曹培熙臺灣大學：物理研究所陳冠憲Chen, Kuan-HsienKuan-HsienChen2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/54640在1996年的PRL期刊上報導高強度雷射光能於過飽和尿素水溶液中誘發尿素晶核，產生針狀尿素結晶，並且針狀晶體的長軸方向符合雷射光線性偏振方向[07]。在2002年同一位作者在PRL期刊上又發表高強度雷射光於過飽和Glycine水溶液中誘發晶核的現象，且不同的雷射光偏振模式會促生不同結構的Glycine晶體 [08]。這些現象令大家深感興趣。該作者甚至已申請獲得這方面的專利。但是這兩篇文章對這個現象的機制並未提出合理定性的解釋，而定量上的描述也甚粗略，對可能之機制未能提供充分之線索或指引。由於現象本身十分有趣，也有很多可能之應用，因此我們投入這方面的研究，希望能弄清楚高強度雷射促生晶核現象的各種面向，而對微觀機制的推想與辨認工作，提供有益的基礎。 我們的研究將有助於縮短過飽和溶液形成晶核的時間以及只形成單一晶核的技術。未來希望可以應用於單晶成長技術與生物的應用上。 研究內容： 1.定溫下過飽和濃度與單脈衝光誘發晶核機率的關係 2.光強度與誘發晶核機率的關係 3.光的線偏振方向與針狀尿素晶體成長方向的關係It was reported on PRL in 1996 that laser light can induce nucleation in supersaturated urea solution [7]. It also reported that the direction of urea crystallization depend on laser polarization. However, we can not get the defined information from this paper to know what happens in nucleation and laser light. For the above, we focus the quantitative study between laser light and supersaturated urea solution. We expect that our research get some points about this phenomenon. Content: 1.Relation between supersaturated concentration and light-induced nucleation with single shot 2.Relation between intensity of laser light and nucleation 3.Direction of crystallization depends on polarization of light, or not? This research is helpful in shortening time of supersaturated solution and technology of nucleating mono-crystal.目次 v 摘要 vii 第一章 緒論 01 第二章 結晶機率討論 03 2.1 機率密度π與結晶個數的期望值……………………………………………03 2.2 π的誤差計算…………………………………………………………………04 第三章 實驗樣品與儀器 05 3.1 光學板上的裝置……………………………………………………………05 3.2 Nd:YAG 雷射系統…………………………………………………………06 3.3 脈衝擷取閥…………………………………………………………………07 3.4 控溫水箱……………………………………………………………………08 3.5 CCD相機……………………………………………………………………09 3.6 樣品…………………………………………………………………………09 3.7 實驗過程……………………………………………………………………10 第四章 數據與討論 12 4.1 單一脈衝光入射能量和結晶………………………………………………12 4.2 入射光能量與發生結晶之脈衝數…………………………………………13 4.3 修正後入射能量與結晶數…………………………………………………15 4.4 入射光偏振方向與尿素結晶方向的關係…………………………………19 第五章 結論 22 附錄 23 附錄一 尿素溶液的一些特性……………………………………………………………23 附錄二 結晶機率計算……………………………………………………………………26 A.2.1 Probability Density………………………………………………………26 A.2.2 Expectation Value of Number of Nucleation Events……………………28 A.2.3 Uncertainty in π……………………………………………………………30 附錄三 以光鑷子研究結晶現象…………………………………………………………32 A.3.1 儀器裝置…………………………………………………………………32 A.3.2 實驗照片…………………………………………………………………34 A.3.3 此研究方法的問題………………………………………………………36 附錄四 鏡頭與相機接頭的修正…………………………………………………………37 附錄五 樣品照片背景……………………………………………………………………39 附錄六 入射光能量校正…………………………………………………………………42 附錄七 晶體角度分析……………………………………………………………………45 附錄八 實驗軟體………………………………………………………………………………47 附錄九 圖片分析軟體…………………………………………………………………………53 參考資料 561426826 bytesapplication/pdfen-US結晶尿素雷射誘發過飽和nucleationureasupersaturatedinducethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/54640/1/ntu-94-R91222050-1.pdf