工艺参数对脉冲激光沉积类金刚石薄膜的影响

摘要

为了解决机械瓣膜表面的凝血问题，可以在机械瓣膜表面沉积细胞相容性类金刚石薄膜，再种植人体血管内皮细胞，经过培养生长一层血管内皮，达到完全抗凝的目的。　　类金刚石薄膜具有很好的细胞相容性和黏附性。羟基磷灰石具有很好的细胞相容性，它含有大量的羟基，能够和生物组织形成牢固的化学键。脉冲激光沉积法可以有效控制薄膜中的掺杂量，便于研究元素掺杂对薄膜的影响。因此开展脉冲激光沉积法沉积掺杂羟基磷灰石类金刚石薄膜的研究不仅具有科学意义，而且具有可行性。　　本文研究了工艺参数对脉冲激光沉积类金刚石薄膜和掺杂羟基磷灰石类金刚石薄膜的影响规律和机理。首先，在其他工艺参数不变的情况下，分别使用140mj和160mj的脉冲激光能量沉积类金刚石薄膜，实验结果表明:随着激光能量由140mj增加到160mj，薄膜中sp3/sp2的比值增大，薄膜密度增加，薄膜表面粗糙度减小。其次，在实验过程中保持其他实验参数不变，用脉冲激光交替照射羟基磷灰石靶和石墨靶，照射分为5个周期，每个周期1Omin。在每个周期中采用三种照射方式:羟基磷灰石靶2min、石墨靶8min;羟基磷灰石靶3min、石墨靶7min;羟基磷灰石靶4min、石墨靶6min。实验结果表明:随着激光照射羟基磷灰石靶的时间和照射石墨靶的时间比值增大，薄膜中sp3/sp2的比值增加，石墨晶粒的数量或体积显著减小，薄膜表面的粗糙度逐渐减小。当时间比值为3/7时，薄膜中钙和磷的掺杂量同时达到最大值。　　研究结果为研制具有细胞相容性的类金刚石薄膜，解决人工心脏机械瓣膜的凝血问题提供了有价值的参考。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 人工心脏瓣膜研究进展

1．1．1 机械瓣膜

1．1．2 生物瓣膜

1．2 羟基磷灰石

1．2．1 羟基磷灰石的概念

1．2．2 脉冲激光沉积制备羟基磷灰石薄膜

1．2．3 羟基磷灰石的生物相容性和应用

1．3 类金刚石薄膜的概述与研究现状

1．3．1 类金刚石的概念

1．3．2 脉冲激光沉积类金刚石薄膜

1．3．3 类金刚石薄膜的性质和应用

1．4 医用材料的要求和本文研究内容在医学上的应用

1．4．1 医用材料的要求

1．4．2 本文研究内容在医学上的应用

第二章 实验装置和检测仪器

2．1 脉冲激光沉积

2．1．1 脉冲激光沉积技术

2．1．2 脉冲激光沉积设备

2．2 羟基磷灰石靶材的制备

2．2．1 羟基磷灰石靶材的压制

2．2．2 羟基磷灰石靶材的烧结

2．3 拉曼光谱检测

2．3．1 拉曼光谱检测设备

2．3．2 拉曼光谱检测原理

2．4 X射线光电子能谱仪

2．4．1 X射线光电子能谱仪检测原理

2．4．2 X射线电子能谱仪设备

2．5 X射线衍射仪

2．5．1 衍射仪的检测原理

2．5．2 X射线衍射仪设备

2．6 原子力显微镜

2．6．1 原子力显微镜的检测原理

2．6．2 原子力显微镜设备

第三章 脉冲激光沉积类金刚石薄膜的研究

3．1 引言

3．2 脉冲能量对类金刚石薄膜的影响

3．2．1 实验内容和方法

3．2．2 实验结果分析

3．3 结论

第四章 脉冲激光沉积掺杂羟基磷灰石类金刚石膜

4．1 引言

4．2 脉冲激光溅射羟基磷灰石的研究

4．2．1 实验内容与方法

4．2．2 检测结果与分析

4．3 羟基磷灰石掺杂比例对类金刚石薄膜影响的研究

4．3．1 实验内容与方法

4．3．2 实验结果与分析

4．4 结论

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文