金属镀膜技术在手印显现应用中的研究进展

金属镀膜技术手印显现应用中的研究进展
摘要:随着社会的发展,科技不断进步。潜在指纹是人的手指接触物体后在其表面留下的痕迹。指纹在人的一生中是非常独特和稳定的,被称为法医学的“证据之首”。然而,在犯罪现场留下的大多数指纹用肉眼无法直接观察到。现场留下的手印可能粘附体液、油脂、血液、灰尘等物质,手印遗留的客体表面可能是非渗透性、半渗透性或渗透性的客体。基于金属镀膜技术的手印显现方法是通过物理或化学的方法,根据乳突纹线区域和小犁沟区域的吸附能力差异及其对电化学响应的差异,将金属颗粒选择性地沉积在小犁沟区域,得到“负像”图像。与传统的手印显现技术相比,金属镀膜技术具有灵敏度高、适用范围广、对DNA损害小,以及容易与其他方法联用而获得更多手印物质化学或生物信息等优点。
关键词:金属镀膜技术;手印显现应用;研究进展
引言
近年来,在可持续发展思想的指导下,国际涂镀技术取得了巨大进步。这些进步主要体现在耐腐蚀的新型金属涂层、特殊功能涂层、绿环保的涂镀工艺等方面。锌镁镀层带钢,是一
种综合性能非常优秀的合金金属,其制造成本只比锌镀层带钢略高,镀层的耐蚀性远高于纯锌和铝锌合金。加入Mg的一大优点是可以对钢板切口起到很好的保护作用,含Mg的Zn基腐蚀产物会覆盖在切口表面,从而对切口形成保护膜。
1基于电镀的手印显现技术
1.1基于电镀金属薄膜的手印显现技术
电镀金属薄膜是在外加电压下,通过将电解质中带正电荷的物质还原并沉积到阴极,使阴极表面覆盖一层金属薄膜的过程,具有操作简便快捷、成本低廉、参数可调、灵敏度高等优势,被广泛应用于催化、传热等领域。目前用于电沉积显现潜在手印的金属主要有Au、Ag、Cu及Ni通过使用Au或Ag纳米粒子的电化学沉积,在氧化铟锡(ITO)玻璃、Au、Pt和不锈钢这四类导电客体表面显现汗液和油脂潜在手印,得到了具有高对比度的负像手印图像。但是他们所用的镀液含有硫酸,会腐蚀部分金属基底和手印残留物,影响手印中生物信息的提取和检测。此外,Au和Ag是贵金属,电沉积Au或Ag薄膜的成本较高。与Au和Ag相比较,Cu薄膜具有颜浅和成本低的特点。采用10mmol/LCuSO4+0.1mol/LH2SO4溶液电沉积Cu薄膜来显现不同客体上的潜手印,通过调整沉积时间、沉积电位、Cu2+浓度等工
艺参数,不仅能在ITO、Ag、Pt、Au、Cu和不锈钢硬币上显现出高分辨率的潜手印,还能在粗糙和脏污的客体上显现出高分辨率的潜手印。但Cu薄膜容易氧化变黑,影响显现效果,而且镀铜液中一般含有硫酸。
1.2基于电镀金属氧化物薄膜的手印显现技术
鉴于电镀金属薄膜的手印显现技术存在镀液含有强酸、强碱,镀层颜单一、容易被氧化等缺点,化学性能稳定、颜可变的金属氧化物薄膜得到了广泛关注。通过电化学共沉积ZnO–CuO薄膜,在铜片、铝片、锌片、不锈钢片、5角硬币和1元硬币上显现潜手印,不仅解决了电沉积单一CuO薄膜厚度不均的问题,还克服了ZnO薄膜颜较浅、对比度较差的问题。该法所得薄膜的化学性能稳定,原料中无强酸强碱物质,并且价格低廉,是一种低成本、绿环保的手印显现技术。通过电化学沉积(电压0.6V,时间20min)Co3O4薄膜来显现出不锈钢上的潜在手印,沉积的Co3O4薄膜具有电致变性质,可以对显出手印进行可视化增强处理。
2光学薄膜产品生产流程
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为保证产品质量,从基片清洗到成品包装都应在洁净环境下进行。基片清洗是通过超声清洗或者手工擦拭的方式清除待镀基片表面的灰尘、油渍、汗渍、手印、抛光残留等污染物,同时使表面活化,从而确保镀膜质量。超声清洗流程的最后为干燥过程,此时基片处于强气流中,容易受到空气污染。风机过滤机组(FanFilterUnit,FFU)净化单元比较适合于构建局部净化区且净化效果良好,因此在超声清洗机的干燥段加装FFU单元有助于提高基片出口区的洁净度。基片清洗后需要从清洗篮上取下来,并检查清洗效果,然后装入镀膜夹具或者镀膜伞具,这些过程都是依靠人工来完成的。上述作业过程中人有较多的动作,人与基片接触距离很近,接触时间也很长,基片容易受到人体和空气的污染,因此一般需要在超净台下进行。半焊板式换热器
基片清洗后的流程是镀膜,镀膜前必须先准备好镀膜机。装机是镀膜机的一个准备过程,主要是对镀膜机进行清洁处理、装配膜料、更换监控片等。当镀膜机完全准备好后放入基片,此时基片完全裸露且移动量较大,容易受到污染。由于镀膜机型号不同,基片装入镀膜机的方式也不同,可控制装载环境的方式也不同。一些基片出入口较小的镀膜机可采用FFU净化单元来消除基片装载区域的污染,而一些大型镀膜机的装载区较大,只能通过控制整个生产作业区的环境以消除污染。镀膜在真空镀膜机内进行,膜层质量主要受镀膜工
艺的影响。镀膜后要先进行光谱和表面质量的检查,然后再收纳镀膜品,这些过程应在洁净条件下进行,以免对下道工序产生影响。
光学薄膜产品通常需要经过镀后处理才能用于下一道工序,常见的处理方式有切割、标记、刻划、涂黑等。这些处理方式都容易产生颗粒物,非常容易附着在产品表面上。这些颗粒物大多是玻璃碎屑,极容易划伤产品表面,也会对后续工序带来不良影响,因此必须控制好作业环境和工艺以消除产生的颗粒物。光学器件有的简单,有的复杂。简单的光学器件只有一个独立零件,而复杂的光学器件则需要多个零件组装在一起。组装光学零件比较常用的方法是使用透明胶黏合。光学零件黏合时需要挤压或扭转,如果在此过程中有颗粒物进入黏合面之间,将划伤零件表面或在零件内留下一个缺陷点,那么整个产品将报废,因此多个光学零件的组装过程对环境也有较高的要求。
3设备主要系统设计
3.1感应加热系统
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钢带由常温环境进入离子清洗室前需要通过感应加热系统进行加温。系统感应线圈采用单匝纵向磁场设计,频率为20kHz,对导磁薄钢带有良好的加热效率和均匀性。
3.2蒸发镀膜系统
蒸发镀膜系统中蒸发源主要由坩埚、加热器、电源、温度传感器、温度控制器等组成。坩埚结构采用石墨坩埚作为高纯锌和镁的加热容器。根据资料,锌的沸点为906℃,镁的沸点为1090℃,若要成功沉积锌镁镀层,蒸发坩埚需要在最高1100℃下长期与Zn、Mg液态金属和蒸气接触,因此其应具有良好的耐热性能。
通常情况下石墨坩埚破裂的主要原因是金属对石墨的侵蚀渗透,金属渗入石墨内部,破坏了石墨材料的完整性,在加热和降温时由于金属与石墨的热涨系数差异导致石墨被破坏。为了延长石墨坩埚的使用寿命,需要采用结构致密的石墨材料,以减缓金属物料对石墨的渗透,因此在本设备中,采用等静压成型石墨制造坩埚。
金属在石墨蒸发舟中受热形成熔池并汽化;由于金属在蒸发时,时间和空间分布不可能绝对均匀,石墨混合室则用于改善蒸气时间和空间上的均匀性;石墨喷嘴为超声速喷嘴设计,用于获得金属蒸气的超声速射流。
坩埚加热采用感应加热方式,加热系统由感应线圈和电源组成。感应线圈为尺寸18mm×18
mm,壁厚2mm紫铜方管环加热部位绕成,用于对石墨坩埚加热。线圈与隔热层间距10mm以下,内通水冷却。在坩埚上不同部位设计有测温孔,可通过红外测温仪测量不同部位的温度,并根据温度传感器的信号,通过加热电源进行控制。
结语
随着市场对高品质、高性能、高附加值带钢产品需求的增加,带钢连续镀膜技术将面临更高的要求和更广阔的发展空间。未来,需要进一步优化和完善设备,不断创新和改进增加其多样性和可靠性,同时加强新一代连续带钢真空镀膜技术的研究和推广,拓展其应用领域和市场竞争力。
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参考文献
[1]杨立红,张健,傅建钦,等.新一代连续带钢真空镀膜技术的发展现状与展望[J].钢铁,2007,42(4):1-4.
[2]傅建钦,张健,杨立红.连续带钢表面真空镀膜及生产实现[C]//2007中国钢铁年会论文集.中国金属学会,2007.
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