автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Активный контроль технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов с использованием тест-образцов

На правах рукописи

ОБРАЗЦОВ Денис Владимирович

АКТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ВАКУУМНОГО СИНТЕЗА НАНООБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕСТ-ОБРАЗЦОВ

Специальность 05 13 06 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗ 176435

Тамбов 2007

003176435

Работа выполнена на кафедре «Материалы и технология» ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Чернышов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Беляев Павел Серафимович

кандидат технических наук, доцент Федюнин Павел Александрович

Ведущая организация Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН), г Тамбов

Защита диссертации состоится 6 декабря 2007 г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212 260 01 Тамбовского государственного технического университета по адресу г Тамбов, ул Советская, 106, Большой актовый зал

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу. 392000, г Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 260 01

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Тамбовского государственного технического университета по адресу 393032, г Тамбов, ул Мичуринская, 112, корп «Б», а с авторефератом дополнительно - на сайте www tstu ru

Автореферат разослан 5 ноября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Наноразмерные объекты (НО) представляют собой одно из наиболее важных направлений исследований и использования в различных областях науки и техники (медицина, наноэлектроника, строительство, авиакосмическая отрасль и др ) Хотя подавляющее большинство таких систем имеют углеродную природу, в последнее время все более активно исследуются и применяются нанообъекты, синтезированные из других химических элементов Это обусловлено уникальными физико-химическими свойствами нанообъектов в сравнении с микрочастицами этого же вещества (высокая каталитическая активность, большая удельная поверхность, прочность и др)

В последнее время активно исследуются параметры и свойства различных нанообъектов (структура, гранулометрические параметры, физико-химические свойства) Определяются и улучшаются параметры наноматериалов, разрабатываются новые технологические процессы синтеза нанообъектов

Для исследования нанообъектов и наноматериалов в основном используют методы электронной, туннельной и атомно-силовой микроскопии, рентгеноструктурного анализа, лазерной спектроскопии Данные методы требуют длительной пробподготовки, квалифицированного персонала и не позволяют оперативно контролировать динамику формирования нанообъектов и вносить корректировку в технологический процесс синтеза нанообъектов

При этом контроль параметров и режимов технологических процессов синтеза осуществляется только по конечным продуктам, что не позволяет получать НО нужного качества и в нужном количестве Таким образом, разработка метода активного контроля параметров синтеза нанообъектов является актуальной Объектом исследования данной работы был выбран плазмохимический вакуумный синтез НО

Цель диссертационной работы. Разработать метод активного контроля технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов с использованием тест-объектов

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

- проанализировать процессы синтеза и методы контроля параметров нанообъектов, оценить основные факторы, влияющие на процессы синтеза нанообъектов,

- разработать методику предварительного получения заготовки тест-объекта,

- разработать устройство для выемки тест-объекта из вакуумной камеры в процессе плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов,

- разработать математическое описание параметров процесса подготовки тест-объекта непосредственно в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов,

- разработать метод активного контроля технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов,

- разработать измерительно-управляющую систему технологическим процессом плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов,

- осуществить экспериментальную проверку разработанного активного метода контроля и измерительно-управляющей системы

Методы и методики исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на теоретических основах физико-химических свойств нанобъектов, математическом описании процесса подготовки тест-объекта параллельно основному процессу синтеза нанообъектов в вакууме, электронно-микроскопических исследований синтезированных нанообъектов в различных технологических процессах, проведенных на кафедре «Материалы и технология» ТГТУ

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем

- разработан активный метод контроля параметров синтезируемых нанообъектов, отличительной особенностью которого является то, что в едином технологическом процессе плазмохимического вакуумного синтеза наряду с основным процессом создания нанообъектов формируются тест-объекты, которые затем периодически по одному извлекаются из вакуумной камеры через заданный промежуток времени и подвергаются контролю с помощью электронной микроскопии Полученная информация позволяет корректировать технологический процесс с целью повышения процентного выхода нанообъектов заданного вида,

- создана методика, позволяющая предварительно создавать необходимые заготовки тест-объектов,

- разработано шлюзовое устройство выемки тест-объектов, позволяющее в соответствии с заданным алгоритмом извлекать тест-обьекты, не прекращая технологический процесс плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов,

- разработанное математическое описание процесса синтеза нанообъектов в вакууме, позволяющее рассчитывать время нахождения тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов, устанавливает взаимосвязь этих процессов с конструкторскими и режимными параметрами вакуумной установки По результатам сравнения экспериментальных данных и расчетных проведена корректировка математического описания,

- разработана измерительно-управляющая система технологическим процессом плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов, позволяющая повысить процентный выход нанообъектов и получать конечные продукты заданного вида

Практическая ценность работы заключается в том, что созданы метод и устройство, реализующее активный контроль технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов на основе проводимых исследований, созданных методик и математического описа-

ния технологических параметров вакуумного синтеза нанообъектов Показана возможность адаптации метода для проведения активного контроля других технологических процессов на примере контроля синтеза нанообъектов в плазматроне

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на Пятой Международной конференции МГУ «Углерод фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Москва, 2006 г ), II Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении», (г Пенза, 2006 г), 3-й Международной конференции «Качество науки — качество жизни» (г Тамбов, 2007 г), Интернет форум магистрантов вузов России, «Новые идеи молодых ученых в науке XXI века», Заочной электронной конференции «Новые материалы и химические технологии» (15 — 20 март 2007 г), Заочной электронной конференции «Аналитические и лабораторные приборы» (15-20 апр 2007 г), 3-й Международной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса», (г Тамбов, 2007 г), Заочной электронной конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» (15 - 20 мая 2007 г), 3-й Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г Тамбов, 2007 г), 2-й Международной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества Наследие В И Вернадского» (г Тамбов, 2007 г )

Публикации По теме диссертации опубликовано 14 научных работ Личный вклад автора. Во всех работах, опубликованных в соавторстве, при непосредственном участии автора были разработаны основные идеи метода, получены теоретические и экспериментальные результаты, предложено математическое обеспечение алгоритма расчета параметров процесса синтеза в вакууме Проведены эксперименты по активному контролю нанообъектов в процессе плазмохимического вакуумного синтеза и осуществлена проверка достоверности полученных результатов и эффективности использования предложенного метода

Объем и структура работы. Диссертация включает в себя введение, 4 главы, заключение, список используемой литературы Изложена на 117 страницах машинописного текста Включает 59 рисунков, 5 таблиц, приложения

Автор выражает глубокую благодарность канд техн наук, доценту В П Шелохвостову за консультативную помощь при подготовке диссертации

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость диссертации

В первой главе проведен обзор по методам синтеза и контроля параметров нанообъектов

В обзоре рассмотрены классические методы синтеза различных нано-объектов В таких процессах, как метод лазерного испарения графитовых мишеней, электродуговой метод (плазмохимический), плазменный и пламенный метод синтеза фуллеренов, показано, что объекты единично синтезируются почти сразу после начала процесса, а дальнейшее продолжение процесса при неизменных параметрах приводит к увеличению общей массы одинакового продукта В пиролитическом методе синтеза нанотрубок конечный продукт отличается от промежуточных, так как рост нанотрубок продолжается на протяжении всего процесса синтеза

Проанализированы методы исследования нанообъектов Электронная микроскопия обеспечивает визуализацию структуры нанообъектов с атомным разрешением Показаны различные модификации электронной микроскопии, обеспечивающие проведение химического и структурного анализа нанообъектов Во многих случаях электронная микроскопия высокого разрешения является единственным источником получения информации о внутренней структуре и структуре границ раздела таких нанообъектов, которые можно рассматривать как КЯ и КТ Размеры НО могут определяться также сканирующей туннельной микроскопией, являющейся поверхностно-чувствительным методом визуализации атомной структуры твердых тел Рентгендифракционные методы с использованием высокой светимости синхротронных источников дают информацию об атомной структуре нанообъектов без их разрушения

Проанализированные методы позволяют достоверно определять состав (электронография, спектральный и рентгеноструктурный анализ), гранулометрические параметры (оптическая микроскопия, трансмиссионная и зондовая микроскопия) В классических методах затруднительно проведение активного контроля процесса синтеза нанообъектов, так как для них требуется продолжительная подготовка объекта исследования Это делает невозможным их использование при активном контроле на различных стадиях синтеза

Таким образом, разработка метода активного контроля параметров синтеза нанообъектов является актуальной

Во второй главе приведены описания разработанной методики получения заготовки тест-объекта, описаны технология процесса плазмохими-ческого вакуумного синтеза нанообъектов и разработанное шлюзовое устройство выемки тест-объекта из вакуумной камеры

Заготовка тест-объекта представляет собой пленку монооксида кремния (толщиной 15 20 нм), расположенную на медной сетке диаметром

3 мм (рис 1)

Пленку получали напылением в вакууме из резистивного испарителя кристаллического монооксида кремния на монокристалл соли ШО Отделяли пленку растворением соли в дистиллированной воде, подлавливали медной сеткой и сушили под инфракрасной лампой

Рис. 1. Заготовка тест-объекта:

/ - медная сетка; 2 - пленка монооксида кремния

Структурная схема установки плазмохимического вакуумного синтеза представлена на рис. 2.

Объектом исследования был выбран процесс синтеза нанообъектов в вакууме, доработка которого представляла собой осуществление напыления на вращающиеся ситалловые подложки меди и углерода, с периодическим механическим снятием образующихся продуктов металлической щеткой 2 и помещением их в накопительный бункер 3.

Для реализации активного контроля процесса плазмохимического вакуумного синтеза разработали устройство 8, которое позволяет выводить по одному гест-объекты из вакуумной камеры через вакуумный шлюз, что позволяет не нарушать технологическую атмосферу и не прекращать основной технологический процесс синтеза нанообъектов. Металлический экран 4 с электроприводом позволяет перекрывать молекулярные пучки, направленные на тест-объекты, тем самым обеспечивая выборочное напыление по времени на заготовки тест-объектов, обеспечивая универсальность методики, так как это позволяет начинать контроль образования на-

Рис. 2. Вакуумная установка плазмохимического синтеза нанообъектов:

1 - электронагреватель; 2 - металическая щетка; 3 - накопительный бункер; 4 - металлический экран с электроприводом; 5 - откачка воздуха из рабочего объема; б - ситалловая пластина; 7 - держатель заготовок тест-о&ьектов; 8 - шлюзовое устройство выемки тест-объектов; 9 - электродуговой испаритель; 10 - резистивный испаритель

1 2

Рис. 3. Устройства держателя и выемки тест-объектов:

1 - пружинный толкатель тест-объектов; 2 - тест-объект;

3 - устройство выемки тест-объекта

Разработанные устройства держателя и выемки тест-объектов показана отдельно на рис. 3. Пружинный толкатель / продвигает тест-объекты 2, после захвата и выемки тест-объекта устройством 3.

Таким образом, создана методика получения заготовки тест-объекта. Разработано устройство выемки тест-объекта из технологического процесса.

В третьей главе представлено математическое описание, позволяющее рассчитать необходимые пространственно временные параметры нахождения тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза углеродных нанообъектов.

На основе анализа технологического процесса синтеза нанообъектов в вакууме для определения пространственно временных и технологических параметров плазмохимического синтеза нанообъектов было разработано математическое описание. Анализ также выявил основные параметры, которые влияют на процесс синтеза: температура подложки, давление в вакуумной камере, расстояние от источника до подложки, интенсивность молекулярных пучков.

Математическое описание процесса синтеза нанообъектов в вакууме.

Процессу конденсации из паровой фазы в вакууме предшествуют две последовательно протекающие стадии: испарение или сублимация конденсированной (жидкой или твердой) фазы с поверхности испарителя и мас-соперенос в паровой фазе от испарителя до подложки.

Основным расчетным параметром математического описания является время подготовки тест-объекта при плазмохимическом вакуумном синтезе нанообъектов. Начальным условием является создание необходимого остаточного давления в технологической камере, при котором возможен процесс синтеза нанообъектов. Граничными условиями является температура подложки Т,ю„, от которой зависит величина реиспарения. Температура подложки обычно выбирается в пределах 100...200 °С, для обеспечения подвижности адсорбированных атомов на подложке, что улучшает сплошность пленки.

Общее время подготовки тест-объекта f^ в технологическом процессе оценивается как сумма времени fCu и к под молекулярным пучком меди и углерода соответственно.

Время нахождения под молекулярными пучками рассчитывали отдельно для меди и углерода по уравнению

¿ = (Ап/иО.60

птах > р * ост — ' изм

Т <Т

1 под 1 исп '

(1)

где Ип - заданная толщина пленки, мкм, и>р - скорость роста пленки, мкм/мин, рассчитывается по формуле-

wp = 6■^Q5Jк^íípтв, (2)

где /?та — плотность конденсата, г/см5; М - молярная масса, — плотность потока, моль/(см2 • с), испаряемого вещества, конденсирующегося в точке и подложки, произвольно расположенной в технологической камере, рассчитывалось по формуле

Уи^и ' Р°(В) Ж ,,ч

Л = ак-усо5фисо5фк-аи(2ял7,л/в)05, (3)

где /•*„ - площадь поверхности испарителя, обычно значительно меньше поверхности подложки, I - расстояние от испарителя до рассматриваемой и точки на поверхности подложки, сри и фк - углы между нормалями к поверхности источника и подложки соответственно, соединяющий источник с точкой и, ак и а'„ - коэффициенты конденсации и реиспарения с поверхности подложки, соответственно, уи - плотность потока, моль/(см2 с), испаряющегося компонента В рассчитывается по уравнению

_0/

Р (Д)и

(2 пЯТ„Мв?

Л = ЗД6 Ю аи ^ (4)

Давление насыщенного пара р°(в)и испаряемого вещества рассчитывается по уравнению

1ёр0(В) = А-ВГ1+СГ+О1ёГ (5)

Значения коэффициентов уравнения (5) являются табличными данными. Давление насыщенного пара элементов, образующих в паровой фазе ряд молекул, рассчитывают как сумму равновесных парциальных давлений рй(вт) всех молекулярных форм с числом атомов т, среднюю молекулярную массу такого пара рассчитывают по уравнению

Мв=^уВтМВт (6)

где увт - молярная доля молекул с числом атомов т определяется уравнением

УВт=Рвт''£Рвт (?)

т

Молекулярно-кинетическая теория газов позволяет рассчитать максимальное давление остаточных газов , при и ниже которого наблюдается молекулярный режим массопереноса. При испарении вещества (компонента В) образующиеся атомы (молекулы) пара распространяются с поверхности источника в пределах телесного угла 2л стерадиан и движутся первоначально прямолинейно с энергией, соответствующей температуре Т„ На некотором расстоянии от поверхности источника начинают происходить их столкновения с молекулами воздуха (компонент А), оставшегося после откачки вакуумными насосами в технологической камере вакуумной установки

Для расчета максимального давления, остаточных газов воздуха при молекулярном режиме используется уравнение

Р™* =2,62 ]<Г2 •[ц0,37+оя)2(1 + 10,28Мд/Гд)°'5]"\ (8)

где L — расстояние от испарителя до подложки, см, Мв и <тв — атомная масса и диаметр атомов компонента В

Вероятность пролета молекул пара компонента В без столкновений с молекулами компонента А на расстоянии L по нормали от поверхности испарения до поверхности подложки рассчитывается по уравнению

£ = ехр(-£/ Iba) , (9)

где Iba — средняя длина свободного пробега молекул пара компонента В без столкновения (с вероятностью С,) с молекулами компонента А

Если величина С, > 0,95 то такой режим принято считать молекулярным, в этом режиме скорость процесса лимитируется скоростью испарения.

Значению С, > 0,95 отвечает соотношение LH < 0,05. Используя критерий Кнудсена можно утверждать, что молекулярный режим наблюдается при К„ > 20

Средняя длина свободного пробега молекул пара компонента В, см, учитывающая вероятность их столкновений с молекулами компонента А, определяется по уравнению

Iba = Ю20 —-^--, (10)

™2авРА+11 + ТаМв/{ТвМа)}0-5

где к - постоянная Больцмана; РА - парциальное давление остаточных газов (компонента А), Па, ТА, Тв - температуры, определяющие энергию

атомов (молекул) пара, К, МА, Мв - атомная (молекулярная) масса компонентов А и В в паровой фазе, аЛ11 - характеристическое расстояние, нм

Математическое описание процесса позволяет рассчитывать время нахождения тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов, устанавливает взаимосвязь этих процессов с конструкторскими и режимными параметрами вакуумной установки

На основе математического описания подготовки тест-объекта и методик разработан метод активного контроля параметров синтезируемых нанообъектов

Сущность метода заключается в том, что в технологическом процессе синтеза наряду с основным процессом формирования нанообъектов формируется тест-объект, который подвергается контролю с помощью электронного микроскопа

Предлагаемый метод осуществляется следующим образом.

- подготовка и установка заготовок тест-объекта в держатель,

- расчет времени нахождения заготовки тест-объекта под молекулярными пучками,

- периодическая выемка тест-объекта из технологического процесса плазмохимического синтеза нанообъектов в вакууме,

- установка и исследование полученного тест-объекта в электронном микроскопе;

- по оценке параметров синтезированных нанообъектов на поверхности тест-объекта внесение корректировок в технологический процесс,

- повторение этапов выемки и исследования тест-объекта

Проводили серию экспериментов разработанным методом

Подготовка заготовки тест-объекта заключалась в нанесении поддерживающей основы (пленка монооксида кремния) на объектную медную сетку диаметром 3 мм с ячейками 200 х 200 мкм Кремниевую пленку изготавливали в одном технологическом цикле для серии экспериментов, определяли толщину полученной пленки в интерференционном микроскопе, годными считали пленки при толщине 15 20 нм.

Определяли необходимое время пребывания заготовки тест-объекта под молекулярными пучками меди и углерода, используя математическое описание Выводили заготовку тест-объекта из технологического процесса по истечении рассчитанного времени из технологической зоны через вакуумный шлюз Извлекали готовый тест-объекг из устройства вывода, устанавливали в электронный микроскоп предварительно выведенный на режим и исследовали полученный тест-объект Определяли гранулометрические параметры синтезированных нанообъектов на поверхности тест-обекта На основе полученной информации вносили коррекцию в параметры технологического процесса вакуумного синтеза нанообъектов В по-

следующих экспериментах отслеживали динамику процесса синтеза нано-объектов, не меняя технологических параметров.

Преимуществом данного метода является его высокая оперативность ввиду использования процесса подготовки тест-объекта непосредственно в технологическом процессе синтеза нанообъектов за время ... 1,5 мин) и исследование в электронном микроскопе без дополнительной подготовки.

Автоматизировали процесс подготовки тест-объекта в непрерывном технологическом процессе плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов. Для автоматизации процесса разработали измерительно-управляющую систему.

На рис. 4 приведена структурная схема измерительно-управляющей системы процессом плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов и устройство выемки тест-объекта, реализующее активный контроль данного технологического процесса.

Рис. 4. Структурная схема измерительно-управляющей системы процессом синтеза нанообъектов в вакууме и проведения оперативного контроля:

I - резистивный испаритель; 2 - электродуговой испаритель; 3, 4 - электроприводы отсекателей молекулярных пучков; 5 - вакуумметр; б - электровакуумный клапан; 7 - электронагреватель; 8 - термопара; 9 - II — регулятор мощности; 12 - устройство вывода тест-объекта; 13 - электроклапан напуска; 14 - АЦП: 15 - ЦАП с усиленными выходами; 16— контроллер; 17- дисплей; 18- пульт оператора

При достижении заданного вакуума контролируемого ЭВМ посредством сравнения заданной оператором степени вакуума с оцифрованными показаниями датчика 5 подается сигнал о возможности начала процесса напыления По математической модели рассчитывается необходимая температура подложки, которая поддерживается обратной связью в сравнении с показаниями термопары 8 и выдачи сигнала на регулятор мощности 9 который питает нагреватель 7 Молекулярные потоки от резистивного испарителя / и электродугового испарителя 2, через открытые шторки электрозатворов 3 и 4 оседают на вращающуюся подложку При необходимости резкого прекращения напыления имеется возможность перекрыть молекулярный поток отсекателем управляющими шторками 3, 4 оба сразу или по отдельности, что отражается на графике выводимом в реальном времени на дисплее и записывается в отчетном файле Снимаемые показания термопары оцифровываются АЦП 14 и записываются дискретно с заданным интервалом времени в отдельный файл как одномерный массив данных, по результатам которого может строиться временной график изменения температуры в реальном времени Оператор может задать время, через которое начнется вывод ТО из идущего технологического процесса синтеза нанообъектов, или начать подготовку ТО в любое время на всем протяжении идущего процесса синтеза После выдачи программой или оператором сигнала о начале вывода производится запуск подпрограммы расчета временных параметров нахождения заготовки ТО под молекулярным пучком меди и углерода, после чего тест-объект из технологического процесса через вакуумный шлюз Полученный тест-объект вынимается и готов для исследования в электронном микроскопе без дополнительной подготовки После завершения полного технологического процесса синтеза нанообъектов при работе в автоматическом режиме происходит естественное охлаждение подложек до температуры 40 60 °С, затем - закрытие вакуумного клапана 6 и открытие клапана напуска воздуха 13 для возможности поднятия колпака и извлечения синтезированных материалов, закладки меди и смены графитовых стержней

Для работы измерительно-управляющей системы процессом синтеза нанообъектов в вакууме реализующей активный контроль и управление данным процессом, разработан алгоритм (рис 5)

При запуске подпрограммы определения времени подготовки тест-объекта для ЭМ берутся задаваемые оператором значения температуры подложки, время синтеза, расстояние от источников до подложки, испаряемые материалы (медь, углерод) В зависимости от измеряемых параметров температуры подложки, вакуума в рабочем объеме происходит корректировка процесса напыления по математической модели В любое время после начала процесса синтеза может быть запушен процесс выемки тест-объекта для исследования в электронном микроскопе

Рис. 5. Алгоритм процесса синтеза нанообъектов в вакууме и получение объекта для осуществления оперативного контроля:

НОК - начало оперативного контроля

Для отслеживания динамики в вакуумную камеру помещается нужное количество заготовок тест-объекта, с момента начала плазмохимиче-ского синтеза на поверхности тест-объекта начинают образовываться на-нообъекты. По заданному алгоритму тест-объекты по одному извлекаются из вакуумной камеры, исследуются в электронном микроскопе, и по результатам исследования определяется динамика синтеза нанообъектов, их вид и гранулометрические параметры.

После поступления команды на выполнение подготовки тест-объекта запускается подпрограмма, в которой рассчитывается необходимое время нахождения заготовки тест-обьекта под молекулярными пучками После последовательной выдержки заготовки ТО под молекулярным пучком меди и углерода тест-объект выводится из технологической зоны с подготовленным объектом для электронного микроскопа Подготовленный тест-объект может быть непосредственно установлен в электронный микроскоп без дополнительной подготовки, что позволяет оперативно определять параметры синтезируемых нанообъектов

На основе алгоритма процесса синтеза нанообъектов в вакууме и получения тест-объекга для осуществления активного контроля была разработана компьютерная программа Программа обеспечивает автоматический контроль параметров процесса синтеза, по математическому описанию рассчитывает скорость роста пленок меди и углерода, время, на которое вводиться заготовка ТО при проведении подготовки тест-объекта для электронного микроскопа В программе реализована обратная связь, показания термопары и вакуумметра учитываются в математической модели и выдаются сигналы на корректировку режима Показания датчиков и устанавливаемые режимы записываются в файлы на компьютере (для создания базы знаний) и могут быть вызваны в любое время, и на их основе построены временные диаграммы процесса

В проводимых экспериментах получается большой объем информации, которую необходимо сохранять и систематизировать Для решения этой задачи была разработана программа, представляющая собой базу данных В базу данных вместе с получаемыми фотографиями нанообъектов вносится информация о параметрах электронного микроскопа, при котором была сделана фотография и технологические параметры процесса синтеза, при котором были получены данные нанообъекты

В четвер гой главе приведена экспериментальная проверка созданного активного метода контроля параметров нанообъектов в процессе их синтеза

Для серии экспериментов по активному контролю подготавливали серию заготовок тест-объектов

На основе расчетов по математическому описанию определялись необходимые пространственно временные параметры для проведения активного контроля Определено время пребывания тест-объекта в технологическом процессе для обеспечения напыления одного слоя углерода (при давлении 5 10"1 мм рт ст, температуры подложки 150 °С, времени выдержки 35 с) По рассчитанным параметрам были проведены эксперименты по оперативному контролю синтеза нанообъектов в вакууме

На основе сравнения синтезированных нанообъектов на поверхности тест-объектов и выделенных нанообъектов из конечного продукта синтеза установлено соответствие оперативных и конечных результатов

Также были проведены исследования синтезируемых нанообъектов в плазматроне Осуществлена адаптация предложенного метода контроля к плазменной технологии синтеза нанообъектов

Так как процесс проводится при атмосферном давлении, отпадает необходимость в шлюзовом устройстве Заготовка тест-объекта, состоящая из медной сетки диаметром 3 мм с нанесенной на нее полимерной пленкой толщиной 20 22 нм, устанавливается в технологической камере, где температура потока несущего газа меньше температуры плавления полимера

Время нахождения заготовки тест-объекта в технологической камере при плазменном синтезе выбирается экспериментально (среднее время подготовки тест-объекта составляло 25 с) Эксперимент показал работоспособность активного метода контроля в плазменном синтезе нанообъектов

Для юстировки используемого электронного микроскопа (ЭМВ-ЮОА) применяли аттестованные эталоны (штриховую меру, островковую структуру золота и алюминия) Определена разрешающая способность электронного микроскопа, которая составляет 2 нм при ускоряющем напряжении 100 кВ Также по эталону был определен график увеличения в зависимости от величины тока электромагнитной линзы

Проверена адекватность математического описания процесса вакуумного напыления, внесены корректировочные коэффициенты Рассчитана среднеквадратичная погрешность измерения толщины пленки, составляющая 1,1 %

В приложении помещена компьютерная программа расчета параметров процесса автоматической подготовки тест-объекта и программа, представляющая собой базу данных фотографий нанообъектов и параметров, при которых они синтезировались

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведенный информационный анализ показал, что существует большое количество методов и средств, с помощью которых возможно обнаружение и определение нанообъектов (туннельная, атомносиловая и электронная микроскопия, спектроскопические методы исследования и др) В основном эти методы работают с конечным продуктом и практически отсутствуют методы и средства оперативного контроля параметров нанообъектов в процессе их синтеза

2 Разработан активный метод контроля технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов, при реализации которого наряду с основным процессом создания нанообъектов формируются тест-объекты, которые затем периодически по одному извлекаются из вакуумной камеры через заданный промежуток времени и подвергаются контролю в электронном микроскопе Полученная информация используется для коррекции технологического процесса с целью повышения процентного выхода нанообъектов заданного вида

3 Создана методика, позволяющая предварительно создавать необходимые заготовки тест-объектов Разработано шлюзовое устройство выемки тест-объектов, позволяющее в соответствии с заданным алгоритмом извлекать тест-объекты, не прекращая технологический процесс плазмохи-мического вакуумного синтеза нанообъектов

4 Разработано математическое описание процесса синтеза тест-объекта в вакууме, позволяющее рассчитывать время нахождения тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов, устанавливает взаимосвязь этих процессов с конструкторскими и режимными параметрами вакуумной установки По результатам сравнения экспериментальных данных и расчетных проведена корректировка математического описания

5 Разработана измерительно-управляющая система технологическим процессом вакуумного синтеза нанообъектов, позволяющая повысить качество и процент выхода конечных продуктов Разработаны алгоритм и программа для измерительно-управляющей системы

6 Проведена экспериментальная проверка разработанного метода контроля и реализующего его устройства Сделан вывод о перспективности исследования в данном направлении и применимости метода к другим технологическим процессам синтеза нанообъектов

7 Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в ГНУ ВИИТиН (г Тамбов), а также в учебный процесс ГГТУ

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Синтез оксид-марганцевых нанообъектов в низкотемпературной плазме / Д В Образцов, А В Платенкин, Р В Шелохвостов, С Н Барщу-тин // Вопросы современной науки и практики / Университет им В И Вернадского -2007 -№2(8) - С 187-192

2 Образцов, Д В Метод оперативного электронномикроскопического контроля параметров нанообъектов в процессе вакуумного синтеза / Д В Образцов, В П Шелохвостов, В Н Чернышев // Вестник ТГУ - Тамбов, 2007 -Вып 5 -С 593-594

3 Образцов, ДВ Методика подготовки наноразмерных объектов в электронной микроскопии / А В Милованов, Д В Образцов, В П Шелохвостов // Сборник статей магистрантов - Тамбов, 2005 — Вып 1 — Ч 2 -С 62

4 Определение изменений энергетических соотношений в наноразмерных квантовых структурах / Д В Образцов, Д А Шеришорин, М В Макарчук, ВП Шелохвостов//ТрудыТТТУ сб ст - Тамбов,2005 -№17.-С 85-88

5 Образцов, Д В Методика подготовки объектов из углеродных на-нопродуктов для просвечивающей электронной микроскопии / ДВ Образцов, Д А Власюк // Новые идеи молодых ученых в науке XXI века Ин-

тернет форум магистрантов вузов России со ст - Тамбов, 2006 - Вып 4 -С 140

6 Образцов, Д В Исследование углеродных наноматериалов / Д В Образцов, В П Шелохвостов // Углерод фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология материалы междунар конф / МГУ им МВ Ломоносова -М,2006 - С 137

7 Образцов, ДВ Исследование наноразмерных структур / ДВ Образцов, В П Шелохвостов // Прогрессивные технологии в современном машиностроении сб науч ст 2-й Междунар науч -техн конф - Пенза, 2006 - С 76-78

8 Образцов, Д В Методика получения и исследование углеродных наноструктур с развитой поверхностью / Д В Образцов, В П Шелохвостов // Качество науки - качество жизни материалы 3-й Междунар конф 26 -27 февр 2007 г - Тамбов, 2007 - С 125 - 126

9 Образцов, Д В Исследование влияния температуры на выход синтезируемых углеродных наноматериалов / Д В Образцов, В П Шелохвостов // Современные наукоемкие технологии - 2007 - № 8 - С 56-58

10 Образцов, Д В Разработка технологии получения наноразмерных тестовых объектов / Д В Образцов, В П Шелохвостов // Современные наукоемкие технологии - 2007 — № 9 - С 1

11 Образцов, Д В Определение разрешающей способности и увеличения электронного микроскопа с помощью тестовых объектов / Д В Образцов, В П Шелохвостов // Составляющие научно-технического прогресса материалы 3-й междунар науч -практ конф 23 - 24 апр 2007 г - Тамбов, 2007 -С 136-138

12 Образцов, ДВ Исследование на дериватографе процесса отжига углеродного наноматериала / Д В Образцов , X X Саламех // Современные наукоемкие технологии -2007 10 - С 77-78

13 Образцов, Д В Электронномикроскопические исследования ультрадисперсного порошка бемита / ДВ Образцов, В А Хрисанов /' Достижения ученых XXI века материалы 3-й Междунар науч -практ конф 30-31 июл 2007 г -Тамбов, 2007 - С 116-118

14 Образцов, ДВ Разработка метода оперативного электронно-микроскопического контроля параметров нанообъектов в процессе электродугового синтеза / Д В Образцов // Наука и устойчивое развитие общества Наследие В И Вернадского материалы 2-й Междунар науч -практ конф 28-29 сент 2007 г - Тамбов, 2007 - С 117-119

Подписано в печать 03 11 2007 Формат 60 х 84 / 16 0,93 уел печ л Тираж 100 Заказ № 704

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская 106, к 14

Условные обозначения.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ СИНТЕЗА И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Технологические процессы синтеза нанообъектов.

1.1.1 Применение лазерного излучения для синтеза наноструктур.

1.1.2 Пиролитический синтез углеродных наноматериалов.

1.1.3 Электродуговой синтез фуллеренов.

1.1.4 Плазмохимический метод синтеза нанообъектов.

1.1.5 Синтез нанообъектов в пламени.

1.2 Методы определения параметров наноразмерных объектов.

1.2.1 Электронная микроскопия.

1.2.2 Спектроскопические методы обнаружения и исследования веществ.

1.2.3 Туннельная и атомно-силовая микроскопия.

1.2.4 Средства измерений в нанометровом диапазоне.

1.3 Постановка задачи исследования и пути ее решения.

Выводы.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СИНТЕЗИРУЕМЫХ НАНООБЪЕКТОВ.

2.1 Разработка методики исследований для определения гранулометрических параметров нанопорошков.

2.1.1 Разработка методики электронно-микроскопических исследований углеродных наноматериалов.

2.2 Применение разработанной методики электронно-микроскопических исследований для контроля синтезируемых нанообъектов в вакууме.

2.2.1 Электродуговой синтез углеродных нанообъектов в вакууме.

2.2.2 Разработка методики получения заготовки тест-объекта.

2.3 Выбор технологической оснастки для осуществления процесса плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов.

2.4 Разработка шлюзового устройства вывода тест-объекта из вакуумной камеры.

2.5 Разработка программного обеспечения для систематизации получаемых данных.

Выводы.

3 МЕТОД И РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ

НАНООБЪЕКТОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ СИНТЕЗА.

3.1 Разработка метода контроля нанообъектов в технологическом процессе синтеза.

3.1.1 Математическое описание процесса напыления в вакууме для определения параметров подготовки тест-объекта.

3.2 Автоматизация процесса подготовки тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза.

3.3 Алгоритм автоматизации процесса получения тест-объекта для электронного микроскопа.

3.3.2 Компьютерная программа управления измерительно-управляющей системой.

Выводы.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА.

4.1 Исследование параметров синтеза нанообъектов в вакууме с использованием разработанного метода.

4.1.2 Адаптация предложенного метода контроля к плазменной технологии получения нанообъектов.

4.2 Анализ погрешностей измерения гранулометрических параметров нанообъектов.

4.2.1 .Метрологические характеристики электронного микроскопа.

4.2.2 Определение гранулометрических параметров нанообъектов с помощью электронного микроскопа.

4.3 Проверка адекватности математического описания процесса вакуумного напыления.

4.4 Оценка погрешностей результатов измерений.

Выводы.

В последнее десятилетие, благодаря своим уникальным свойствам, наноразмерные материалы находят все более широкое применение в различных областях науки и техники (металлургия, микроэлектроника, медицина и др.). Их изготовление неотрывно связано с новыми специфическими технологическими процессами и уникальными технологиями контроля. В частности, в процессе синтеза, требуется контролировать образование, получаемый тип и процентное содержание нанообъектов. Сложность методов контроля и их трудоемкость требует как совершенствования традиционных, так и создания новых эффективных методов и средств, позволяющих оперативно и с высокой достоверностью обнаруживать и идентифицировать наноразмерные объекты.

Актуальность темы. Наноразмерные объекты (НО) представляют собой одно из наиболее важных направлений исследований и использования в различных областях науки и техники (медицина, наноэлектроника, строительство, авиакосмическая отрасль и др.). Хотя подавляющее большинство таких систем имеют углеродную природу, в последнее время, все более активно исследуются и применяются нанообъекты, синтезированные из других химических элементов. Это обусловлено уникальными физико-химическими свойствами нанообъектов в сравнении с микрочастицами этого же вещества (высокая каталитическая активность, большая удельная поверхность, прочность и др.).

В последнее время активно исследуются параметры и свойства различных нанообъектов (структура, гранулометрические параметры, физико-химические свойства), определяются и улучшаются параметры наноматериалов, разрабатываются новые технологические процессы синтеза нанообъектов.

Для исследования нанообьектов и наноматериалов в основном используют методы электронной микроскопии, туннельной и атомно-силовой микроскопии, рентгеиоструктурного анализа, лазерной спектроскопии. Данные методы требуют длительной пробподготовки, квалифицированного персонала и не позволяют оперативно контролировать динамику формирования нанообъектов и вносить корректировку в технологический процесс синтеза нанообъектов.

При этом контроль параметров и режимов технологических процессов синтеза осуществляется только по конечным продуктам. Что не позволяет получать нанообъекты нужного качества и в нужном количестве. Таким образом, разработка метода активного контроля параметров синтеза нанообъектов является актуальной. Объектом исследования данной работы был выбран плазмохимический вакуумный синтез нанообъектов.

Цель диссертационной работы. Разработать метод активного контроля технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов с использованием тест-объектов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-проанализировать процессы синтеза и методы контроля параметров нанообъектов, оценить основные факторы, влияющие на процессы синтеза нанообъектов;

-разработать методику предварительного получения заготовки тест-объекта;

-разработать устройство для выемки тест-объекта из вакуумной камеры в процессе плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов;

-разработать математическое описание параметров процесса подготовки тест-объекта непосредственно в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов;

-разработать метод активного контроля технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов; -разработать измерительно-управляющую систему технологическим процессом плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов;

-осуществить экспериментальную проверку разработанного активного метода контроля и измерительно-управляющей системы.

Методы и методики исследования. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на теоретических основах физико-химических свойств нанобъектов, математическом описании процесса подготовки тест-объекта параллельно основному процессу синтеза нанообъектов в вакууме, электронно-микроскопических исследований синтезированных нанообъектов в различных технологических процессах, проведенных на кафедре "Материалы и технология" ТГТУ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: -разработан активный метод контроля параметров синтезируемых нанообъектов, отличительной особенностью которого является то, что в едином технологическом процессе плазмохимического вакуумного синтеза наряду с основным процессом создания нанообъектов формируются тест-объекты, которые затем, периодически, по одному извлекаются из вакуумной камеры через заданный промежуток времени и подвергаются контролю с помощью электронной микроскопии. Полученная информация позволяет корректировать технологический процесс с целью повышения процентного выхода нанообъектов заданного вида;

-создана методика, позволяющая предварительно создавать необходимые заготовки тест-объектов;

-разработано шлюзовое устройство выемки тест-объектов, позволяющее в соответствии с заданным алгоритмом извлекать тест-объекты, не прекращая технологический процесс плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов;

-разработано математическое описание процесса синтеза тест-объекта в вакууме, позволяющее рассчитывать время нахождения тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов, устанавливающее взаимосвязь этих процессов с конструкторскими и режимными параметрами вакуумной установки;

-разработана измерительно-управляющая система технологическим процессом плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов, позволяющая повысить процентный выход нанообъектов и получить конечные продукты заданного вида.

Практическая ценность работы заключается в том, что создан метод и устройство, реализующее активный контроль технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов на основе проводимых исследований, созданных методик и математического описания технологических параметров вакуумного синтеза нанообъектов. Показана возможность адаптации метода для проведения активного контроля других технологических процессов на примере контроля синтеза нанообъектов в плазматроне.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на: Пятой Международной конференции МГУ «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Москва, 2006 г.); II Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении», (г. Пенза, 2006 г.); 3-й Международной конференции «Качество науки - качество жизни» (г. Тамбов, 2007 г.); Интернет форум магистрантов вузов России, «Новые идеи молодых ученых в науке XXI века»; Заочной электронной конференции «Новые материалы и химические технологии» (15 - 20 март. 2007 г.); Заочной электронной конференции «Аналитические и лабораторные приборы» (15 - 20 апр. 2007 г.); 3-й Международной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса», (г. Тамбов, 2007 г.); Заочной электронной конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» (15 - 20 мая 2007 г.); 3-й Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов, 2007 г.); 2-й Международной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского» (г. Тамбов, 2007 г.).

10

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.

Личный вклад автора. Во всех работах, опубликованных в соавторстве, при непосредственном участии автора были разработаны основные идеи метода, получены теоретические и экспериментальные результаты, предложено математическое обеспечение алгоритма расчета параметров процесса синтеза в вакууме. Проведены эксперименты по активному контролю нанообъектов в процессе электродугового синтеза и осуществлена проверка достоверности полученных результатов и эффективности использования предложенного метода.

Объем и структура работы. Диссертация включает в себя введение, 4 главы, заключение, список используемой литературы, изложена на 117 страницах машинописного текста. Включает 59 рисунков, 5 таблиц, 3 приложения.

Выводы

В четвертой главе проведена экспериментальная проверка разработанного активного метода контроля параметров плазмохимического вакуумного синтеза и реализующей его измерительно-управляющей системы.

1. Проведена экспериментальная проверка процесса плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов разработанным методом.

2. На примере адаптации предложенного метода контроля к плазменной технологии показана возможность применения данного метода и к другим технологическим процессам синтеза нанообъектов.

3. Приведены метрологические характеристики электронного микроскопа используемого для определения гранулометрических параметров нанообъектов. Приведена методика юстировки, настройки и определения метрологических характеристик электронного микроскопа с использованием эталонных тест-объектов.

4. Проведена проверка адекватности математического описания процесса вакуумного напыления и внесены корректировочные коэффициенты в математическое описание.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный информационный анализ показал, что существует большое количество методов и средств, с помощью которых возможно обнаружение и определение нанообъектов (туннельная, атомносиловая и электронная микроскопия, спектроскопические методы исследования и др.). В основном эти методы работают с конечным продуктом и практически отсутствуют методы и средства оперативного контроля параметров нанообъектов в процессе их синтеза.

2. Разработан активный метод контроля технологических параметров плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов, при реализации которого наряду с основным процессом создания нанообъектов формируются тест-объекты, которые затем, периодически, по одному извлекаются из вакуумной камеры через заданный промежуток времени и подвергаются контролю в электронном микроскопе. Полученная информация используется для коррекции технологического процесса с целью повышения процентного выхода нанообъектов заданного вида.

3. Создана методика, позволяющая предварительно создавать необходимые. заготовки тест-объектов. Разработано шлюзовое устройство выемки тест-объектов, позволяющее в соответствии с заданным алгоритмом извлекать тест-объекты, не прекращая технологический процесс плазмохимического вакуумного синтеза нанообъектов;

4. Разработано математическое описание процесса синтеза тест-объекта в вакууме, позволяющее рассчитывать время нахождения тест-объекта в технологическом процессе вакуумного синтеза нанообъектов, устанавливающее взаимосвязь этих процессов с конструкторскими и режимными параметрами вакуумной установки;

5. Разработана измерительно-управляющая система технологическим процессом вакуумного синтеза нанообъектов, позволяющая повысить

1. Алферов Ж.И. Наноматериалы и нанотехнологий/ Ж.И. Алферов, A.JI. Асеев, С.В. Гапонов, П.С. Копьев, В.И. Панов, Э.А. Полторацкий, Снбельднн Н.Н., Сурис Р.А.// Микросистемная техника. 2003.-№8. - С. 3-13.

2. Головин Ю. К. Введение в нанотехнологию / Ю. К. Головин. М.: Машиностроение-1, 2003. - 112 с.

3. Носкова Н.И. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы / Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков.- Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2003. 279 с.

4. Гусев, А.И. Нанокристаллические материалы / А. И. Гусев, А. А. Ремпель. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000. - 224 с.

5. Физикохимия ультрадисперсных сред / Под ред. И. В. Танаева.-М.: Наука, 1987.-256 с.

6. Бучаченко А. Л. Нанохимия прямой путь к высоким технологиям / А. Л. Бучаченко Н Успехи химии. - 2003. - Т. 72, № 5. - С. 419437.

7. Астахов М. В. Физико-химические свойства индивидуальных частиц и их ансамблей / М. В. Астахов // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2002. - № 2. - С. 15-20.

8. Minot Е. D. Tuning the band structure of carbon nanotubes: A dissertation . for the degree of doctor of philosophy / E. D. Minot. Cornell University, 2004. - 118 p.

9. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / П. Харрис. М.: Техносфера, 2003. - 336 с.

10. Озерин А. Н. Наноструктуры в полимерах: получение, структура, свойства / А. Н. Озерин // Проблемы и достижения физико-химической и инженерной науки в области наноматериалов: тр. 7-й сессии / под ред. В. А. Махлина. М., 2002. - Т. 1. - С. 186-204.

11. Морохов И. Д. Физические явления в ультрадисперсных средах / И. Д. Морохов, JI. К. Трусов, В. К. Лаповок. М.: Энергоатомиздат, 1984. -224 с.

12. Валиев Р. 3. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р. 3. Валиев, Н. В. Александров. -М.: Логос, 2000.-272 с.

13. Глезер А. М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства, различия, взаимные переходы / А. М. Глезер // Российский химический журнал.- 2002. Т. 46, № 5. - С. 50-56.

14. Андриевский, Р. А. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. II. Механические и физические свойства / Р. А. Андриевский, А. М. Глезер // Физика металлов и металловедение. 2000.- Т.89, №1.- С. 91-112.

15. Пул Ч. Нанотехнологии: Учеб. пособие для вузов / Ч. Пул, Ф. Оуэне. 2-е изд., доп. - М.: Техносфера, 2005. - 336 с.

16. Collins P. G. Nanotubes for electronics / P. G. Collins, Ph. Avouris // Scientific American. 2000. - December. - P. 62-69.

17. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы / А. И. Гусев, А. А. Ремпель. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000. - 224 с.

18. Демиховский В.Я. Физика квантовых низкоразмерных структур / В Л. Демиховский, Г.А.Вугальтер. М.: Логос, 2000. - 248 с.

19. Физика низкоразмерных систем / Под ред. А. Я. Шика. СПб.: Наука, 2001.- 160 с.

20. Эмануэль Н.М. Курс химической кинетики: Учеб./ Н.М. Эмануэль, Д.Г. Кнорре-М.: Высш.шк., 1984.-463 с.

21. С60: Buckminsterfullerene / Н. W. Kroto, J. R. Heath, S. С. O'Brein et al.//Nature. 1985. - Vol. 318. - P. 162-163.

22. С60 bromobenzene solvate: Crystallographic and Thermochemical Studies and Their Relationship to C60 Solubility in Bromobenzene / M. V. Korobov, A. L. Mirakyan, N. V. Avramenko et al. // J.Phys.Chem.B. 1998. -Vol.102. - P. 3712-3717.

23. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature. 1991. - Vol. 354. - P. 56-58.

24. Mintmire J. W. Are fullerene tubules metallic / J. W. Mintmire, В. I. Dunlap, С. T. White // Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 68, Iss. 5. - P. 631-634.

25. Saito, R. Physical Properties of Carbon Nanotubes / R. Saito, G. Dresslhaus, M. S. Dresselhaus. London: Imperial College Press, 2000. - 258 p.

26. Electronic structure of chiral graphene tubules / R. Saito, M. Fujita, G. Dresselhaus et al. // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60, N. 18. - P. 2204-2206.

27. Nanocrystalline materials: a way to solids with tunable electronic structure and properties? / H. Gleiter, J. Weissmuller, O. Wollersheim et al. // Acta Materialia. 2001. - Vol. 48. - P. 737-745.

28. Interaction between colloidal particles of Сбо hydrosol and cationic dyes / N. O. Mchedlov-Petrossyan et al. // Chem. Phys. Lett. 2001. - Vol. 341. -P. 237-244.

29. Cho S. Т., Najafi K., Wise K.D. Internal Stress Compensation and Scaling Ultrasensitive Silicon Pressure Sensors IEE TED Vol. 139. №4. 1993. P. 836-842.

30. Bykov V.A. Langmuir-Blodgett films, and nanotechnology // Biosensor & Bioelectronics Vol. 11, No. 9, pp. 923-932, 1996.

31. Albrecht Т.К., Akamine S. Carver Т.Е., Quate C.F. // J. Vac. Sci. Technol., A 1990, 8, 3386.

32. Косаковская 3. Я. Нановолоконная углеродная структура / 3. Я. Косаковская, JI. А. Чернозатонский, Е. А. Федоров // Письма в ЖЭТФ. 1992. -Т. 56, вып. 1.-С. 26-30.

33. Dekker С. Carbon nanotubes as molecula quantum wire / C. Dekker // Phys. Today. 1999. - Vol. 22, N. 5. - P. 22-28.

34. Hamada N. New one-dimensional conductors: graphitic microtubules / N. Hamada, S. Sawada, A. Oshiyama // Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 68, Iss. 10. -P. 1579-1581.

35. Bockrath, M. W. Carbon nanotubes. Electrons in one dimension: A dissertation . of Doctor of Philosophy in Physics / M. W. Bockrath. Berkeley, 1999. - 131 p.

36. Alivisatos A. P. Perspectives on the physical chemistry of semiconductor nanocrystals / A. P. Alivisatos // Journal Physical Chemistry. -1996. V. 100. - P. 13226-13239.

37. Новакова А. А. Исследование микроструктуры углеродного наноматериала, полученного на железо-никелевом катализаторе. / А.А. Новакова, Т.Ю. Киселева, Б.П Тарасов., В.Е Мурадян //Поверхность. 2004, -№3. - с.70-73.

38. Образцов, Д.В. Исследование влияния температуры на выход синтезируемых углеродных наноматериал ов / Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов II Современные наукоемкие технологии. 2007. - № 8. - С. 56 -58.

39. Раков Э. Г. Методы получения углеродных нанотрубок / Э. Г. Раков // Успехи химии.- 2000.- Т. 69, N 1.- С. 41-59.

40. Раков Э. Г. Методы непрерывного производства углеродных нановолокон и нанотрубок / Э. Г. Раков // Химическая технология.- 2003.- N 10.- С. 2-7.

41. Н.И. Алексеев, Г.А.Дюжев Кинетика углеродных кластеров в дуговом разряде от атомов к фуллеренам // Журнал технической физики.-2002 Вып. 5.,Т72.-С. 121-129.

42. Штанский Д В. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения в нанотехнологических исследованиях / Д. В. Штанский // Российский химический журнал. 2002. - Т. 46, N 5. - С. 81- 89.

43. Брандон Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля : Учеб. пособ. / Д. Брандон, У. Каплан. М.: Техносфера, 2004. - 384 с.

44. Studies of aqueous colloidal solutions of fullerene C60 by electron microscopy / G. V. Andrievsky, V. K. Klochkov, E. L. Karyakina, N. O. Mchedlov-Petrossyan // Chem. Phys. Lett. 1999. - Vol. 300. - P. 392-396.

45. Comparative analysis of two aqueous-colloidal solutions of Сбо fullerene with help of FTIR reflectance and UV-Vis spectroscopy / G. V. Andrievsky et al. // Chemical Physics Letters.- 2002. Vol. 364, N 1-2. - P. 8-17.

46. Вилков JI. В. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия / JL В. Вилков, Ю. А. Пентин. М.: Высш. шк., 1987. - 366 с.

47. Raman and photoluminescence investigations of nanograined diamond films / E. D. Obraztsova, K. G. Korotushenko, V. G. Pimenov et al. // Nanostructured Materials. 1995. - Vol. 6, N 5-8. - P. 827-830.

48. Малышев В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию: учеб. пособ. для физ. спец. вузов / В. И. Малышев. М.: Наука, 1979 .- 478 с.

49. Оптические свойства наноструктур: учеб. пособ. для вузов / Под общ. ред. В. И. Ильина, А. Я. Шика. СПб.: Наука, 2001.- 187 с.

50. Nanotubes as nanoprobes in scanning probe microscopy / H. Dai, J. H. Hafner, A. G. Rinzler et al. //Nature. 1996. - Vol. 384, N. 14. - P. 147-150.

51. Atomic structure of carbon nanotubes from scanning tunneling microscopy / L. C. Venema et al. // Phys. Rev. B. 2000. - Vol. 61, N. 4. - P. 29912996.

52. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров / Под ред. И. В. Яминского. М.: Науч. Мир, 1997. - 87 с.

53. Быков В.А. Зондовая микроскопия для биологии и медицины / В.А. Быков, М.И. Лазарев, С.А. Саунин //Сенсорные системы. 1998. - Т. 12. № 1.-С. 101-124.

54. Быков В.А., Гологанов А.Н., Салахов Н.Э., Шабратов Д.В. Способ формирования кантилевера сканирующего зондового микроскопа // ЗАО «НТ-МДТ», ЗАО «СИЛИКОН-МДТ». Российская Федерация. Патент на изобретение № 2121657, приоритет от 08.05.07

55. Бухарев А.А., Нургазизов Н.И., Можапова А.А., Овчинников Д.В. Изучение с помощью атомно-силового микроскопа in situ кинетики жидкостного химического травления субмикронных пленок диоксида кремния // Микроэлектроника. -1999. Т. 28. - С. 385-394.

56. Imaging the elastical properties of coiled carbon nanotubes with atomic force microscopy / A. Volodin, M. Ahlskog, E. Seynaeve E. et al. // Phys. Rev. Lett. 2000. - Vol. 84, N. 15. - P. 3342-3345.

57. Binnig G. Atomic resolution with atomic force microscope/ G. Binnig, Ch. Gerber, E. Stoll, T.R. Albrecht, C.F. Quate //Surface, 1987-189/190, p. 1-6.

58. Leveque G. Effects of air damping in noncontact resonant force microscopy/ G. Leveque, P. Girard, S. Belaidi, G. Cohen Sola.// Rev. Sci. Instrura. -November 1997-68(11).

59. Conference on Nanometer Scale Science and Technology (NANO-1). Baltimore, Maryland USA. 1990July 23-27. - P. 314

60. Magonov S.N. Surface Analysis with STM and AFM / S.N. Magonov, M.H. Whangbo // New York Basel - Cambridge - Tokyo, 1996. P. 35-37.

61. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления развития // Под ред. М.К.Роко, Р.С.Уильямса и П.Аливисатоса: Пер. с англ. М.: Мир, 2002. С. 292.

62. Образцов, Д.В. Исследование углеродных наноматериалов / Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов // Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология: материалы междунар. конф. / МГУ им. М.В. Ломоносова. ML, 2006. - С. 137.

63. Образцов, Д.В. Исследование наноразмерных структур / Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: сб. науч. ст. 2-й Междунар. науч.-техн. конф. Пенза, 2006.-С. 76-78.

64. Образцов, Д.В. Методика получения и исследование углеродных наноструктур с развитой поверхностью / Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов // Качество науки качество жизни: материалы 3-й Междунар. конф. 26 — 27 февр. 2007 г. - Тамбов, 2007. - С. 125 - 126.

65. Образцов, Д.В. Методика подготовки объектов из углеродных нанопродуктов для просвечивающей электронной микроскопии / Д.В. Образцов, Д.А. Власюк // Новые идеи молодых ученых в науке XXI века.: сб. ст. магистрантов. Тамбов, 2006. - Вып. 4. - С. 140.

66. Образцов, Д.В. Исследование на дериватографе процесса отжига углеродного наноматериала / Д.В Образцов., Х.Х. Саламех // Современные наукоемкие технологии. 2007. - № 10. - С. 77 - 78.

67. Образцов, Д.В. Методика подготовки наноразмерных объектов в электронной микроскопии / А.В. Милованов, Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов // Сборник статей магистрантов. Тамбов, 2005. - Вып. 1. - Ч. 2.-С. 62.

68. Образцов, Д.В. Разработка технологии получения наноразмерных тестовых объектов / Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов // Современные наукоемкие технологии. 2007. - № 9. - С. 1.

69. Сычев В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. М.: Высшая школа, 1991, 224 с.

70. Н.И. Алексеев, Г.А.Дюжев Дуговой разряд с испаряющимся анодом (Почему род буферного газа влияет на процесс образования фуллеренов?)// Журнал технической физики.- вып. 10.- Т71.-2001.-С.41-49.

71. Белов Г. В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, программы. М.: Научный Мир, 2002, 184 с.

72. Образцов, Д.В. Метод оперативного электронно-микроскопического контроля параметров нанообъектов в процессе вакуумного синтеза / Д.В. Образцов, В.П. Шелохвостов, В.Н. Чернышов // Вестник ТГУ. Тамбов, 2007. - Вып. 5. - С. 593 - 594.

73. Образцов Д. В. Синтез оксид-марганцевых нанообъектов в низкотемпературной плазме / Д.В. Образцов, А.В. Платенкин, Р.В. Шелохвостов, С. Н. Баршутин // Вопросы современной науки и практики №2(8)/2007. Тамбов 2007. -С. 187-192.

74. Линейные измерения микрометрового и нанометрового диапазонов в микроэлектронике и нанотехнологии Труды ИОФАН Т. 62, 2006.-147 с.

75. Справочник инженера метролога М.: Издательский дом «Додэка -XXI», 2002.-384 с.

76. Рего К. Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений: справ. Пособие / К. Г. Рего Киев: Техника, 1987.-128 с.

77. Текст компьютерной программы базы данных108