低能电子穿越绝缘体微孔膜动力学过程研究

采用二维位置灵敏的微通道板探测器对能量为1500 eV的低能电子束穿过孔径为400 nm、未经照射过的的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微孔膜后的全角分布以及时间演化进行了测量,同时采用自制的积分式能谱测量装置测量了穿透电子的能量分布。实验结果表明:在充电阶段,当入射电子束束流较弱时,透射电子强度随充电时间逐渐上升;充电过程中,透射电子的角分布宽度由小变大,但是角分布中心基本不随膜的倾角移动。对出射电子达到平衡态时的电子能谱的测量表明,穿透电子的能量保持着入射时的能量。对于理解电子在绝缘体微孔中的传输给出了新的实验证据,给出了可能形成“导向效应”的微孔内部电场的条件。

空间低能电子探测技术综述

空间低能电子是空间辐射环境的重要组成部分,对航天器的安全可靠运行具有重要的影响作用。详细介绍了国内外探测空间低能电子的活动、使用的相关探测器及其技术方法,在此基础上提出了进一步探测空间低能电子的可行性技术和方法,以促进我国空间低能电子探测的发展。

低能电子束原位固化树脂基复合材料纤维铺放制造及性能

针对树脂基复合材料热压罐固化能耗高、工艺周期长以及高能电子束固化辐射大,设备笨重等问题,研究125 keV低能电子束与纤维铺放相结合的复合材料原位固化分层制造方法及复合材料性能。试验结果表明,125 keV低能电子束穿透能力较差,在辐照固化过程中电子能量衰减很大,不能穿透0.125 mm单层预浸带,双面辐照能够穿透复合材料预浸带且辐照剂量分布均匀。由于低能电子束固化过程温度低,即使辐照剂量达到250 kGy,固化度及玻璃化转变温度仍然只有60.7%和48.3℃。但经加热后固化处理后,复合材料的固化度及玻璃化转变温度得到了大幅度提高,50 kGy双面辐照复合材料层压板经180℃加热30 min后固化处理,其固化度从16.7%上升到97.4%,玻璃化转变温度从–3.2℃提高到167.3℃,同时试验结果表明经50 kGy双面辐照及热后固化复合材料的层间抗剪强度达到59.62 MPa,接近高能电子束固化复合材料层间抗剪强度。

低能电子在固体表面背散射系数的直接Monte Carlo方法模拟

应用单次碰撞的直接Monte Carlo方法计算能量范围从100 eV^10 keV的电子在固体Al,Si,Au表面的背散射系数,其中低能电子在固体中的弹性散射和非弹性散射截面分别应用Mott散射截面和Born近似下的广义振子强度计算模型得到.通过与压缩历史Monte Carlo方法的模拟计算结果及实验值的比较,结果表明,对于100 eV^10 keV范围的低能区电子,采用直接方法计算得到的电子背散射系数与实验值符合较好,直接方法比压缩历史方法更适合于能量在10 keV以下的电子输运计算.

电磁辐射生物效应研究中的一个基本问题——低能电子在水中的径迹结构

建立一个低能电子在水中散射径迹结构的模拟方法,该方法采用Emfietzoglou最新发展的基于介电响应理论的液态水截面来完成低能电子与水的非弹性相互作用计算,将平均散射截面概念与Mott截面结合来计算低能电子在水中的弹性散射,从而提高模拟效率。基于本文方法,模拟了不同能量低能电子在水中的能量沉积、非弹性散射事件空间分布和空间作用范围。这些计算结果与其他理论结果的比较表明,本文方法可严格有效地模拟低能电子在水中的径迹结构。

单晶硅低能电子束辐照效应

利用Monter-Carlo方法,模拟低能一维平面电子束在本征、不同掺杂类型、掺杂浓度下的单晶Si中能量沉积分布情况。采用电子顺磁共振(EPR)技术测量了(111)晶向、两种掺杂类型下的掺杂浓度分别为1×1015cm-3、1×1017cm-3的单晶硅片在一定电子注量下辐照前后缺陷顺磁吸收谱,比较了样品辐照前后缺陷顺磁中心强度的变化,并用X光电子能谱(XPS)对Si-SiO2系统原子化学态的变化进行分析。结果表明,相比于P型Si,N型Si、特别是高掺杂的N型Si,在低能电子一定注量下,界面区内易引起辐射感生缺陷,主要来自于键合于磷的非桥联氧对空穴的诱捕作用,表现为POHC中心明显的变化,P2P芯能级谱突变。并根据理论和实验结果,对电子能量沉积、电离缺陷和辐照效应间的相互关系进行了分析。

超声压紧对低能电子束分层固化复合材料质量的影响

针对低能电子束分层固化复合材料层间孔隙缺陷导致层间剪切强度较低的问题,设计了超声压紧装置。该装置通过压头将超声波作用于预浸带铺层上,配合低能电子束固化系统制作复合材料层合板,并研究了超声压紧参数对复合材料质量的影响。实验结果表明,超声振动在压紧过程中产生的机械效应和热效应可有效减少孔隙,增强纤维与树脂的界面结合性能,提高层间剪切强度,从而改善复合材料试件质量。其中,振幅对复合材料孔隙率及层间剪切强度影响最大,当超声振幅为7.5μm时,试件致密性明显改善,孔隙率降至1.80%,层间剪切强度提高11.7%;压紧力影响相对较小,当压紧力从100 N到220 N变化时,层间剪切强度只有3.64%的提高,孔隙率在2.62%以下。过大的振幅与压紧力都会引起压紧过程中预浸带温度升高,导致树脂固化度提高,渗透性变差,孔隙率增加,使复合材料质量降低。

低能电子束辐射改性聚乳酸-聚乙二醇共聚物及其力学性能

通过熔融缩聚法制备了具有良好成膜性的聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLEG),并采用低能电子束辐射改性PLEG薄膜,研究了辐射剂量对其拉伸性能和断裂伸长率的影响。结果表明,当加入3%的三聚氰酸三烯丙酯(敏化剂TAC),以80 kGy的剂量辐射后,5#和6#PLEG薄膜的综合力学性能达到最佳,凝胶率分别为54.3%和73.9%,拉伸强度为12.3 MPa和20 MPa,断裂伸长率为283%和29%。

辐射剂量分布对低能电子束分层固化复合材料层间剪切强度的影响

为了进一步降低电子束固化复合材料制造成本,研究了预浸带双面辐射分层固化复合材料的最小电子束能量值,以及双面辐射剂量分布对复合材料层间剪切强度的影响。试验验结果表明,125keV低能电子束双面辐射可以获得较好的穿透性,并且辐射固化比较均匀,是能够实现复合材料分层制造的最小电子束能量值。相对于双面等剂量辐射固化复合材料层合板的层间剪切强度(ILSS)的61.7MPa,双面不等剂量辐射固化复合材料层合板的ILSS达到66.3MPa,提高幅度为7.5%。光学显微镜及SEM分析与DSC测试结果表明,辐射剂量分布导致的层间键合树脂基体活性官能团数量,是造成双面等剂量与双面不等剂量辐射复合材料层合板ILSS产生较大差异的主要原因。

单晶硅表面钝化层在低能电子辐照前后的SIMS和XPS分析

为了研究低能电子辐照对单晶硅器件表面钝化材料中产生的化学微结构的变化,在轻掺杂P型单晶硅基底上制作了三种表面钝化膜,分别是单一SiO2钝化膜、SiO2/Si3N4复合钝化膜、硼硅玻璃/Si3N4复合钝化膜,开展了表面钝化单晶硅在最大能量70 keV的加速器电子束下的辐照实验。样品在空气气氛下辐照6 h,用二次离子质谱(SIMS)测试了辐照前后三种表面钝化膜中Si、N、B的纵深变化,同时用Ar离子刻蚀X射线表面光电子能谱(XPS)对Si元素的化学结合状态进行测试分析。结果表明:对单一SiO2钝化的轻掺杂P型材料,辐照在SiO2/Si界面产生明显的材料结构变化,界面附近的SiO2不再是完整化学计量比,而是SiOx(x<2);对SiO2/Si3N4复合钝化的轻掺杂P型材料,辐照对SiO2/Si3N4界面结构影响较小,主要的影响仍然在SiO2/Si界面,SiO2辐照分解后产生的游离O元素可扩散到SiO2/Si3N4界面;辐照在硼硅玻璃/Si界面和硼硅玻璃/Si 3N 4界面引起的变化小于在SiO2/Si界面和SiO2/Si3N4界面的变化。研究表明低能电子辐照对单晶硅表面钝化层的化学微结构损伤主要存在于SiO 2/Si界面,该结构损伤并不能通过SiO2/Si3N4复合钝化得到明显改善,而采用硼硅玻璃/Si 3N 4复合钝化有助于增强单晶硅表面及钝化层各界面材料结构的稳定性。

低能电子束循环辐射硫化天然橡胶乳液

应用250keV低能电子束循环辐射硫化二丙烯酸壬酯(1,9-nonanedilodiacrylate,NDDA)敏化的天然橡胶乳液,探讨了影响低能电子束循环辐射硫化天然橡胶乳液的因素。结果表明,提高电子束束流,可缩短辐射硫化时间;40%的天然橡胶乳液更适合低能电子束的辐射硫化;适当提高循环乳液的重量有利于辐射硫化乳液的质量控制。

低能电子在水中的弹性散射

基于平均散射截面概念,结合Mott截面,计算E≤10 keV范围低能电子在水中弹性散射的微分散射截面、总散射截面及弹性散射角概率分布,与应用Rutherford模型的计算结果及实验结果符合较好.在此基础上,给出一个低能电子在水中弹性散射的模拟方法,既严格可靠,又能够方便地应用于低能电子在水中径迹结构的模拟.

Monte Carlo方法模拟低能电子在多元介质中散射——基于平均散射截面方法

应用基于平均散射截面低能电子在多元介质中散射MonteCarlo方法 ,模拟E0 ≤ 5keV低能电子在多种多元介质中散射。计算了电子背散射系数 ,背散射电子能谱、角分布 ,入射电子、背散射电子在介质中的作用范围、沉积能分布 ,并与确定散射中心方法的结果比较。两种方法计算结果广泛一致 ,进一步证明基于平均散射截面方法的有效性和可靠性。入射电子能量较低 ,介质平均原子序数较大时 ,计算的背散射电子角分布不服从余弦分布律。

低能电子束曝光中的Monte Carlo方法及沉积能分布

建立一个低能电子在多元多层介质中散射ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟计算方法。低能电子在多元介质中弹性散射用Ｍｏｔ截面描述并应用作者提出的平均散射截面方法进行模拟计算；给出多元介质中修正的Ｂｅｔｈｅ方程计算低能电子非弹性散射能量损失。计算了低能电子在电子束曝光胶中能量沉积分布。

应用分波法计算低能电子弹性散射截面

基于Pendry的工作,建立一个应用量子力学分波法计算低能电子弹性散射截面的方法,该方法采取Hartree近似和Hartree-Fock近似相结合,既节省计算机时又能将Pendry的算法延伸到keV以上能区。计算了元素Be、C、Al、Cu等的弹性散射截面,并与Screen-Rutherford截面进行比较。本文方法已用于低能电子散射研究中。文中给出计算程序框图。

用低能电子衍射研究清洁钛表面的原子结构

在Ti金属晶体的垂直表面方向上由于原子排布的三维周期被破坏后,金属键断裂电子发生弛豫形成新的表面势和偶极层,从而阻止了自由电子进入真空,同时加强了原子间结合力使表面原子层间距减小,称此现象为表面原子的弛豫。Farnsworth等和George等先后研究了清洁Ti(0001)表面和吸附N_2与O_2后的表面结构。Jona等详细地观测了Ti(0001)表面的LEED谱,并采用层-KKR(Korring-Kohn-Rostocker)法进行理论计算。但此法公式过繁计算工作量很大一般难实现。

Monte Carlo方法计算低能电子作用下固体背散射电子发射及空间分布

应用MonteCarlo方法 ,对能量E0 5keV低能电子作用下固体Al、Cu、Ag、Au的背散射电子发射及表面空间分布作了计算 .模型应用Mott散射截面及修正的Bethe方程分别描述低能电子在固体中的弹性和非弹性散射 .计算了背散射电子能量分布、表面空间分布、深度分布和角分布规律及特征 ,还计算分析了背散射电子角分布与深度分布、表面空间分布及能量分布之间的关系 ,系统地描述了背散射电子的发射及分布规律 .

低能电子束照射集成电路芯片时的静态电容衬度分析

在研究低能电子束照射绝缘物时在二次电子返回特性的基础上 ,通过绝缘物表面照射微区和衬底之间的有效电容 ,获得了表面电位和二次电子信号电流在表面电荷积累过渡过程中随照射条件的变化关系 ,建立了电子束照射覆盖有绝缘膜的 IC芯片时形成静态电容衬度的理论模型 .从理论上分析了电子束照射条件和芯片内部形貌、材料参数对静态电容衬度的影响 。

低能电子散射诱导荧光研究装置的设计

完成了低能电子散射导致的分子及其解离碎片的荧光研究装置的设计。此装置可用于研究荧光寿命、激发函数、电子能量损失谱和分子解离过程。与其它国外研究装置相比 ,该装置具有综合性并增加了平行板能量分析器 ,因而拓宽了该类装置的研究范围。

固体衬底上超薄膜表面的低能电子背散射系数计算研究

应用单次碰撞直接Monte Carlo方法模拟了keV级低能电子在超薄膜/固体衬底结构材料中的输运过程,计算研究了不同能量低能电子在几十nm厚超薄膜表面的背散射系数。给出了几种常用超薄膜/固体衬底结构的电子背散射系数r随薄膜厚度D的变化曲线,及r-D曲线线性段背散射常数C随电子入射能量的变化关系。结果表明,在低能电子入射下,r-D曲线初始段存在单一的线性区,背散射常数C随入射电子能量减小而增加,并最终达到一极大值,该规律可作为薄膜厚度测量中选择电子能量的重要参考依据。