表面・界面工学大系. 上巻(基礎編)
フジ・テクノシステム/2005.3
当館請求記号:M2-H81
目次
目次
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推薦のことば
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「上巻 基礎編」の編集にあたって
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執筆者一覧
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第1章総論-表面・界面とは1
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第1節表面と界面1
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まえがき1
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1.液体の表面1
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2.固体の表面2
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3.固体の界面3
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第2節表面とバルク5
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まえがき5
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1.金属における表面とバルク5
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2.高分子固体における表面とバルク6
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2.1非晶性高分子6
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2.2ポリマーブレンド6
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2.3ブロック共重合体6
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2.4結晶性高分子7
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第3節環境と表面(汚れた表面,清浄表面)8
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まえがき8
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1.吸着8
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1.1物理吸着8
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1.2化学吸着8
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1.3固体への気体の吸着8
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1.4吸着材9
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1.5吸着と吸収の違い9
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1.6吸着と清浄表面の関係9
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2.酸化10
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3.人体の皮膚10
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4.集積回路製造のプロセスでの汚れ発生11
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4.1汚染の発生11
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4.2洗浄の評価12
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第4節機能性表面13
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まえがき13
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1.表面・界面の機能と応用分野13
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2.機能化の方法13
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3.機能性表面とは14
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3.1二次元表面の機能14
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3.2親水性と疎水性15
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3.3接着と防食17
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3.4生体と材料との相互作用18
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3.5金属錯体を含有する触媒機能19
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3.6組成シフト19
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3.7機能性超分子材料20
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あとがき21
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第5節泡23
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まえがき23
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1.泡の分類23
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2.泡の発生方式24
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2.1羽など物体を高速回転させる24
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2.2細孔から気体を噴出させる24
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2.3突起物や物体に衝突させる24
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2.4圧力開放させる24
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2.5圧力急変部に空気を吸入し引きちぎる24
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2.6気液二相流体を旋回・混合させる24
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3.マイクロバブルの発生方式25
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4.マイクロバブルの特徴25
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5.泡と海26
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5.1海水マイクロバブルと水産業26
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5.2酸欠改善と成長促進27
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あとがき27
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第6節自然界の表面29
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まえがき29
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1.地球29
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2.細胞表層系30
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3.植物の葉31
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4.細菌32
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5.人体33
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第7節表面の腐食36
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まえがき36
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1.腐食反応の形態36
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1.1全面腐食36
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1.2局部腐食36
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2.腐食反応の熱力学的平衡37
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2.1乾食の場合37
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2.2湿食の場合38
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3.腐食反応の速度39
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3.1乾食の場合39
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3.2湿食の場合39
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第8節表面の摩擦41
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1.摩擦研究の歴史41
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2.摩擦のメカニズム41
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3.真実接触面積と凝着42
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4.真空中の摩擦42
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5.複合応力を考慮した凝着モデル43
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6.スティック・スリップと高速の摩擦44
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7.摩擦と摩耗44
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8.その他の材料の摩擦44
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あとがき44
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第9節微生物の表面科学46
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まえがき46
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1.表面電荷層の Donnan 電位と表面電位46
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2.柔らかい粒子の電気泳動47
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3.柔らかい粒子の相互作用49
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第2章表面構造51
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第1節有機の酸化による変性51
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まえがき51
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1.高分子の構造と表面の性質51
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2.表面改質方法51
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2.1グロー放電52
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2.2CASING 処理54
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2.3リモートプラズマ処理55
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2.4スパッタエッチング55
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2.5大気圧グロー放電処理55
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2.6コロナ放電処理56
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2.7パルスコロナ放電処理56
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2.8フレームプラズマ〔火炎〕処理56
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2.9紫外線照射処理57
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2.10化学薬品処理57
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第2節セラミックスの表面59
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まえがき59
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1.セラミックス表面の構造と物性59
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1.1表面緩和現象59
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1.2表面酸塩基性61
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2.セラミックスの表面・界面現象63
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2.1多結晶体組織の幾何学的形状63
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2.2粒界拡散64
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3.セラミックスの表面処理65
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3.1化学的表面処理による疎水化処理65
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3.2耐食性付与67
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3.3釉薬処理67
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第3節非晶質合金の表面70
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まえがき70
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1.非晶質合金表面の特徴70
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2.研磨したままの非晶質合金表面70
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2.1典型的な非晶質Fe系高耐食性合金の表面構造71
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2.2Ni系非晶質合金の表面構造72
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2.3Mo-Zr系合金の表面構造72
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2.4Al-バルブ金属合金の表面構造73
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2.5Cu-バルブ金属合金の表面構造73
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3.各種環境中の非晶質合金表面73
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3.1腐食環境における含Cr非晶質合金表面へのCrの濃縮73
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3.2塩酸溶液中におけるMo-Zr系合金表面構造の変化74
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3.3大気中における非晶質Cu-40Zr合金表面構造の変化75
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あとがき75
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第4節触媒の表面78
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1.触媒とは78
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2.触媒の機能と活性点78
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2.1触媒の機能78
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2.2活性点と吸着79
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3.触媒の構成と分類79
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4.触媒の表面特性と状態80
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4.1固体触媒表面の性質と状態80
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4.2触媒表面の物理的性質81
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4.3触媒表面の構造81
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4.4触媒表面の化学的性質81
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あとがき82
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第3章分子間力と電子状態理論83
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はじめに83
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第1節自然界に存在する4種の力83
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まえがき83
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第2節分子間力の発展の歴史84
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まえがき84
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1.第1の流れ:界面化学分野85
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2.第2の流れ:量子力学分野85
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3.第3の流れ:統計力学分野87
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第3節分子間力の特性88
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1.近接力と速達力,飽和力と加成力88
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2.化学結合力と物理結合力,引力と斥力88
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2.1化学結合と物理結合88
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2.2引力と斥力88
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第4節分子間力90
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1.van der Waals 力90
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1.1双極子/双極子力91
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1.2双極子/誘起双極子力91
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1.3分散力91
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1.43種の分子間力の重畳92
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2.静電気力とイオン結合力92
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2.1静電気力結合92
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2.2イオン結合93
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3.電子対結合力93
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3.1共有結合93
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3.2配位結合94
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4.金属結合力94
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5.電荷移動力96
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5.1酸-塩基結合96
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5.2水素結合96
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5.3電荷移動結合97
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5.4donor-acceptor 結合98
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5.5E&C結合98
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5.6HSAB理論と Drago のパラメーターとの相関99
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5.7電荷移動相互作用の応用99
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第5節分子間力と各種界面現象のパラメーターとの相関102
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1.分子間力と内部エネルギー102
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2.分子間力と表面エネルギー103
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3.分子間力とぬれ104
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4.分子間力と接着105
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4.1接着の要因106
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5.分子間力と相容性107
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第6節量子力学の界面現象への応用108
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1.パラメーターの相関108
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2.分子軌道法を用いた接着界面エネルギーの計算110
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あとがき111
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第7節電子状態(分子軌道法を用いた相互作用計算)114
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1.計算方法114
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2.分子同相互作用の種類と計算方法114
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2.1分子間相互作用の種類114
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2.2計算方法115
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3.電子相関の補正とその形響115
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4.基面関数の選択とその影響116
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5.密度汎関数法計算とその問題点117
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第4章表面・界面の電子状態およびエネルギー119
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第1節表面準位119
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まえがき119
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1.仕事関数119
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2.タム状態とショックレー状態120
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3.表面準位の実験による解明120
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3.1表面を調べる120
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3.2光電子分光 (PES)121
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3.3電子エネルギー損失分光 (EELS)121
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3.4オージェ電子分光法 (AES)122
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3.5(軟)X線発光分光法〔(S) XES〕123
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第2節原子配列と電子状態125
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まえがき125
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1.酸化鉛 (PbO) の結晶構造126
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2.電子状態127
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2.1ブリュアン帯域127
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2.2バンド構造と状態密度128
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あとがき138
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第3節内殻電子のエネルギー状態140
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1.原子のエネルギー準位140
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2.原子内の電子状態140
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3.つじつまのあう場 (SCF)141
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4.ハートリー-フォック計算値と内殻電子結合エネルギー142
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第4節原子の殻構造146
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1.元素の周期系146
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2.角運動量による状態の分類147
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3.スピン軌道相互作用148
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4.閉殻系と開殻系148
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第5節KLLオージェ151
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1.X線項151
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2.j-j結合とL-S結合151
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3.X線発光とオージェ電子放出過程152
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4.オージェ電子遷移エネルギー153
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5.オージェ電子遷移の信号強度154
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6.オージェ電子遷移のスペクトルとその解析155
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第6節表面ダングリングボンド156
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まえがき156
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1.電子軌道156
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2.表面再構成157
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3.表面電子準位と表面電気伝導160
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第7節界面原子の結合エネルギー162
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まえがき162
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1.原子間結合のエネルギー要素162
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2.安定なエネルギー状態をとるための原子配置162
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3.格子不整合の解消方法163
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3.1格子不整合が小さい場合163
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3.2格子不整合が大きい場合164
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4.界面における原子の入れ替え164
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5.薄膜成長基板の工夫165
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あとがき165
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第5章物質間の相互作用(界面の形成と界面エネルギー)167
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第1節混合の熱力学(相溶性)と相図167
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1.混合の基本原理167
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2.混合のエントロピー変化168
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3.混合のエンタルピー変化169
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4.高分子どうしの混合(相溶性)169
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4.1Flory-Huggins-Scott の理論(古典論)170
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4.2新しいFlory 理論170
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4.3Sanchez 理論172
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5.相図の計算法173
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5.1スピノーダル温度 (Tsp)173
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5.2バイノーダル温度 (Tbn)174
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第2節高分子の相溶性と相分離177
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まえがき177
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1.相溶性と混和性177
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2.相溶性ポリマーブレンドの実例177
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3.相溶化法・アロイ化法179
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4.相分離179
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5.初期段階 (Early Stage)180
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6.後期段階 (Late Stage)181
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第3節ぬれの理論183
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まえがき183
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1.ぬれの研究に使われる物理量183
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1.1ヤングの式183
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1.2デュプレの式183
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1.3ヤング-デュプレの式183
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1.4浸漬仕事183
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1.5拡張ぬれ仕事184
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2.ぬれの3タイプ184
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2.1付着ぬれ184
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2.2浸漬ぬれ184
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2.3拡張ぬれ184
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3.表面自由エネルギーの成分184
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3.1臨界表面張力184
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3.2固体の表面自由エネルギー成分185
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3.3フォーカスの解析法185
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3.4拡張フォーケスの式185
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3.5固体の表面自由エネルギーに関するいろいろな解析手段の提案186
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あとがき186
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第4節接着の理論187
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まえがき187
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1.界面の相互作用力諸説187
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2.分子間力による界面相互作用エネルギー188
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2.1幾何平均則188
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2.2Good-Girifalco の方法188
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2.3Fowkes の方法189
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2.4Fowkes 式の拡張190
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3.接着接合における界面の役割191
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3.1剥離試験のもつ意味191
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3.2剥離試験の粘弾性効果191
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3.3剥離強さと粘弾性効果193
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第5節計算化学による相互作用の算出196
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1.相互作用の計算方法196
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2.分子軌道法計算の精度196
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3.水素結合197
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4.弱い相互作用198
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5.炭化水素の相互作用198
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6.イオンとの相互作用199
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7.金属表面と有機分子の相互作用199
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第6節吸着理論200
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まえがき200
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1.分子-固体間相互作用200
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2.表面吸着理論201
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2.1ポテンシャルエネルギーに基づく理論201
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2.2吸着サイトに基づく理論203
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3.細孔内吸着理論205
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3.1ミクロ孔充填206
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3.2毛管凝縮現象209
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4.最近のアプローチ:分子シミュレーションと統計力学的手法212
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4.1ポテンシャル関数212
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4.2計算手法の概要と特徴213
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4.3細孔径分布推定の基礎としての各手法の応用214
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あとがき215
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第7節溶融・拡散217
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まえがき217
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1.気体分子運動論と気体分子拡散217
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2.液体から気体への拡散218
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3.液体への,気体の拡散218
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4.固体への,気体あるいは液体の拡散220
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5.固体間での拡散221
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6.移相型溶融222
-
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7.複雑な過程を経る溶融,吸収222
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あとがき223
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第8節蒸発・気化224
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1.蒸発・気化とは224
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2.固体と液体の併存状態224
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3.蒸発速度の一般論225
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4.乾燥機構225
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5.熱の伝達227
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6.乾燥の限界228
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第6章結晶表面229
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第1節結晶の性質実格子と逆格子229
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1.結晶の原子配列229
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2.結晶の数学的記述230
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3.結晶中の電子分布230
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4.結晶中の電子に対するポテンシャル231
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第2節逆格子と回折232
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1.ミラー (Miller) 指数232
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2.回折と逆格子〔エワルド (Ewald) の作図〕232
-
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3.有限な結晶の逆格子232
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第3節結晶表面とバルク結晶-再構成構造とその表示233
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1.表面再構成構造233
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2.Woodの表記法とマトリックス表記法234
-
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第4節二次元格子と逆格子234
-
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1.二次元格子の表記法234
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2.二次元結晶に対する結晶構造因子235
-
-
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3.表面固有の逆格子ロッド236
-
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第5節結晶成長と表面237
-
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1.表面エネルギー237
-
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2.表面エネルギーと結晶成長様式237
-
-
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第7章表面の励起・照射239
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第1節表面プラズモン239
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1.表面プラズモンとは239
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2.表面プラズモン・ポラリトンの基礎理論239
-
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3.光を用いた表面プラズモン・ポラリトンの観測240
-
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3.1全反射減衰法240
-
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3.2回折格子を用いる方法241
-
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3.3表面粗さを利用する方法241
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4.電子線を用いた表面プラズモンの観測242
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4.1金属表面プラズモンのエネルギー分散242
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4.2半導体表面蓄積層の伝導電子プラズモン243
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4.3表価電子バンドの二次元プラズモン243
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5.局在型表面プラズモン244
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第2節エキシトン(励起子)246
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1.エキシトン(励起子)とは246
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2.ワニア励起子とフレンケル励起子247
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3.励起子ポラリトン248
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4.表面励起子と表面励起子ポラリトン250
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5.0次元系内の励起子251
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第3節表面ポラリトン253
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まえがき253
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1.表面ポラリトンのエネルギー分散253
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2.表面ポラリトンの観測および測定255
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2.1表面エキシトン・ポラリトン255
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2.2表面フォノン・ポラリトン256
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2.3表面プラズモン・ポラリトン256
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3.表面ポラリトンの実空間における観察257
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第4節表面における素励起258
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まえがき258
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1.固体の素励起258
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2.表面の素励起258
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2.1表面プラズモン258
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2.2表面フォノン260
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2.3表面エキシトン261
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第5節表面マグノン・表面マグノンポラリトン264
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まえがき264
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1.バルクのマグノン264
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2.フォークト配置264
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3.表面マグノンポラリトンの分散(強磁性体の場合)265
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4.表面マグノンポラリトンの観測266
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5.静磁場近似領域の表面マグノンポラリトン267
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第6節表面増強ラマン散乱268
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1.表面増強ラマン散乱とは268
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1.1ラマン分光268
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1.2表面分析法としての表面増強ラマン散乱268
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2.表面増強ラマン散乱の特徴的な現象269
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3.表面増強ラマン散乱の機構269
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3.1電磁効果と化学効果269
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3.2電磁効果によるラマン散乱の増強270
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3.3化学効果によるラマン散乱の増強270
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3.4SERS効果の定量的理解の困難性271
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4.最近の話題271
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第7節ミューオンによる表面解析278
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まえがき278
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1.ミューオンによる固体表面との相互作用279
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2.低速μ′, Mu, Mu-, μ-の発生279
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2.1固体気化中減速法279
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2.2熱エネルギーミューオニウム (Mu) 解離法279
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2.3熱エネルギーMu-法280
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2.4その他280
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3.ミューオンによる表面研究の原理280
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3.1μSR法,MuSR 法280
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3.2ミューオニウム発生分光281
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3.3μ表面散乱281
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3.4表面ミューオン原子分光282
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4.ミューオンによる表面研究の実例282
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4.1μ′SR法による表面磁性の研究282
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4.2Mu放出分光による表面研究282
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5.展望283
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第8章(固体)界面の特性285
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第1節界面の電子状態285
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1.界面電子状態の起源285
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1.1物質AまたはB起源の電子状態285
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1.2A/B界面特有の界面電子状態286
-
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2.バンド整列の仕組み286
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2.1フェルミ準位の定義287
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2.2金属/半導体界面および半導体/半導体界面におけるバンド整列287
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3.バンドオフセットの起源288
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4.界面の電子物性289
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第2節材料と力学的特性291
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1.バルク応力集中の力学291
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2.ポテンシャル井戸と強度292
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3.欠陥の存在と理論強度294
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4.材料と応力緩和296
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5.転位による応力の緩和297
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6.応力と内部エネルギーの関係298
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7.分子運動と格子振動299
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8.熱エネルギーによるクリープの発生301
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第3節界面の強度303
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1.壊れやすい界面303
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2.界面強度306
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3.界面強度劣化現象307
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4.界面ポテンシャル曲線の試算例 (SiO2) と水の影響309
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第4節粒界314
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まえがき314
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1.粒界性格314
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2.小角粒界314
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3.対応粒界315
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3.1対応格子理論315
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3.2粒界エネルギーと構造ユニット316
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4.O格子理論316
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5.粒界偏析317
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6.アモルファス粒界318
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あとがき319
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第5節金属320
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まえがき320
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1.金属の表面構造320
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2.金属表面の拡散320
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2.1表面拡散の定義320
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2.2表面拡散の原子論321
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3.金属の表面組成322
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3.1金属表面の偏析322
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第9章界面電気325
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第1節界面電気とは325
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まえがき325
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1.界面電気現象に関する熱力学的考察325
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2.界面に生ずるいろいろな電位326
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2.1接触電位差326
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2.2界面に発生する3種の電位;x, ψおよびφ電位327
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3.界面電気現象の具体例328
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3.1気/液界面および単分子膜の表面電位328
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3.2コロイド粒子の電位330
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第2節界面静電現象332
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1.電気的中性の原理とイオンの活量332
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2.電気毛管現象333
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3.電気二重層の構造334
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3.1ヘルムホルツ層334
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3.2拡散二重層334
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第3節電気二重層の相互作用337
-
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1.コロイド粒子間の相互作用337
-
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2.コロイドの凝集337
-
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第4節ヘテロ凝集339
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まえがき339
-
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1.電気二重層339
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2.非対称電気二重層の相互作用340
-
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3.非対称電気二重層の相互作用の特徴341
-
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4.電気二重層の相互作用力342
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5.表面電荷調節モデル343
-
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6.異種粒子間のファン・デル・ワールス力343
-
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7.ヘテロ凝集の条件344
-
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8.実験的研究345
-
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第5節界面動電現象348
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1.動電現象とは348
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2.動電現象の理論348
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2.1大きな粒子の電気泳動(スモルコフスキーの式)348
-
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2.2小さな球状粒子の電気泳動(ヒュッケルとヘンリーの式)349
-
-
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2.3精度の高い電気泳動の式(O'Brien-White の式)350
-
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3.電気泳動法によるゼータ電位の測定350
-
-
3.1顕微鏡電気泳動法350
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3.2回転回折格子法352
-
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3.3レーザー・ドップラー電気泳動法352
-
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4.流動電位法によるゼータ電位の測定353
-
-
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5.濃厚分散系のゼータ電位測定354
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第6節非水系の界面電気現象357
-
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まえがき357
-
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1.電解質イオンと粒子由来の対イオン357
-
-
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2.通常のポアソン-ボルツマン (PB) 方程式357
-
-
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3.体積無限大の電解質溶液中の1個の粒子358
-
-
-
4.自由体積モデル358
-
-
-
5.無塩系のPB方程式358
-
-
-
6.無塩系における粒子周囲の電位分布359
-
-
-
7.粒子の実効電荷と自由な対イオン360
-
-
-
8.電気泳動移動度360
-
-
-
9.電気伝導度361
-
-
-
10.沈降電位と Onsager の関係361
-
-
-
あとがき361
-
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第10章界面化学材料とその原理363
-
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第1節界面活性剤363
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-
まえがき363
-
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1.界面活性剤の分子構造363
-
-
1.1界面活性剤の種類363
-
-
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1.2親水性-疎水性のバランス (HLB) と応用例363
-
-
-
1.3界面活性剤分子の形状と分子集合体365
-
-
-
-
2.界面活性剤の溶解性366
-
-
2.1臨界ミセル濃度366
-
-
-
2.2クラフト点368
-
-
-
2.3曇点370
-
-
-
-
3.界面活性剤/水系の相挙動370
-
-
-
あとがき371
-
-
-
-
第2節潤滑剤(固体)373
-
-
まえがき373
-
-
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1.摩擦と摩耗373
-
-
1.1摩擦373
-
-
-
1.2摩耗の種類374
-
-
-
-
2.固体の表面と油膜の形成375
-
-
2.1固体の表面375
-
-
-
2.2油膜の形成375
-
-
-
-
3.潤滑油とグリース376
-
-
3.1石油系潤滑油と合成潤滑油376
-
-
-
3.2グリース378
-
-
-
3.3潤滑油添加剤379
-
-
-
-
4.固体潤滑剤380
-
-
4.1固体潤滑剤の種類380
-
-
-
4.2固体潤滑剤の使用方法382
-
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-
-
あとがき383
-
-
-
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第3節接着剤385
-
-
まえがき385
-
-
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1.接着剤の分類386
-
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2.接着剤固化後の化学構造と基本的性質386
-
-
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3.機能性接着剤各論388
-
-
3.1熱特性388
-
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-
3.2短時間接着391
-
-
-
3.3弾性接着剤(ひずみに追随する異種材料用接着剤)393
-
-
-
3.4解体性環境対応型接着剤394
-
-
-
-
あとがき395
-
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第4節塗料396
-
-
まえがき-塗料と環境396
-
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1.今日の塗料へのニーズ396
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2.大気汚染の防止397
-
-
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3.海洋汚染の防止398
-
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4.塗膜性能の高度化399
-
-
-
5.塗料技術の拡大,そして新しい分野へ399
-
-
-
あとがき-塗料技術の役割401
-
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第5節膜分離402
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まえがき402
-
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1.逆浸透法402
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1.1逆浸透とは402
-
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1.2逆浸透膜402
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1.3透過流速モデル403
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2.ナノろ過法403
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-
2.1ナノろ過とは403
-
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2.2ナノろ過膜404
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3.限外ろ過法404
-
-
3.1限外ろ過とは404
-
-
-
3.2限外ろ過膜404
-
-
-
3.3濃度分極404
-
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4.精密ろ過法405
-
-
4.1精密ろ過とは405
-
-
-
4.2精密ろ過膜405
-
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4.3Ruth の式406
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第6節防食処理407
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まえがき407
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1.金属被覆(めっき)407
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1.1金属めっきによる防食原理407
-
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1.2溶融めっきとその製品408
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1.3電気めっきとその製品409
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1.4溶射410
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2.陽極酸化410
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3.化成処理411
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3.1リン酸塩処理411
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3.2クロメート処理412
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3.3ノンクロメート処理412
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第7節消臭剤415
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まえがき415
-
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1.金属フタロシアニン系高分子触媒の酸化酵素類似反応415
-
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1.1オキシダーゼ様酸化反応415
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1.2カタラーゼ様反応416
-
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1.3ペルオキシダーゼ様反応416
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1.4ジオキシダーゼ様反応416
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1.5チトクロームP450様反応416
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2.消臭機能繊維と応用416
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2.1金属フタロシアニンポリカルボン酸の消臭機能416
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2.2消臭繊維とその効果417
-
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2.3天然悪臭の実用レベルでの消臭効果と応用417
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第8節防湿剤または乾燥剤420
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まえがき420
-
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1.防湿・乾燥の意義,目的420
-
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2.最近の技術動向について422
-
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2.1防湿剤422
-
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2.2乾燥剤について422
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3.吸着質としての水の特性423
-
-
-
4.防湿・乾燥方法423
-
-
4.1湿度,水分吸着容量の定義について423
-
-
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4.2吸着による乾燥方法423
-
-
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4.3吸収剤による方法423
-
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4.4化学反応による方法424
-
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4.5防湿性樹脂による方法424
-
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5.乾燥剤の水分吸着,脱離特性424
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第11章表面薄膜形成の基礎過程427
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第1節薄膜の成長様式427
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まえがき427
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1.Frank-van der Merve 型成長427
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2.Volmer-Weber 型成長428
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3.Stranski-Krastanov 型成長428
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4.非平衡状態における成長429
-
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5.成長様式を調べる実験手法429
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第2節エピタキシャル成長430
-
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まえがき430
-
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1.分子線エピタキシーの概要430
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2.エピタキシャル成長過程431
-
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3.成長に伴う RHEED 強度振重432
-
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第3節LB膜434
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まえがき434
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1.LB膜の実験方法434
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2.低分子LB膜435
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2.1単分子膜の形成435
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2.2水面膜の基本情報(表面圧-面積曲線)436
-
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2.3色素単分子膜の作製436
-
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2.4LB膜の機能化436
-
-
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3.高分子材料への展開436
-
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3.1低分子単分子膜と高分子単分子膜の違い437
-
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3.2高分子単分子膜のアモルファス性438
-
-
-
3.3高分子単分子膜の特長439
-
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あとがき439
-
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第12章粒子系薄膜形成443
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第1節バイオインターフェースを用いた微粒子パターニング技術443
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まえがき443
-
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1.DNA高次構造を利用したナノ粒子アセンブリーとアドレッシング443
-
-
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2.特異的結合力をもつペプチドによるナノ粒子パターニング444
-
-
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3.金属酸化物ナノ粒子へのバイオインターフェース機能の付加445
-
-
-
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第2節コロイド分散相からの粒子系薄膜形成447
-
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まえがき447
-
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1.製膜プロセスのためのナノ粒子の満たすべき条件447
-
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2.異相界面におけるナノ粒子の二次元規則配列447
-
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2.1固液気三相線を利用する方法447
-
-
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2.2気液界面を利用する方法449
-
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2.3固液界面を利用する方法450
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2.4固液界面における化学結合を利用する方法450
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あとがき450
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第13章洗浄理論453
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第1節洗浄の基礎メカニズム453
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まえがき453
-
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1.汚れの剥離453
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-
1.1洗浄媒体への溶解453
-
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1.2分解による洗浄媒体への分散454
-
-
-
1.3剥離による洗浄媒体への分散454
-
-
-
1.4エッチングによる引離し454
-
-
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2.汚れの付着抑制455
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-
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3.汚れの排除455
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第2節洗浄剤456
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まえがき456
-
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1.水系洗浄剤456
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1.1中性洗浄剤457
-
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1.2アルカリ性洗浄剤457
-
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1.3酸性洗浄剤457
-
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1.4電解イオン水,ガス溶解水458
-
-
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2.準水系洗浄剤458
-
-
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3.非水系洗浄剤458
-
-
-
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第3節環境負荷の少ない新洗浄技術460
-
-
まえがき460
-
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1.レーザー洗浄460
-
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1.1レーザー照射による効果460
-
-
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1.2レーザー洗浄の応用例460
-
-
-
1.3レーザー洗浄のメリット461
-
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-
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2.極低温エアロゾル洗浄461
-
-
2.1極低温エアロゾル洗浄の効果462
-
-
-
2.2極低温エアロゾル洗浄技術の特徴と適用分野462
-
-
-
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3.超臨界炭酸ガス流体洗浄462
-
-
-
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第4節洗浄評価法465
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1.表面性状による清浄度評価465
-
-
1.1目視判定法465
-
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1.2水ぬれ現象を利用する方法465
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-
1.3表面化学反応を利用する方法466
-
-
-
1.4接触角測定法466
-
-
-
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2.表面汚れの定量法467
-
-
2.1粒子計数法467
-
-
-
2.2有機汚れ計測法468
-
-
-
2.3無機汚れ計測法470
-
-
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第14章物質の種類と分析法の適用475
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第1節金属475
-
-
まえがき475
-
-
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1.表面観察475
-
-
1.1組成観察475
-
-
-
1.2原子配列の観察476
-
-
-
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2.破断面観察476
-
-
-
3.粒界観察476
-
-
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4.析出物観察477
-
-
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5.皮膜分析478
-
-
-
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第2節セラミックス480
-
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1.セラミックス材料における表面・界面分析480
-
-
-
2.セラミックス製造における表面・界面分析481
-
-
2.1液中での粒子分散481
-
-
-
2.2成形時における粒子充填482
-
-
-
2.3焼結過程482
-
-
-
-
-
第3節磁性体483
-
-
1.磁性材料における表面・界面の役割483
-
-
-
2.磁性材料の表面・界面における分析技術484
-
-
2.1磁気モーメント,スピン配列484
-
-
-
2.2磁区観察485
-
-
-
2.3磁化曲線487
-
-
-
-
-
第4節半導体489
-
-
1.シリコン表面の洗浄技術489
-
-
-
2.シリコン表面・シリコン/SiO2界面評価技術490
-
-
2.1有機物評価491
-
-
-
2.2金属評価492
-
-
-
2.3表面凹凸492
-
-
-
2.4自然酸化膜492
-
-
-
2.5結晶欠陥492
-
-
-
-
3.機能水を用いた低濃度薬液室温洗浄と洗浄のシリコン面方位依存性493
-
-
3.1室温低薬液濃度洗浄493
-
-
-
3.2洗浄のシリコン面方位依存性493
-
-
-
-
第15章分析法各論499
-
-
第1節顕微鏡499
-
-
1.偏光顕微鏡 (PM)499
-
-
-
2.透過型電子顕微鏡 (TEM)499
-
-
-
3.反射電子顕微鏡 (REM)500
-
-
-
4.走査TEM (STEM)501
-
-
-
5.低エネルギー電子顕微鏡 (LEEM)501
-
-
-
6.走査電子顕微鏡 (SEM)502
-
-
-
7.光電子顕微鏡 (PEEM)502
-
-
-
8.走査型プローブ顕微鏡 (SPM)503
-
-
-
9.走査型トンネル顕微鏡 (STM)504
-
-
-
10.磁気力顕微鏡 (MFM)504
-
-
-
11.非接触原子間力顕微鏡 (NC-AFM)505
-
-
-
12.走査型非線形誘電率顕微鏡 (SNDM)506
-
-
-
13.電界放射顕微鏡 (FEM)507
-
-
-
14.電界イオン顕微鏡 (FIM)507
-
-
-
-
第2節各種表面・界面分析法の原理509
-
-
【1】汎用的分析システム509
-
-
まえがき509
-
-
-
1.固体-電子相互作用509
-
-
-
2.表面感度510
-
-
-
3.超高真空の必要性510
-
-
-
4.電子エネルギースペクトロメーター511
-
-
-
5.オージェ電子分光法 (AES)511
-
-
-
6.X線光電子分光法 (XPS)512
-
-
-
7.電子線回折法514
-
-
-
8.イオン散乱法515
-
-
-
9.二次イオン質量分析法 (SIMS)516
-
-
-
10.その他の手法517
-
-
-
-
【2】その他の分析法の原理および文献519
-
-
《2-1》真空紫外光電子分光 (UPS)519
-
-
まえがき519
-
-
-
1.UPSの原理519
-
-
-
1.1光電子放出過程519
-
-
-
1.2光励起確率520
-
-
-
2.実験520
-
-
-
2.1超高真空系520
-
-
-
2.2光源520
-
-
-
2.3電子エネルギー分折器520
-
-
-
3.測定例521
-
-
-
3.1表価電子状態521
-
-
-
3.2気体吸着表面521
-
-
-
-
《2-2》角度分解光電子分光法 (ARPES)523
-
-
まえがき523
-
-
-
1.二次元バンド構造の決定523
-
-
-
2.バルクバンド構造の決定524
-
-
-
3.対称性選択則526
-
-
-
4.フェルミ面のマッピング527
-
-
-
-
《2-3》逆光電子分光法529
-
-
まえがき529
-
-
-
1.逆光電子分光の原理529
-
-
-
2.X線逆光電子分光530
-
-
-
3.紫外逆光電子分光531
-
-
-
4.スピン分解逆光電子分光532
-
-
-
あとがき533
-
-
-
-
《2-4》出現電位分光法 (APS)534
-
-
1.原理534
-
-
-
2.基本的な実験方法535
-
-
-
2.1軟X線出現電位分光法 (SXAPS)535
-
-
-
2.2オージェ電子出現分光法 (AEAPS)536
-
-
-
3.主な実験結果536
-
-
-
3.1ステンレス鋼304表面の分析536
-
-
-
3.2チタン (Ti) 化合物表面の分析536
-
-
-
3.3遷移金属表面上への酸素吸着537
-
-
-
3.4拡張微細構造スペクトル-Tiの微細構造538
-
-
-
あとがき539
-
-
-
-
《2-5》光電子スペクトロホログラフィー540
-
-
まえがき540
-
-
-
1.光電子回折・光電子ホログラフィー法の原理と問題点540
-
-
-
2.光電子スペクトロホログラフィーの例541
-
-
-
2.1差分光電子ホログラフィー法541
-
-
-
2.2多領域X線光電子回折542
-
-
-
3.光電子スペクトロホログラフィー装置543
-
-
-
-
《2-6》電子エネルギー損失分光法 (EELS)545
-
-
まえがき545
-
-
-
1.実験装置の主な種類と特徴545
-
-
-
1.1EELSの実験装置545
-
-
-
1.2透過型EELS545
-
-
-
1.3反射型EELS545
-
-
-
2.反射型EELSによる表面物性の分析546
-
-
-
2.1清浄表面の分析,表面状態546
-
-
-
2.2薄膜や吸着層の分析546
-
-
-
2.3散乱機構と選択則546
-
-
-
3.EELSを用いた最近の測定例547
-
-
-
3.1反射型EELSによる計測例547
-
-
-
3.2二次元プラズモンの分散関係547
-
-
-
-
《2-7》高分解能電子エネルギー損失分光法 (HREELS)549
-
-
まえがき549
-
-
-
1.表面フォノンの分散関係の測定原理549
-
-
-
2.単原子屑h-BNのフォノン構造549
-
-
-
3.グラフェンナノリボンのフォノン構造551
-
-
-
4.TiC (100) の表面フォノン552
-
-
-
あとがき553
-
-
-
-
《2-8》エネルギー損失微細構造 (EELFS)554
-
-
まえがき554
-
-
-
1.測定原理と解析手法554
-
-
-
2.測定例554
-
-
-
2.1ELNESの測定例554
-
-
-
2.2EXELFSの測定例554
-
-
-
-
《2-9》ラザフォード後方散乱法 (RBS)556
-
-
まえがき556
-
-
-
1.RBS装置556
-
-
-
2.RBSの原理556
-
-
-
2.1元素の同定556
-
-
-
2.2エネルギー損失557
-
-
-
2.3深さ分折557
-
-
-
3.RBSの応用557
-
-
-
4.RBSの問題点を克服する分折法558
-
-
-
4.1NRAとPTXE559
-
-
-
4.2PIXE解析例559
-
-
-
-
《2-10》高分解能中エネルギーイオン散乱法561
-
-
まえがき561
-
-
-
1.イオン散乱法の原理と中エネルギーイオン散乱法の特徴561
-
-
-
1.1弾性散乱因子561
-
-
-
1.2散乱断面積562
-
-
-
1.3阻止能563
-
-
-
1.4エネルキー・ロス・ストラグリング563
-
-
-
2.高分解能中エネルギーイオン散乱法の実際564
-
-
-
-
《2-11》直衝突イオン散乱分光法(同軸型含む)566
-
-
1.原理566
-
-
-
2.装置と特徴566
-
-
-
2.1表面の組成と構造の定量解析567
-
-
-
2.2表面下原子層からの散乱の観測568
-
-
-
2.3表面における動的過程の解析568
-
-
-
3.応用例568
-
-
-
-
《2-12》スタティックSIMS571
-
-
1.スタティックSIMSとは571
-
-
-
2.TOF-SIMSの装置と原理571
-
-
-
3.TOF-SIMSの特徴571
-
-
-
-
《2-13》粒子線励起X線分析法 (PIXE)574
-
-
まえがき574
-
-
-
1.イオン衝撃による原子の内殻電離574
-
-
-
2.特性X線の発生575
-
-
-
3.PIXEによる定量分析576
-
-
-
4.PIXEの検出限界577
-
-
-
5.PIXEに用いられる加速器578
-
-
-
6.PIXEの応用578
-
-
-
-
《2-14》放射光蛍光X線分析582
-
-
まえがき582
-
-
-
1.蛍光X線分析の原理582
-
-
-
2.全反射蛍光X線分析法582
-
-
-
3.放射光の特性583
-
-
-
4.放射光X線マイクロビーム584
-
-
-
-
《2-15》放射光X線回折587
-
-
まえがき587
-
-
-
1.多結晶587
-
-
-
1.1多結晶によるX線回折587
-
-
-
1.2sin2Ψ法587
-
-
-
2.単結晶587
-
-
-
2.1単結晶によるX線回折587
-
-
-
2.2ロッキングカーブ法587
-
-
-
2.3X線トポグラフ法588
-
-
-
2.4微小角入射X線回折法588
-
-
-
-
《2-16》広域X線吸収微細構造 (EXAFS)589
-
-
1.原理589
-
-
-
2.実験法590
-
-
-
3.EXAFSの応用例591
-
-
-
-
《2-17》X線吸収端微細構造 (XANES)593
-
-
1.原理593
-
-
-
2.表面に敏感なXANES測定法594
-
-
-
3.XANESの応用例594
-
-
-
3.1ナノクラスター594
-
-
-
3.2金属酸化物595
-
-
-
-
《2-18》X線光電子回折 (XPD)597
-
-
1.原理597
-
-
-
2.XPD測定法597
-
-
-
3.XPDの応用例598
-
-
-
3.1Ni表面のS吸着に対する理論計算598
-
-
-
3.2Si表面のAg吸着に対する実験598
-
-
-
-
《2-19》X線反射率法600
-
-
まえがき600
-
-
-
1.X線反射率600
-
-
-
2.解析の方法601
-
-
-
2.1フィッティングによる解析601
-
-
-
2.2単純化された解析603
-
-
-
3.測定604
-
-
-
3.1反射角測定法604
-
-
-
3.2コンバージェントビーム法604
-
-
-
3.3エネルギー分散型検出器を用いた測定法604
-
-
-
4.測定に際しての注意事項605
-
-
-
5.X線反射率測定例:OTSの作製方法による構造の比較605
-
-
-
あとがき606
-
-
-
-
《2-20》ラマン散乱608
-
-
まえがき608
-
-
-
1.原理608
-
-
-
2.特徴610
-
-
-
3.測定配置610
-
-
-
4.測定例611
-
-
-
あとがき611
-
-
-
-
《2-21》分光エリプソメトリー(基本的理論と代表的な応用例)613
-
-
まえがき613
-
-
-
1.分光エリプソメトリーとは613
-
-
-
2.分光エリプソメトリーで何を求めることができるのか?613
-
-
-
3.測定装置614
-
-
-
4.データ解析の理論614
-
-
-
5.代表的な応用例616
-
-
-
5.1半導体業界616
-
-
-
5.2光学薄膜業界619
-
-
-
5.3データ・ストレージ業界621
-
-
-
5.4フラット・パネル・ディスプレイ業界621
-
-
-
あとがき622
-
-
-
-
《2-22》赤外分光法・フーリエ変換赤外分光法625
-
-
1.赤外分光法の概略625
-
-
-
2.赤外分光法から得られる情報と測定装置625
-
-
-
3.赤外分光法における試料調製法626
-
-
-
3.1透過法626
-
-
-
3.2反射吸収法 (RAS)627
-
-
-
3.3全反射法 (ATR)629
-
-
-
3.4拡散反射法630
-
-
-
3.5顕微測定法631
-
-
-
あとがき632
-
-
-
-
《2-23》誘導結合プラズマ発光・質量分析法633
-
-
1.原理633
-
-
-
2.装置634
-
-
-
2.1装置の概要634
-
-
-
2.2ICP発光分析装置634
-
-
-
2.3ICP質量分析装置635
-
-
-
3.分析特性636
-
-
-
3.1ICP発光分析法636
-
-
-
3.2ICP質量分析法636
-
-
-
4.応用637
-
-
-
-
-
-
第3節界面の種類と分析法の適用639
-
-
【1】固体/有機体(タンパク質)639
-
-
まえがき639
-
-
-
1.タンパク質はなぜ吸着するか639
-
-
-
2.吸着の理論式640
-
-
-
3.吸着反応の実験方法641
-
-
3.1速度論的実験641
-
-
-
3.2中性子散乱実験641
-
-
-
3.3タンパク質と高分子の相互作用に関する実験641
-
-
-
-
4.吸着現象の例642
-
-
-
あとがき642
-
-
-
-
【2】液体/液体界面644
-
-
1.液体/液体界面が重要な役割を果たす分散系644
-
-
-
2.界面活性剤分子の分散系644
-
-
-
3.界面活性剤分散系の液晶相644
-
-
3.1臨界ミセル濃度との関係644
-
-
-
3.2分散系組織構造の定性的アプローチ645
-
-
-
-
4.自己組織化機能をもつ液晶分子を含む分散系648
-
-
4.1液晶分子の構造648
-
-
-
4.2液晶/液体界面相互作用648
-
-
-
-
-
第16章分析システムの構成と要素機器651
-
-
第1節X線発生装置651
-
-
1.X線651
-
-
-
2.X線の発生651
-
-
2.1実験室系のX線発生法651
-
-
-
2.2大型施設を用いる方法652
-
-
-
-
3.X線のスペクトル652
-
-
3.1特性X線653
-
-
-
3.2連続X線654
-
-
-
-
4.種々のX線発生装置654
-
-
4.1封入式管球654
-
-
-
4.2開放型管球655
-
-
-
-
5.X線焦点の見かけ上の大きさ655
-
-
-
6.光学素子656
-
-
6.1全反射光学素子656
-
-
-
6.2多層膜光学素子657
-
-
-
-
7.今後のX線源658
-
-
-
-
第2節紫外線発生装置660
-
-
まえがき660
-
-
-
1.紫外線の性質660
-
-
-
2.紫外線発生装置661
-
-
2.1有電極水銀ランプ661
-
-
-
2.2無電極水銀ランプ662
-
-
-
2.3重水素ランプ663
-
-
-
2.4誘電体バリヤー放電エキシマランプ664
-
-
-
2.5エキシマレーザー665
-
-
-
2.6デュオプラズマトロン放電管666
-
-
-
2.7その他の真空紫外線ランプ666
-
-
-
-
-
第3節真空システム669
-
-
まえがき669
-
-
-
1.真空とは669
-
-
-
2.真空状態670
-
-
-
3.真空システムを構成する機器671
-
-
-
4.排気特性と到達真空度671
-
-
-
5.分子流におけるコンダクタンス673
-
-
-
6.真空システムのデザインツール674
-
-
-
あとがき674
-
-
-
-
第4節レーザーを用いた表面研究675
-
-
まえがき675
-
-
-
1.レーザーの特色675
-
-
-
2.各種のレーザー装置675
-
-
2.1Nd : YAGレーザー675
-
-
-
2.2波長可変固体レーザー676
-
-
-
2.3気体レーザー676
-
-
-
-
3.非線形光学効果677
-
-
3.1表面非線形現象677
-
-
-
3.2光イオン化677
-
-
-
3.3応用679
-
-
-
-
4.共焦点顕微鏡680
-
-
-
-
第5節原子核反応を利用する分析682
-
-
まえがき682
-
-
-
1.核反応 (NRA) 法の原理682
-
-
1.1放出粒子の運動エネルギー682
-
-
-
1.2断面積683
-
-
-
-
2.粒子励起γ線分光 (PIGME) 法の原理684
-
-
2.1放出γ線のエネルギー684
-
-
-
2.2断面積686
-
-
-
-
3.測定装置686
-
-
3.1分析システムの構成686
-
-
-
3.2超高真空散乱槽686
-
-
-
-
第17章汎用的分析システムの応用例689
-
-
第1節オージェ電子分光法 (AES)689
-
-
まえがき689
-
-
-
1.オージェ電子の発生689
-
-
-
2.収率689
-
-
-
3.発生領域690
-
-
-
4.信号検出690
-
-
-
5.応用例691
-
-
5.1シリコン基板上の汚染分析691
-
-
-
5.2半田バンプ表面の深さ方向分析692
-
-
-
5.3Si多層膜の深さ分析692
-
-
-
5.4高分解能分析693
-
-
-
5.5BCN薄膜の評価694
-
-
-
-
-
第2節X線光電子分光法(XPSまたはESCA)696
-
-
まえがき696
-
-
-
1.表面分析696
-
-
1.1有機高分子材料696
-
-
-
1.2無機材料・複合材料698
-
-
-
-
2.深さ方向分析700
-
-
2.1イオンエッチング法700
-
-
-
2.2精密斜め切削法702
-
-
-
2.3角度変化測定705
-
-
-
-
-
第3節斜入射X線回折法による薄膜構造と表面・界面の評価法707
-
-
まえがき707
-
-
-
1.斜入射X線回折法の幾何学707
-
-
-
2.薄膜法測定709
-
-
-
3.インプレン回折測定710
-
-
3.1インプレン回折法の特徴710
-
-
-
3.2インプレン回折測定例710
-
-
-
3.3測定を実現するための条件711
-
-
-
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あとがき711
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第4節X線CTR散乱法713
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まえがき713
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1.CTR散乱の観察713
-
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-
2.CTR散乱の物理的意味714
-
-
-
3.CTR散乱から得られる情報715
-
-
3.1結晶表面の凹凸715
-
-
-
3.2表面,界面のひずみ716
-
-
-
3.3界面構造716
-
-
-
-
4.応用研究717
-
-
4.1結晶の加工表面717
-
-
-
4.2エピタキシャル結晶と界面717
-
-
-
4.3VPE法によるヘテロ界面の構造719
-
-
-
-
あとがき720
-
-
-
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第5節電子プローブ微小部分析法(電子プローブ・マイクロアナライザー;EPMA)722
-
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まえがき722
-
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1.主な信号と情報722
-
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2.特性X線の発生722
-
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-
3.特性X線の波長723
-
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-
4.発生領域723
-
-
-
5.定量分析723
-
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6.X線スペクトル解析724
-
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7.応用例725
-
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第6節低速電子回折 (LEED)728
-
-
1.低速電子回折の特徴728
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-
2.LEEDパターンの観察729
-
-
-
3.LEEDパターンと表面構造の周期730
-
-
-
4.回折強度の測定731
-
-
4.1実験I-V曲線測定上の注意731
-
-
-
4.2LEEDパターン撮影上の注意731
-
-
-
4.3実験I-V曲線による構造の同定732
-
-
-
-
5.表面結晶構造解析733
-
-
5.1回折ビームの強度変化の計算733
-
-
-
5.2実験I-V曲線と理論I-V曲線の一致度の比較733
-
-
-
5.3LEEDによる構造解析の例734
-
-
-
-
-
第7節反射高速電子回折 (RHEED)738
-
-
まえがき738
-
-
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1.RHEED装置738
-
-
-
2.RHEED図形の成立ち738
-
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-
3.微傾斜表面形態に対するRHEED図形739
-
-
-
あとがき741
-
-
-
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第8節透過電子顕微鏡 (TEM)742
-
-
まえがき742
-
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1.透過電子顕微鏡 (TEM) の原理742
-
-
1.1微細形態観察法742
-
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1.2エネルギー分散型X線分光 (EDS) 法743
-
-
-
1.3電子エネルギー損失分光 (EELS) 法743
-
-
-
-
2.透過電子顕微鏡 (TEM) の応用例744
-
-
2.1高分解能電子顕微鏡像観察法の応用744
-
-
-
2.2電子回折法の応用745
-
-
-
2.3EDS, EELS分析法の応用746
-
-
-
-
あとがき746
-
-
-
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第9節走査電子顕微鏡 (SEM)747
-
-
まえがき747
-
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-
1.表面形態の観察747
-
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-
2.内部形態の観察(断面観察)747
-
-
-
3.組成像の観察748
-
-
-
4.結晶情報の取得748
-
-
-
5.その他の観察法とプローブ電流749
-
-
-
6.絶縁物試料の観察750
-
-
-
7.各種SEMの特徴751
-
-
7.1電子銃751
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7.2対物レンズ751
-
-
-
7.3解像力752
-
-
-
-
-
第10節走査トンネル顕微鏡 (STM)754
-
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1.STMの概要とその装置754
-
-
-
2.清浄表面のSTM像754
-
-
-
3.温度可変STM754
-
-
3.1高温観察754
-
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3.2低温観察755
-
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-
-
4.トンネル分光 (STS)755
-
-
-
5.原子追跡STM756
-
-
5.1シリコン原子の拡散現象の観察756
-
-
-
5.2AT-STMによる拡散シリコン原子の追跡757
-
-
-
-
6.表面加工マニピュレーション758
-
-
-
7.各種材料のSTM観察758
-
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7.1半導体表面758
-
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7.2金属表面758
-
-
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7.3酸化物表面758
-
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-
8.その他のSTM手法759
-
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8.1電気化学STM759
-
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8.2STM発光分光759
-
-
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8.3多探針STM759
-
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-
8.4スピン偏極STM759
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-
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第11節走査透過電子顕微鏡 (STEM)761
-
-
まえがき761
-
-
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1.走査透過電子顕微鏡 (STEM) 法の原理761
-
-
1.1明視野法 (BFI)761
-
-
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1.2暗視野法 (DFI)762
-
-
-
-
2.STEMの応用例762
-
-
2.1STEMによる高分解能観察762
-
-
-
2.2エネルギー分散型X線分光法 (EDS) と組み合わせたSTEMの元素マッピング762
-
-
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2.3電子エネルギー損失分光法 (EELS) と組み合わせたSTEMの元素マッピング763
-
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-
あとがき764
-
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第12節反射電子顕微鏡 (REM)法765
-
-
まえがき765
-
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1.REM法とは765
-
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2.REM法における寸づまりの計算765
-
-
-
3.REM法の特徴766
-
-
-
4.REM法の応用767
-
-
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あとがき768
-
-
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第13節偏光顕微鏡770
-
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まえがき770
-
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1.偏光顕微鏡の歴史770
-
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2.偏光の基礎771
-
-
2.1白色光と偏光771
-
-
-
2.2偏光素子(偏光プリズムと偏光板)771
-
-
-
-
3.偏光顕微鏡の構造772
-
-
3.1偏光顕微鏡の原理772
-
-
-
3.2直交ニコルと平行ニコル773
-
-
-
3.3オルソスコープ観察773
-
-
-
3.4コノスコープ観察774
-
-
-
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4.結晶の光学的特性774
-
-
4.1光学的等方性(一軸性結晶)774
-
-
-
4.2光学的異方性(二軸性結晶)775
-
-
-
4.3リターデーション(光路差)775
-
-
-
-
5.偏光顕微鏡の用途例775
-
-
5.1岩石・鉱物・ガラス薄片,宝石鑑定776
-
-
-
5.2液晶・高分子材料777
-
-
-
5.3医療・生物分野777
-
-
-
-
-
第14節ダイナミックモードAFM779
-
-
まえがき779
-
-
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1.間欠接触モードAFM (AM-AFM)779
-
-
-
2.非接触モードAFM (FM-AFM)780
-
-
-
3.非接触動作と間欠接触動作の比較781
-
-
-
4.表面電位計測への応用783
-
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第18章質量分析法787
-
-
はじめに787
-
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第1節質量分析法とその原理787
-
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1.歴史的背景787
-
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2.マススペクトル788
-
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3.イオン化法789
-
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3.1電子衝撃イオン化法789
-
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3.2化学イオン化法789
-
-
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3.3スプレー法789
-
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-
3.4レーザー照射法789
-
-
-
3.5電界イオン化法790
-
-
-
3.6高速原子衝撃法790
-
-
-
-
4.現状と利用790
-
-
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第2節質量分析計の種類・特徴791
-
-
まえがき791
-
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1.磁場型質量分析計791
-
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-
2.四重極型質量分析計793
-
-
2.1QMSの原理794
-
-
-
-
3.イオントラップ型質量分析計795
-
-
-
4.飛行時間質量分析計 (TOFMS)796
-
-
4.1TOFMSの誕生796
-
-
-
4.2特徴・用途797
-
-
-
4.3TOFMSの原理797
-
-
-
4.4エネルギー収束798
-
-
-
4.5高速時間計測法798
-
-
-
4.6検出器798
-
-
-
-
5.フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析法 (FTMS)799
-
-
-
-
第3節試料導入系800
-
-
1.直接試料導入法800
-
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-
2.バッチ式試料導入法800
-
-
-
3.固相マイクロ抽出法 (SPME)800
-
-
-
4.クロマトプローブ法801
-
-
-
-
第4節GC-MSとLC-MS(分離装置と結合したMS)801
-
-
1.GC-MS(ガスクロマトグラフ質量分析計)801
-
-
-
2.GC-HRMS(ガスクロマトグラフ高性能二重収束型質量分析装置)801
-
-
-
3.GC-TOFMS(ガスクロマトグラフ飛行時間質量分析計)801
-
-
-
4.LC-MS(液体クロマトグラフ質量分析計)802
-
-
-
5.LC-TOFMS(液体クロマトグラフ飛行時間質量分析計)802
-
-
-
6.可搬型GC-MS802
-
-
6.1フィールド可搬型GC-MS803
-
-
-
-
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第5節タンデム質量分析法803
-
-
1.タンデム質量分析法とは803
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2.GC-MS/MS804
-
-
-
3.GC-イオントラップ804
-
-
-
4.LC-MS/MS804
-
-
-
5.LC-イオントラップMS805
-
-
-
6.ハイブリッドMS/MS805
-
-
-
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第6節イオン付着質量分析法805
-
-
1.新しい質量分析法の出現805
-
-
-
2.リチウムイオン付着質量分析法806
-
-
2.1原理806
-
-
-
2.2装置806
-
-
-
2.3性能807
-
-
-
2.4特徴807
-
-
-
2.5測定例807
-
-
-
2.6低圧のIAMS808
-
-
-
2.7今後の用途810
-
-
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第19章有機物・無機物の分析例813
-
-
第1節有機吸着物813
-
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【1】高分解能電子エネルギー損失分光法 (HREELS) による有機吸着物の分析例813
-
-
1.高分解能電子エネルギー損失分光法 (HREELS)813
-
-
-
2.Pb (110) 表面に吸着したエチレン分子813
-
-
2.1振動モードの同定814
-
-
-
2.2表面との相互作用の大きさ815
-
-
-
2.3吸着構造1-対称性816
-
-
-
2.4吸着構造2-配向816
-
-
-
2.5吸着位置818
-
-
-
2.6水素の共吸着効果818
-
-
-
あとがき820
-
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-
-
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【2】昇温脱離法821
-
-
まえがき821
-
-
-
1.昇温脱離821
-
-
1.1脱離スペクトルの解析822
-
-
-
1.2脱離の次数と活性化エネルギー822
-
-
-
1.3ガスクロマトグラフ装置による解析823
-
-
-
-
2.装置824
-
-
2.1試料温度制御と加熱方法824
-
-
-
2.2脱離ガスの検出とその同定824
-
-
-
-
3.角度分解型昇温脱離装置824
-
-
-
あとがき827
-
-
-
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-
第2節セラミックス・高分子828
-
-
【1】セラミックス828
-
-
まえがき828
-
-
-
1.分析・計測項目828
-
-
-
2.分析・計測法830
-
-
-
3.分析例830
-
-
-
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【2】半導体・高分子833
-
-
まえがき833
-
-
-
1.全反射法による薄膜・表面分析834
-
-
-
2.高感度反射法による金属表面の分析837
-
-
-
3.表面電場の増強を利用する表面分析法838
-
-
-
4.共鳴ラマン効果を利用した薄膜・表面分析法839
-
-
-
5.シリコン酸化膜の構造解析841
-
-
-
6.表面層の深さ方向分析845
-
-
-
7.今後の課題846
-
-
-
-
第20章その他の分析法および測定法847
-
-
第1節電気的量の測定847
-
-
1.表面電位847
-
-
1.1振動容量型電位計847
-
-
-
1.2ケルビン法848
-
-
-
1.3走査ケルビンプローブ顕微鏡848
-
-
-
-
2.仕事関数849
-
-
2.1電子の励起放出による測定法849
-
-
-
2.2ケルビン法による測定849
-
-
-
2.3その他の方法850
-
-
-
-
3.表面電気伝導850
-
-
3.1四探針法による測定851
-
-
-
3.2四探針法による表面電気伝導測定上の注意851
-
-
-
-
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第2節力学量の測定853
-
-
【1】表面張力853
-
-
-
まえがき853
-
-
1.表面張力の表出853
-
-
1.1表面張力における液体と固体との関係853
-
-
-
1.2表面張力による形状の安定855
-
-
-
-
2.表面張力発生のメカニズム855
-
-
2.1表面自由エネルギー856
-
-
-
2.2分子力856
-
-
-
-
3.表面張力測定法857
-
-
3.1液体の表面張力測定法857
-
-
-
3.2固体の表面張力測定法860
-
-
-
-
-
【2】硬さ試験(ブリネル硬さ,ビッカース硬さ,微小硬さ,ロックウェル硬さ,マルテンス硬さ)862
-
-
1.硬さとは862
-
-
-
2.構造鈍感性と構造敏感性862
-
-
-
3.硬さの種類862
-
-
3.1ブリネル硬さ863
-
-
-
3.2ビッカース硬さ863
-
-
-
3.3微小硬さ865
-
-
-
3.4ロックウェル硬さ866
-
-
-
-
4.計装化押込み試験867
-
-
4.1マルテンス硬さ868
-
-
-
4.2押込み硬さ869
-
-
-
4.3その他の特性値869
-
-
-
-
あとがき869
-
-
-
-
-
第3節反応性脱離と物理化学測定870
-
-
まえがき870
-
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-
1.平衡系の脱離分布870
-
-
-
2.表面分子のエネルギー緩和と脱離870
-
-
-
3.非平衡系の脱離分布870
-
-
-
4.脱離分布の表現871
-
-
-
5.角度分解測定と真空技術872
-
-
-
6.並進速度分布872
-
-
-
7.反発性脱離873
-
-
7.1会合脱離型873
-
-
-
7.2分解脱離型874
-
-
-
7.3リディールーイーレイ型874
-
-
-
-
8.内部エネルギーの角度分解測定875
-
-
-
-
第4節幾何学的形状の測定877
-
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【1】比表面積877
-
-
1.幾何学的形状と表面積877
-
-
-
2.表面積算出の原理877
-
-
-
3.気相吸着法877
-
-
-
4.液相吸着法878
-
-
-
5.表面フラクタル次元879
-
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-
【2】探傷試験881
-
-
《2-1》浸透探傷試験881
-
-
まえがき881
-
-
-
1.浸透探傷法の原理881
-
-
-
2.浸透探傷法の特徴881
-
-
-
3.浸透探傷法の種類881
-
-
-
3.1水洗性浸透探傷試験881
-
-
-
3.2溶剤除去性浸透探傷試験882
-
-
-
3.3後乳化性浸透探傷試験882
-
-
-
4.現像剤883
-
-
-
4.1速乾式現像剤883
-
-
-
4.2湿式現像剤883
-
-
-
4.3乾式現像剤883
-
-
-
4.4その他の現像法883
-
-
-
5.浸透液の識別性884
-
-
-
5.1染色浸透探傷試験884
-
-
-
5.2蛍光浸透探傷試験884
-
-
-
6.試験方法の選択884
-
-
-
7.溶剤除去性染色浸透探傷試験の手順884
-
-
-
7.1前処理884
-
-
-
7.2浸透処理884
-
-
-
7.3除去処理885
-
-
-
7.4現像処理885
-
-
-
7.5観察885
-
-
-
7.6後処理885
-
-
-
8.溶剤除去性染色浸透探傷試験の問題点885
-
-
-
-
《2-2》磁粉探傷試験887
-
-
まえがき887
-
-
-
1.磁粉法の原理と特徴887
-
-
-
1.1原理887
-
-
-
1.2特徴887
-
-
-
2.磁粉模様の形成に及ぼす因子888
-
-
-
3.磁粉法の手順889
-
-
-
3.1前処理889
-
-
-
3.2磁化890
-
-
-
3.3磁粉の適用890
-
-
-
3.4観察891
-
-
-
あとがき891
-
-
-
-
《2-3》渦電流探傷試験892
-
-
1.渦電流探傷試験の概要892
-
-
-
2.渦電流探傷試験の原理と特徴892
-
-
-
2.1原理892
-
-
-
2.2渦電流探傷試験に影響を与える因子893
-
-
-
2.3磁性ノイズ893
-
-
-
2.4渦電流試験の特徴894
-
-
-
3.試験コイルと試験装置894
-
-
-
3.1試験コイル894
-
-
-
3.2試験装置895
-
-
-
4.探傷試験の実際897
-
-
-
4.1鋼管の渦電流探傷試験897
-
-
-
4.2非磁性管の内挿コイル渦電流探傷試験897
-
-
-
4.3航空機における上置コイル渦電流探傷試験897
-
-
-
-
-
【3】表面粗さ898
-
-
1.表面粗さの測定の概要898
-
-
-
2.表面粗さのパラメーター898
-
-
2.1高さ方向のパラメーター898
-
-
-
2.2横方向パラメーター900
-
-
-
2.3複合パラメーター900
-
-
-
2.4負荷曲線および確率密度901
-
-
-
2.5その他のパラメーター902
-
-
-
-
3.触針式表面粗さ測定機と性能902
-
-
3.1検出器903
-
-
-
3.2触針先端半径904
-
-
-
3.3輪郭曲線フィルター905
-
-
-
3.4測定長さ(触針がたどる長さ)の条件906
-
-
-
-
4.極微細表面形状測定器906
-
-
-
5.走査プローブ顕微鏡907
-
-
-
6.光波干渉法による面形状測定908
-
-
6.1光波干渉908
-
-
-
6.2顕微干渉計909
-
-
-
6.3縞走査干渉法910
-
-
-
6.4ヘテロダイン干渉法911
-
-
-
6.5シアリング干渉法911
-
-
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7.光触針による面形状測定912
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7.1非点収差法912
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7.2臨界角法912
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7.3フーコー法913
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8.反射散乱法による測定913
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第5節界面強度の測定916
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1.ピール強度法916
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2.せん断応力法917
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3.せん断応力法による実測例919
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あとがき919
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第6節温度の測定920
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まえがき920
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1.温度と伝熱現象920
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1.1熱と温度920
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1.2熱伝導920
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1.3対流熱伝達921
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1.4放射熱伝達921
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1.5相変化に伴う熱伝達921
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2.測定方法921
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2.1接触式922
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2.2放射温度計924
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2.3その他の測定法925
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あとがき926
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第7節熱分析928
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まえがき928
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1.熱重量測定 (TG)928
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1.1原理・装置928
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1.2応用929
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2.示差熱分析 (DTA)929
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2.1原理・装置929
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2.2応用929
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3.示差走査熱量測定 (DSC)930
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3.1原理・装置930
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3.2応用930
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第8節NMRおよびESR931
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【1】固体核磁気共鳴 (NMR)931
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まえがき931
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1.ナイロン6/クレイ複合体中の低分子有機化合物の状態解析931
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2.ナイロン6/クレイ複合体のモルフォロジー933
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3.PMAA/PVAcブレンド935
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あとがき937
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【2】電子スピン共鳴 (ESR)939
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まえがき:表面・界面,ナノ粒子939
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1.電子スピン共鳴 (ESR) の原理939
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1.1ESRの原理説明のイラスト939
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1.2ゼーマン効果940
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1.3g因子の値とその異方性940
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1.4微細構造 (fs)940
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1.5超微細構造 (hfs), 超超微細構造 (shfs)940
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1.6線幅と緩和時間:パルスESR941
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2.表面・界面,ナノ粒子のESR941
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2.1ESRパラメーターの変化941
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2.2ESR定量分析:表面と内部の不対電子941
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3.SiO2とZrO2ナノ粒子のESR942
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4.マイクロ波走査型ESR顕微鏡942
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4.1磁場勾配法による磁気共鳴画像 (MRI)942
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4.2ESR走査型顕微鏡942
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4.3CVDフィルムのダングリングボンド濃度分布画像942
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4.4走査型プローブの分解能943
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4.5原子1個のESR (STM-ESR)944
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あとがき944
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第21章界面電気現象の測定法945
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はじめに945
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第1節電気二重層945
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1.コロイド粒子の帯電の機構945
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2.電気二重層のモデル945
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3.拡散電気二重層の構造946
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第2節電気毛管現象と微分容量947
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1.電気毛管現象947
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2.微分容量948
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3.油-水界面の電気毛管現象948
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4.電気乳化949
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第3節界面動電現象の測定949
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まえがき949
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1.流動電位・流動電流法949
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2.電気泳動950
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2.1界面移動法951
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2.2静止レベル951
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2.3市販の電気泳動装置の概要952
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3.沈降電位法953
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4.超音波振動電位法とESA法954
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5.平板界面のゼータ電位の測定955
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6.ゼータ電位と微粒子表面の物理化学955
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6.1等電点955
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6.2ゼータ電位とZ.P.C.955
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6.3表面の酸基の強さの決定956
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6.4界面活性剤の吸着と吸着エネルギーの決定956
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7.電気泳動の測定標準試料と測定上の注意957
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8.非水系の電気泳動957
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第4節気液界面の表面電位958
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1.表面電位958
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2.表面電位の測定法958
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2.1振動電極法958
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2.2イオン化法959
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第22章分析のための周辺技術-真空技術961
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はじめに961
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第1節真空と表面分析961
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第2節真空の基礎963
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1.真空をつくる963
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2.水蒸気分圧と相対湿度の関係963
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3.気体の流れ964
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第3節真空用材料966
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まえがき966
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1.構造物としての強度の問題966
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2.真空システム特有の問題967
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第4節真空度測定974
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まえがき974
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1.圧力の種類974
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2.真空測定器の種類と測定範囲974
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3.測定器各論976
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3.1マクレオドゲージ976
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3.2熱伝導型976
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3.3電離真空計978
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3.4冷陰極型真空計983
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3.5運動量移動量型真空計984
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4.真空計の取付け法984
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5.真空計の精度985
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第5節高真空排気システム987
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まえがき987
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1.真空ポンプの種類とその使用範囲987
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2.ポンプ各論989
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2.1汕回転ポンプ990
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2.2汕拡散ポンプ992
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2.3ルーツブロアーポンプ995
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2.4スクロール真空ポンプ997
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2.5ターボ分子ポンプ998
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2.6クライオポンプ1000
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2.7ゲッターポンプ類1002
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3.真空弁1005
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4.運動導入器および電流端子1007
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5.配管接続部品1009
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6.漏れ試験1009
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第23章分析のための前処理技術と分析表面への影響1011
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第1節分析のための前処理技術1011
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【1】超平滑研削・研磨1011
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まえがき1011
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1.ELID(エリッド)研削法1011
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2.インフィード方式による鏡面研削1011
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3.大口径基板のロータリー鏡面研削1013
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4.デバイス基板の薄厚鏡面研削1014
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5.ラップ方式による鏡面研削1015
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5.1ELID研削用メタルレスボンド砥石の開発1015
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5.2基礎加工特性1016
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5.3ELID研削用メタルレスボンド砥石の評価1017
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5.4#60000メタルレス砥石の加工特性1018
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6.磁性流体研磨法および加工特性1018
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あとがき1021
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【2】プラズマ処理1022
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まえがき1022
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1.放電洗浄1022
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1.1微小物体の洗浄1022
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1.2放電管のプラズマ処理1022
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1.3大型容器の放電洗浄1022
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2.プラズマ源1023
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2.1直流放電1023
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2.2高周波放電(RFプラズマ)1023
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2.3マイクロ波プラズマ1024
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2.4その他のプラズマ1026
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3.放電洗浄の機構1026
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4.原子分子過程1028
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あとがき1028
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【3】ドライ洗浄,エッチング,その他1030
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まえがき1030
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1.試料の材料的違いと,利用される洗浄法の関係1030
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2.加熱法1030
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2.1抵抗加熱法1030
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2.2赤外線法1032
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2.3レーザー加熱法1032
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2.4電子衝撃加熱法1032
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3.紫外線洗浄1032
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3.1真空容器壁の清浄化1033
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3.2紫外線による密閉空間の清浄化1034
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4.低温プラズマ洗浄1035
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5.スパッタリング法1035
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6.化学洗浄1036
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7.研摩1037
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8.へき開1037
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9.Gaビーム,Siビーム1037
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10.金属造影法および薄形レプリカ法1037
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11.フリーズエッチング法1039
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第2節雰囲気,および建物・装置構成材料からの有機物による固体表面への影響1042
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まえがき1042
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1.雰囲気中の有機物1042
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2.雰囲気中有機物の固体表面への吸着1043
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2.1微量吸着有機物の測定法1043
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2.2測定結果1043
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2.3多成分有機物の吸着現象の解析1045
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3.プラスチック材からの揮発有機物による固体表面への影響1046
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3.1シーリング材1047
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3.2床材1047
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3.3パッキング材1047
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あとがき1049
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第24章表面・界面の設計理論1051
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はじめに1051
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第1節第一原理計算1052
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まえがき1052
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1.計算手法の基礎1052
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2.表面・界面への適用1053
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第2節STMシミュレーションを用いた表面における吸着構造の解析1054
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まえがき1054
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1.STM像のシミュレーション1054
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2.Ge (001) 表面上のAg原子吸着1054
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第3節化学ポテンシャルを用いた安定性の評価1057
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まえがき1057
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1.ギブスの自由エネルギーと化学ポテンシャル1057
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2.化合物系:GaAs (001) 表面を例として1058
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3.吸着系:ピロール/Si (001) を例として1060
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第4節第一原理計算による表面光学特性の評価1062
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まえがき1062
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1.第一原理計算における定式化1063
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2.計算例:Si (001) 表面における清浄表面および吸着表面のRAスペクトル1063
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索引1067