一个低能原子和分子离子与固体表面相互作用的实验装置

低能原子和分子离子与固体表面的相互作用是表面物理和表面化学研究的重要手段。低能离子放射(LETS)已逐渐成为一种表面成分和表面晶格结构的分析工具。近几年发展起来的分子表面散射已在表面科学领域开拓了很多令人兴趣的重要研究课题。目前国内还尚未开展这类工作。本文将介绍我们建立的国内第一个低能原子和分子离子与固体表面相互作用的实验装置,该装置包括一个低能离子源系统和一个超高真空靶室系统。

离子注入对超高分子聚乙烯磨损性能的影响

用80keV不同剂量的C3H8+、N2+对超高分子聚乙烯样品进行离子注入，通过弹性反冲探测分析表面注入层H含量的变化，对样品表面在离子注入前后的磨损性能进行了测试。实验结果显示，离子注入以后样品表面氢含量减少，磨损性能增强。

团簇沉积C-N薄膜的研究

利用荷能团簇沉积装置在高阻硅 ( 111)衬底上沉积了碳氮薄膜。通过红外光谱、拉曼谱和X光电子能谱对薄膜的结构和化学组分进行了分析。结果表明 ,薄膜中存在N -sp3C( β -C3N4 的键合方式 ) ,但以N -sp2 C和C =C双键的结合方式为主。

离子注入法制备GaAs量子阱集成多波长发光芯片

报道了用离子注入方法和组合技术制备的 Al Ga As/Ga As单量子阱多波长发光集成芯片 ,利用量子阱界面混合原理在同一块 Ga As衬底片上获得了 2 0多个发光波长从 787～ 72 4nm的 Ga As量子阱发光单元 ,研究了不同剂量的 As和 H离子分别单独注入和迭加组合注入对量子阱发光峰位的影响 ,采用了组合技术和离子注入技术大大简化了制备工艺过程 ,这种发光芯片对于波分复用器件和建立离子注入数据库等方面都有重要的意义 .

碰撞能量对荷能团簇碰撞沉积TiN薄膜的结构、形貌及摩擦学特性的影响

在室温下，以硅（１００）为衬底，在不同的衬底偏压（即团簇不同碰撞能量）的条件下，用荷能团簇碰撞沉积方法制备了ＴｉＮ薄膜。用原子力显微镜和Ｘ射线衍射等技术对ＴｉＮ薄膜的表面形貌和结构进行了研究，并且在维式硬度计和ＳＲＶ微动摩擦磨损试验机上对其摩擦学性能进行了考察。结果表明，在低的偏压情况下，团簇比较松散地堆积在衬底上；而在高偏压时团簇和衬底碰撞破碎，形成附着力强、致密性好及表面非常光滑的薄膜；在一定的偏压范围内，ＴｉＮ薄膜是（２２０）择优取向，ＴｉＮ薄膜具有较高的硬度、较低的摩擦系数和较好的耐磨损性能。

In^+离子注入蓝宝石(α-A1_2O_3单晶)的表面改性研究

研究了＜０００１＜和＜１２１０＞晶向蓝宝石（α－Ａｌ２Ｏ３单晶）在注入３６０ｋｅＶ．１×１０￣１６ｃｍ￣－２或１００ｋｅＶ、６×１０￣１６ｃｍ￣－２的Ｉｎ￣＋后产生的损伤、注入层的性能变化和退火行为。实验结果表明，退火过程中损伤的恢复和Ｉｎ的分布与退火气氛有关：在１００ｋｅＶ、６×１０￣１６ｃｍ￣－２的Ｉｎ￣＋注入时，注入层电阻率降低了１０个量级，大小为６．８×１０￣３·ｃｍ，表面损伤层的显微硬度提高了９２％；在３６０ｋｅＶ，１×１０￣１６ｃｍ￣－２的Ｉｎ＋注入时，其表面损伤层的显微硬度提高了４５％，在空气中不同温度下退火后，其显微硬度的变化和损伤的变化具有相同的规律。

用RBS和RNR研究表面涂覆CeO_2对Fe-25Cr合金高温氧化的影响

一、引言许多研究结果表明,将微量 Ce、Y、Hf 和 Th 或其氧化物添加于形成 Cr_2O_3保护层的 Fe～Cr 系合金中可以大大提高抗氧化性能。一些结果还表明,把这些活性元素的氧化物用涂覆方法或溅射方法作用合金表面,合金的抗氧化性能也同样可以得到改善。尽管已有许多模型试图解释这种活性元素的作用,但迄今为止,还没有一个为人们所普遍接受。

超高分子聚乙烯经离子注入后生物相容性研究

目的：研究经离子注入后的高分子聚乙烯的生物相容性。方法：按照美国材料协会ＡＳＴＭ标准，进行了全身急性毒性试验，热原试验，细胞毒性试验，微核试验和肌肉长期植入试验。结果：经离子注入的超高分子聚乙烯样品符合各项试验标准，并与对照样品在试验过程中出现的情况一致。结论：经离子注入的超高分子聚乙烯样品与末经离子注入的已在临床上使用的超高分子聚乙烯具有相同的生物相容性，为临床上作为人工材料应用提供了试验依据。

ERD和PAS研究微量硼对搪瓷钢捕氢的影响

用弹性反冲探测（ＥＲＤ）和正电子湮没寿命谱（ＰＡＳ）测量了含硼和不含硼钢的充氢曲线和释氢曲线．结果表明含硼钢充氢速率比不含硼钢大４倍多，前者充氢以缺陷捕获氢为主，而后者充氢以溶解氢为主．２２０℃释氢时不含硼钢中的释氢速率比含硼钢大约３倍，同时２２０℃释氢使含硼钢中的氢峰向表面移动了２５ｎｍ，而不含硼钢约移动５０─９０ｎｍ．表明微量硼能阻止热释氢向搪瓷层／钢界面扩散和积聚，从而防止可能产生的鳞爆现象．

MeV质子和^+He离子产生的^(60)Nd、^(62)Sm、^(63)Eu和^(70)YbL L次壳层电离

过去几年中,MeV的质子和+He离子等轻离子轰击中、高Z元素产生L次壳层电离截面的测量研究仍然吸引了国际上许多实验室的注意。这是由于L次壳层电离截面的知识不仅对于发展托克马克、等离子体物理、离子注入和PIXE技术等有重要意义,而且精确的L次壳层电离截面的数据可以用来检验各种电离现象理论模型的正确性,这样的检验可以加深人们对内壳层电离物理机理的理解。

硫对注入YSZ单晶的金属铂在退火过程中结晶的影响

用卢瑟福背散射－沟道技术（ＲＢＳ－Ｃ）和Ｘ射线衍射技术（ＸＲＤ）研究了Ｐｔ和Ｓ注入ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３稳定的ＺｒＯ２）后产生的损伤和退火过程中损伤的恢复及注入Ｐｔ的晶化。ＲＢＳ－Ｃ分析表明ＹＳＺ在室温下注入存在较强自退火效应；ＸＲＤ分析结果示出硫对铂的晶化产生很大影响。

高剂量铂和钇离子注入Al_2O_3单晶的表面改性

研究了＜0001＞和＜1210＞晶向α－Al2O3单晶在高剂量的Y、Pt离子注入后产生的损伤，注入层的性能变化和退火行为。实验结果表明，在室温，171keV、1×1017／cm2Y离子注入的＜1210＞α－Al2O3单晶的表面层约有139nm厚被无定形化。而158keV、9×1017／cm2Pt离子注入的＜0001＞α-Al2O3单晶的表面层不产生无定形，且实际离子注入进衬底的剂量只有2．65×1016／cm2，绝大部分在注入过程中被溅射掉。注入后其表面层的硬度提高了大约50％。表面层的电阻率降低了12个数量级。在空气中退火后形成了随机取向的纳米量级大小的Pt微晶，表面层的硬度也有所降低，但仍稍高于未注入的单晶硬度。

荷能团簇束成膜的表面迁移和附着特性的研究

研究了不同能量的团簇碰撞有机物（ＣＨ３ＳｉＯ３／２）衬底形成的表面形貌。结果表明，团簇能量的增大，增加了团簇原子在基片表面的有效碰撞能和迁移力，也改善了沉积薄膜的附着性、致密性、平整性等。特别是有机物上修饰条纹的出现，是迁移力增加的有力证据。

组合离子束技术在硅基材料芯片中的应用

将组合技术和离子束技术结合起来，用于硅基发光材料的研究。用组合离子束技术在硅 基材料上制备了６４个直径为２ｍｍ的单元──材料芯片，并对硅基材料芯片各单元进行了卢瑟辐 背散射、质子弹性散射和扫描阴极射线发光特性分析。

荷能团簇碰撞沉积装置中飞行时间质谱仪的物理设计

介绍了荷能团簇飞行时间质谱仪的原理及其在荷能团簇碰撞沉积装置中的物理设计。对实验中出现的若干问题进行了探讨，并提出了解决的措施。

硅基材料芯片的组合离子束合成及分析

用组合技术和离子束技术相结合的方法进行了硅基发光材料的研究。用组合离子束技术在硅基材料上制备了６４个直径为２ｍｍ的单元－材料芯片，并对硅基材料芯片各单元进行了卢瑟辐背散射（ＲＢＳ）、质子弹性散射（ＰＥＳ）和扫描阴极射线发光（ＣＬ）特性分析。组合离子束技术的应用将大大提高材料研究的效率。

新一代医用刚质聚合物外科植入动物实验研究

目的:研究新一代医用刚质聚合物的植入动物后的变化情况,方法:根据美国材料协会(ASTM)标准中有关用于外科植入的聚合物材料相容性评价实施标准,对新一代医用刚质聚合物进行外科植入动物试验。结果:试验样品和对照样品周围组织出现的变化同步。结果:新一代刚质聚合物与已在临床上应用的聚合物具有相同的生物相容性。同样可作为人工材料应用于临床。

回旋加速器质谱技术中氚和氦-3粒子的探测和鉴别

在利用回旋加速器质谱技术进行氚断代的测量中,工作气体是电解水样品时收集到的含氚氢气,并混入少许一定量的空气。空气中的微量~3He和样品中的~3H同时加速并被用作参考标准以监督加速器的束流变化。描述了利用金硅面垒探测器望远镜和铝吸收箔的组合来探测和鉴别~3H和~3He的实验方法和结果。

APPLICATION OF THE ^(16)O(α,α) ^(16)O RESONANCE ELASTIC SCATTERING IN OXYGEN DEPTH PROFILING OF SIMOX STRUCTURES

The resonance nuclear elastic scattering 16O(α,α) 16O at 3.045 MeV has been used to profile oxygen distributions in SOI material synthesised by SIMOX technique. The buried SiO2 layer is produced by 1.8×1018 at./cm2 oxygen implantation at 500℃ and high temperature annealing at 1405℃ for 30 min. The experimental results show that after annealing sharp SiO2/Si interfaces at both sides of buried layer and a very good quality of top Si single crystal layer are obtained. The formation mechanism of the buried layer, correlated with SiO2 precipitates and dissolution, radiation enhanced diffusion and epitaxial growth, is discussed.

PROTON ELASTIC SCATTERING ANALYSIS OF C,N AND O COMPOSITION IN MATERIALS

Proton elastic scattering at energies around 2.0 MeV was used to determine the concentration of oxygen in a Y-Ba-Cu-O compound, nitrogen in a TiN film on steel substrate, and carbon and oxygen in a thin Mylar film. Proton scattering from light elements in this energy range exhibits non-Rutherford scattering cross section, which is enhanced by a factor of 4 to 7 relative to the Rutherford scattering cross section. Thus the sensitivity for the light element detection is considerably larger than that obtained by He^+ ion scattering. Quantitative analysis by proton scattering is discussed and compared with other methods.