本論文利用FTIR系統，測量紅外光吸收峰值轉換為水分子層數之校正因子，以得到水分子吸附量。並且也在該系統上建立熱脫附系統，進行熱脫附分析，定量熱脫附過程中水分子脫附量，比較二者差異。

在FTIR系統進行偏振調變紅外光反射吸收光譜之量測中，利用殘餘氣體分析儀以及游離式真空計，得到殘餘氣體分析儀水氣信號之電流強度轉換水氣分壓因子為1.1x10^6Pa/A。在冰膜實驗中，利用液態氮冷卻樣品，使凝結係數近似為1，帶入氣體動力公式計算吸附層數，得到轉換光譜吸收峰值對水分子層數校正因子約為7.5±54%。

在熱脫附實驗中，建立了紅外光加熱系統，並且重新設計載具與樣品，使樣品溫度能夠等速率上升至550℃，以便可以同時進行FTIR以及熱脫附分析，當固定升溫速率為0.25˚K/s，可以得到在溫度約342℃與413℃時，存在脫附尖峰，其脫附能為(39.9±5%) kcal/mol以及(46.9±1.5%) kcal/mol。而在溫度377℃時雖有脫附峰值，但此峰值來自載具的脫附影響，無法計算脫附能。由熱脫附譜圖分析，得知0℃以下和0℃以上之熱脫附量，分別為2.9x10^13和8.6x10^17個水分子。然而FTIR分析樣品表面水分子吸附量約為1.3x10^16個水分子。其中加熱之紅外光會影響FTIR之偵檢器的訊號的程度，以及樣品載具熱脫附釋氣的干擾可能是差異的主因。

The FTIR system was used to study the calibration factor of the amount of water adsorption on aluminum surface to the intensity of the IR absorption spectrum. In addition, a TDS system was established at the same vacuum system to measure the amount of water desorption during thermal desorption process. The calibration factor was measured as 7.5±54% layer/absorption in this experiment.

For the TDS experiment, an aluminum sample was heated up to 550℃ at a rate of 0.25˚K/s after being exposed to water vapor at 6.5x10^(-7)Pa for 40 mins. The results showed that the desorption peaks appeared at 342℃ and 413℃. The corresponding desorption energy were (39.9±5%) kcal/mol and (46.9±1.5%) kcal/mol. The amounts of water vapor desorbed were 2.9x10^13 and 8.6x10^17 molecules for the heating process under and above 0℃, respectively. These numbers are different from the data of 1.3x10^16
molecules measured by the FTIR analysis. There were two reasons about the difference that the effect of the background from sample holder and the interfered from the scattered heating IR.

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致謝 iii
目錄 v
圖目錄 vii


第一章、引言 1
第二章、實驗原理 5
2.1 真空中分子吸附 5
2.2 紅外光與水分子的關聯性 6
2.3 紅外光分析 6
2.3.1 傅立葉轉換紅外光光譜 6
2.3.2 偏振調變式紅外光反射吸收光譜 7
2.4 熱脫附譜圖分析 8
2.4.1 脫附能計算 9
2.5 吸附層數計算 11
第三章、實驗系統與實驗步驟 12
3.1 實驗系統 12
3.1.1 光彈調制紅外光反射分析系統 12
3.1.1.1 傅立葉轉換紅外光光譜儀 12
3.1.1.2 光彈調制光路 13
3.1.2 真空系統 15
3.1.3 熱脫附系統 16
3.2 實驗步驟 17
3.2.1 樣品製備和前置實驗 17
3.2.1.1 樣品製備 17
3.2.1.2 水氣純化實驗 17
3.2.1.3 樣品除氣(degas)處理 18
3.2.2 熱脫附系統升溫測試實驗 19
3.2.3 PMIRRAS吸收峰值轉換水分子層數因子校正實驗 19
3.2.3.1 降溫過程 20
3.2.3.2 升溫過程 20
第四章、結果與討論 22
4.1 前置實驗 22
4.1.1 水氣純化實驗 22
4.1.2 樣品除氣(degas)處理 23
4.2 熱脫附系統升溫測試實驗 23
4.3 PMIRRAS吸收峰值轉換水分子層數因子校正 26
4.3.1 FTIR吸收光譜校正 27
4.3.2 熱脫附實驗總脫附量校正 28
4.3.3 轉換因子 29
4.3.4 水分子熱脫附量 29
4.3.5 紅外線加熱對PMIRRAS影響 31
4.4 誤差分析 33
4.4.1 儀器誤差 33
4.4.2 校正因子誤差分析 34
4.4.3 熱脫附量誤差分析 35
4.4.4 脫附能誤差分析 36
第五章、結論 37
參考文獻 40
圖 45

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