采用AES深度刻蚀研究不同氧气含量下短路熔痕的成分

采用AES深度刻蚀研究不同氧气含量下短路熔痕的成分 第卷,第期 光谱学与光谱分析 .,.,? 年月 , 采用深度刻蚀研究不同氧气含量下短路熔痕的成分 伟’,吴 高 莹,刘术军,王连铁 .东北大学,辽宁沈阳 .火灾现场勘验与物证鉴定公安部重点实验室,公安部沈阳消防研究所,辽宁沈阳 摘要火灾中短路发生时周围的环境气氛对短路时导线上形成的熔化痕迹特征具有决定性影响。为了探 讨环境气氛中氧浓度对短路熔痕特征的影响,文章对木材、纸板、泡沫、橡胶、塑料等典型燃烧物燃烧时燃 烧部位的氧气浓度进行了测定,确定了典型燃烧物燃烧时燃烧部位氧气浓度的极限条件。选择%, %%和%%三种浓度的试验气体,分别在种气体环境下进行短路实验,然后 对得到的短路熔痕样品进行深度剖析,得出短路熔痕样品表层平均氧含量与环境氧浓度成近似线性的 对应关系。因此可以根据测得的氧浓度,确定出短路发生时的周围环境气氛 条件,推断其与火灾发生的关 系,进一步推断火灾原因。 关键词火灾;氧气浓度;导线短路;熔痕 中图分类号:. 文献标识码: :./..? 板、泡沫、橡胶、塑料等典犁燃烧物燃烧时燃烧部位的氧气 引 言 浓度进行了测定。燃烧实验在燃烧炉内进行,气体分析装置 采用微电脑烟尘平行采样仪。实验结果为,随着 火灾当中,电气线路的短路熔痕被分为造成火灾的短路 燃烧的进行,氧气浓度经历了一个类似抛物线的过程,其中 熔痕一次短路熔痕和火灾造成的短路熔痕二次短路熔 纸板燃烧时氧气浓度谷值最低,达到%以下,曲线图如图 痕。火灾发生后,调查和分析人员可根据对火灾现场中提 所示。 取到的导线短路熔痕的分析,推断出火灾的发生是否由电气 沥 线路短路引起。 现有的短路熔痕的分析法主要有外观分析、内部组织分 丢寻 析、二次离子质谱法断面元素深度分析、枝晶间隙分析 蝣 法等。但是,受样品制备条件的限制,这些分析方法多属 孚,蔷譬 于定性分析,在分析结论上人为因素影响较大。短路熔痕是 由于不同电位导线相互接触时产生的瞬间能餐使接触部位熔 《 化后重新凝固形成的。已有一些应用俄歇电子能谱作表面分析的报 / 道引,但对于铜的短路熔痕直至铜基体的连续深度刻蚀的晷 分析还鲜见报道。为了探索短路熔痕与环境的对应关 系,本文利用氩离子溅射对熔痕样品进行了深度刻蚀,对不 .样品的制备 同氧浓度下形成的短路痕迹的元素分布规律进行了分析。 不同氧气浓度环境下短路样品的制备是在密闭的实验仪 器中进行,首先对试验仪器抽真空,然后根据前述燃烧实验 实验部分 结果充入由自动配气系统分别配出%,% %和%%三种浓度的实验气体以下简 .燃烧部位氧气浓度的测定 称气体、和。稳定后使.删的裸铜导线进行搭接 为了确定样品模拟制备中氧气的浓度条件,对木材、纸 短路,控制短路电压为 ,短路电流 ,每种实验条 收稿日期:.修订日期: 基金项目:国家科技支撑项目资助 作者简介:高伟,年生,公安部沈阳消防研究所副研究员 :.? 万方数据光谱学与光谱分析 第卷 件下制备出组短路熔痕样品。 信号峰迅速减弱,氧元素的信号峰先增强再逐 渐减弱。 利用式可以计算各元素的原子数分数 咖 / 寻中警 咖 厶/ 。 式中下标代表任一元素,工代表待求元素。 根据计算的各元素的原子分数,绘出各种元素的原子百 . 咖 分含量与刻蚀时间的关系如图~图所示。 咖 阉】,。/由苗口口生髫口 芎 咖 昱 兰 / 童 的 ?咖 暑 薏 昱 。 咖? ?它奄弓著墨碍口是』整口 之咖?? / 甚 兰 售 《 【 ?它奄,皂蔫苫盥努 %% ? / 蛋 舳 % 岂 :%;:%%;:%% ,鏊 .样品的分析 ?如 分析设备采用美国热电公司的, 量。 型多功能电子表面分析系统,主要采用功能,溅 似 射枪对样品进行溅射,进行元素的深度分布分析。扫描俄歇 / 电子束直径和能量根据需要分析深度,分别选用 和 %帅% . 或扯和 ,分析室真空为 引。进行分析 前,用超声波清洗机,酒精和丙酮清洗导线。待溶剂干燥后, 将熔痕部分从导线上取下,用导电胶将熔痕固定在样品托 上,进行分析。 结果与讨论 鬟 .熔痕样品的俄歇电子能谱表征 用全谱扫描对不同氧浓度下制备的熔痕样品的组 /% 成元素进行分析,图给出了不同氧浓度下各元素微分谱脚 图。在种不同氧浓度下制备的样品,均检测到,,, 和元素的信号峰。而且,随着溅射深度的增加,元素 万方数据