加速器束流脉冲化及氢二次离子发射研究

详细介绍了快速高压晶体管开关在加速器束流脉冲化和用于二次离子测量的加速器飞行时间谱仪上的应用.利用飞行时间法研究了碳纳米管在不同能量的Si和Si2团簇离子轰击下氢二次离子的发射.实验结果表明,在每个原子质量单位的速度为2.5×108cm/s以上,Si和Si2离子引起的氢二次离子的发射主要受电子阻止过程控制;在每个原子质量单位的速度为2.5×108cm/s以下和Si2团簇离子轰击的情况下,氢二次离子的发射产额明显增加,团簇离子在靶表面的核能损增强效应起主要作用.

载能团簇离子在物质中的能量损失

实验表明,团簇离子在物质中的能量损失并不等于各成分单独作用的总和,而是具有非线性效应.这种非线性效应与团簇离子的能量、团簇的种类和大小、团簇成分之间的空间关联程度以及作用物质的结构有关.对团簇作用的非线性效应研究对于了解团簇与物质相互作用的机制具有非常重要的理论意义.MeV能区的团簇离子在物质中的非线性电子能损和核能损方面的直接实验数据还相当缺乏,其理论模型也更待建立.评述了载能团簇离子在物质中的能量损失及测量方法.

载能团簇离子的非线性辐照损伤

由于团簇离子在能量损失、二次离子发射和辐照损伤上的非线性效应,所以团簇离子与物质的相互作用倍受关注。对团簇作用的非线性效应研究不仅对于了解团簇离子与物质相互作用的机制具有十分重要的理论意义,而且载能团簇离子还有可能成为材料表面改性与分析、新功能材料的合成与研究的一种有效的新手段。因此,团簇离子与物质的相互作用成为当今国际上的研究热点之一。主要评述了载能团簇离子在物质中的非线性辐照损伤,介绍了典型的研究方法和实验结果。

北京大学1.7MV串列加速器的维护与改进

本文介绍了一台进口的大型仪器设备近十年来在运行、维护的基础上，不断进行性能改进和功能扩展，使其达到了较佳的状态，在科研、教学中发挥了重要作用，并突破了引进时仅作为离子束分析的基本功能，而发展到目前有可能开展大量基础研究、高能注入以及MeV团簇离子与物质相互作用的研究。

注入条件对SIMOX材料的影响

利用ＲＢＳ和ＴＥＭ技术分析研究了不同注入剂量、注入方式（单重注入，多重注入）对ＳＩＭＯＸ材料各层结构的影响，特别着重研究了Ｓｉ／ＳｉＯ＿２界面过渡区受注入条件的影响．结果表明，在注入剂量相同的情况下，多重注入不仅能改善顶层单晶、ＳｉＯ＿２绝缘层的质量，而且能显著减小Ｓｉ／ＳｉＯ＿２界面过渡区宽度。

载能团簇离子诱发的非线性二次离子发射

载能团簇离子进入固体时,由于集体相互作用,在入射路径上产生非常高的能量沉积密度。实验发现,载能团簇离子的作用结果并不等于团簇中各原子独立作用的总和,而是具有非线性效应。就二次离子发射而言,这种非线性通常与团簇的能量、团簇的大小、离子的电荷态以及靶物质的结构有关。通过研究二次离子发射有助于理解载能团簇离子与物质相互作用过程中的能量沉积与释放机制。

高能（MeV级）氧离子注入本征型GaAs的电性能及注入损伤退火行为的研究

在本征型ＧａＡｓ中注入２．０ＭｅＶ（剂量１．０×１０１５／ｃｍ２）＋２．９ＭｅＶ（剂量１．１×１０１５／ｃｍ２）的１６Ｏ，使氧在约１．５—２．５μｍ之间形成均匀分布。注入样品分别经４００—８００℃、１５ｍｉｎ热退火后的电阻率测量表明，经５００℃和６００℃退火后的样品具有高的电阻率（～１０８Ω·ｃｍ）；而当退火温度进一步升高时，其电阻率逐渐下降，并具有ｐ型导电行为。沟道ＲＢＳ分析表明，当退火温度高于７００℃时，因注入形成的样品晶格损伤得到基本恢复。

二次离子质谱进展

指出了二次离子质谱技术在材料表面分析方面有着广泛的应用,随着探测方法的改进,此技术也得到了迅速发展.在北京大学2×1.7MV串列静电加速器实验室,利用加速器飞行时间二次离子质谱装置对碳基材料进行了分析,通过实验观察到碳纳米管材料对氢具有很强的吸附能力,证实了理论上对此材料储氢能力的预言.

MeV能量Si^+引起二次离子发射的研究

利用北京大学2×1.7 MV串列加速器终端的飞行时间(TOF)谱仪,分别用1.5、2.0和3.0MeV三种能量的初级束Si+轰击样品来研究其二次离子发射现象,使用的样品包括石墨、碳纳米管等。结果表明,采用合理的降噪方法后得到了高信噪比和高时间分辨率的二次离子质谱,实现了全质量范围无遗漏记谱。利用H-C12峰刻度之后,计算得出二次离子各成分的最可能构成及产额,碳纳米管样品表面氢质量含量为8.15%。同时,发现MeV能区二次离子产额与Si+阻止本领之间的关系并非简单的正相关。

使用背散射与二次离子质谱方法分析类金刚石厚样品中的杂质

卢瑟福背散射分析是测定薄膜或镀层成分和厚度的成熟手段,但在分析含多种微量元素成分的厚样品时,精确测定样品中多种元素的分布是比较困难的。二次离子质谱对样品表面成分有较高的质量分辨能力,可以作为对卢瑟福背散射分析的补充。在北京大学2×1.7 MV串列静电加速器终端上,结合使用这两种分析方法,分析了类金刚石厚样品中的金属元素杂质。

MeV离子轰击碳样品引起的碳氢团簇产额

利用北京大学2×1.7MV静电串列加速器产生的1.5MeV Au2+和Si+束流轰击碳纳米管样品,用二次离子飞行时间质谱方法分析了二次离子成分,通过质量已知的样品的定标,确认了轰击产生的二次离子质量。分析束流轰击后的二次离子产额,发现在此能量下二次离子产额与离子在物质中射程的横向歧离表现出正相关。

一个用于加速器时间分辨分析系统的纳秒高压脉冲装置

设计了一个纳秒高压脉冲装置 ,脉冲电压可达 16k V,前沿上升时间为 10 ns,此装置已用于加速器时间分析系统 ,系统的物理分辨时间小于 0 .8% ,时间半高宽为 2 5 ns.

背散射模拟谱与实验谱的显示软件的应用

材料科学的研究在国防事业、工农业生产和国计民生的各个方面有着重要的意义。加速器离子束分析如背散射分析(RBS),沟道分析(Channeling)、核反应分析(NRA)及质子荧光分析(PIXE)等以其不破坏样品,分析灵敏度高,迅速可靠等特点在材料科学研究领域占有独特的优势。它适于研究半导体、超导和各种金属材料。特别是背散射分析非常适于分析材料表面几百纳米薄层内的原子组分、深度分布及不同材料之间的界面反应等,这些分析为研究各种材料的特性,提高它们的品质,研制各种新型特殊材料提供了可靠的理论与实验的依据,为了提高背散射分析的精度,更迅速地处理实验数据。

碰撞电离诱导AuL_l特征辐射的极化

当一束准直的电子束或带电离子束轰击靶原子时,被碰撞电离的靶原子将发射其特征辐射或俄歇电子.一般来说,被电离的靶原子的空穴态满足一定条件(n,1>0,j>1/2),其伴随空穴衰变发射的特征辐射或俄歇电子相对于入射束方向具有非各向同性的角分布,对特征辐射来说还应是极化的.