大部分的探针产品均可替代进口产品;
2.在线测试探针:PCB线路板安装元器件后的检测探针,高端产品的核心技术还是掌握在国外公司手中,国内部分探针产品已研发成功,可替代进口探针产品;
3.微电子测试探针:即晶圆测试或芯片IC检测探针,核心技术还是掌握在国外公司手中,国内生产厂商积极参与研发,但只有一小部分成功生产。

另外,为了保证一定的测量精度,在探针的使用上,需要注意以下几点:
1.探针长度尽可能短:以减少探针的弯曲或偏斜对精度的影响;
2.连接点最少:每次将探针与加长杆连接在一起时,就相当于额外引入了新的潜在弯曲和变形点;
3.检测球尽可能大:使得球/杆的空隙最大,这样减少了由于晃动而误触发的可能,并且科学若被测表面未抛光部分对精度所造成的影响。

硬质合金探针

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准定向三氧化钨纳米带NOx气敏传感器

三氧化钨纳米带三氧化钨纳米带是一种一维钨氧化物纳米结构材料,具有高的比表面积以及其垂直轴向尺寸等,因而在气敏传感器领域表现出更高的气体灵敏度、更好的选择性和更低的工作温度,从而展现出在高性能NOx气敏传感器中应用的光明前景。三氧化钨(WO3)是n型半导体过渡金属氧化物,因其特殊性能在电致变色、光致变色、气敏传感器、光催化剂等领域受到广泛应用;作为一种性能优越、价格低廉的气敏材料,它对NOx、SO2、NH3、CO等气体均具有良好的敏感性,因而被认为是最具有发展前景的气敏材料之一。
 
准定向三氧化钨纳米带NOx气敏传感器的制备步骤如下:
1.配制六氯化钨溶液,并调节摩尔浓度为0.003~0.012M;
2.通过水热法合成准定向的三氧化钨纳米线,并经离心分离、去离子水和无水乙醇反复洗涤、干燥;
3.将制得的三氧化钨纳米线与无水乙醇、松油醇超声混合,制备敏感材料浆料;
4.采用旋涂法、印刷法或者提拉法将敏感料浆涂覆在覆有叉指钼电极的氧化铝基片上,室温下放置半个小时,再在程序烧结炉中控制一定升温速率升到400〜600°C进行热处理1~2小时,制得准定向三氧化钨纳米带NOx气敏传感器。
 
这种准定向三氧化钨纳米带NOx气敏传感器大大提升了对NOx的敏感性能,对于低浓度氮氧化物气体检测具有高灵敏度、高选择性、低工作温度、低功耗的有益效果。
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