考虑原子亚稳态的镥金属蒸发过程模拟研究

镥-177是目前全球医用同位素的研究热点之一,可使用通过电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)辅助生产和加工的镥-176经由反应堆辐照制得.金属蒸发过程是EB-PVD的重要一环,金属原子蒸气的各宏观特征量分布将直接影响后续的沉积镀膜过程.本文基于直接模拟蒙特卡罗方法,将原子亚稳态引入碰撞假设,建立了金属蒸发过程的二维和三维模型,对是否考虑镥原子亚稳态的金属蒸发过程中各宏观特征量进行分析比较,并对中心处宏观特征量随狭缝开口大小和蒸发源表面温度的变化特点进行讨论.研究结果表明,原子亚稳态会导致经过束流装置的金属原子蒸气数密度降低、运动速度和速度的离散程度上升,同时狭缝开口大小和蒸发源表面温度均会引发金属原子蒸气宏观特征量分布的变化.在二维模型基础上进行的三维模拟结果与其变化一致,本工作可为电子束金属蒸发过程的实验研究提供参考和指导.

自由电子激光制备高强度亚稳态氦原子和类氦离子

在少电子原子精密光谱测量中,产生高强度、单一量子态的氦原子和类氦离子是实验研究的关键,也是改善实验测量信噪比的决定性因素.本文提出利用自由电子激光获得高强度亚稳态氦原子和类氦离子的实验方案.激光的制备效率可以通过求解光和原子相互作用的主方程获得,根据拟建设的深圳自由电子激光装置的设计参数和实验条件,计算得到亚稳态He,Li^(+)和Be^(2+)的制备效率分别可达3%,6%和2%以上.与常见的气体放电和电子轰击等制备方法相比,激光激发产生亚稳态原子/离子不仅可以提高制备产率,也可以降低放电时产生的电子、离子以及光子等高能杂散粒子的影响.利用自由电子激光激发制备亚稳态氦原子和类氦离子有望应用于多个研究领域.

直接模拟蒙特卡罗法模拟二维平面蒸发亚稳态原子退激过程

在原子法激光同位素分离 (AVLIS)工程中 ,金属受电子束的加热而熔化 ,有一部分原子处于亚稳态能级 ,为了分析在蒸发过程中亚稳态原子退激对原子蒸气的速度、温度等物理特性的影响 ,采用直接模拟蒙特卡罗 (DSMC)法模拟钆原子蒸发过程 ,分析亚稳态原子退激过程对蒸气特性的影响。模拟结果表明 :亚稳态原子退激使得原子蒸气的速度增加 ,温度升高 ;克努森数Kn越小 ,原子间碰撞越频繁 。

激光冷却囚禁亚稳态氪原子同位素

高效率地冷却和囚禁亚稳态惰性元素原子,可用以研究冷原子间的相互作用,以及通过对放射性同位素的检测实现样品年代测定.本文主要介绍在中国科学技术大学建设的激光冷却氪同位素原子实验装置.目前,我们利用这一装置已经成功地将氪原子的各个稳定同位素进行了激光冷却和囚禁,获得了高浓度的亚稳态冷原子团,并且有望进一步提高装载速率等重要指标,以达到高效率检测应用的需要.

亚稳态氦原子束在纳米结构制作中的应用

介绍两种用亚稳态氦原子束制作纳米结构的新方法。亚稳态原子束从原子源喷出后首先对其进行横向激光冷却,准直后的原子束穿过与之垂直的激光驻波场时发生淬火过程,原子的密度分布出现沟道化效应,给出基于光掩模制作纳米图形的基本原理、理论分析及模拟结果。介绍基于物理掩模制作纳米图形的原理和SAM抗蚀剂,利用沉积在基底上的亚稳态原子破坏基底上的SAM膜,结合刻蚀技术可制作出纳米量级的图形。

用亚稳态氩原子束制作纳米结构

纳米结构制作是纳米技术的重要组成部分 ,原子光刻技术是纳米图形制作的一项新方法。对直流高压放电产生的亚稳态氩原子束进行准直减小其发散角 ,亚稳态原子在与之传播方向垂直的激光驻波场中发生淬火并沉积在基底上 ,破坏吸附在基底表面的SAM膜 (self_assembledmonolayers) ,结合刻蚀技术可制作出纳米量级的图形。给出该技术制作纳米图形的基本原理、方案、相关理论及模拟结果。

亚稳态He（2^3S）原子与N2H4分子传能产物的发光研究

本文在流动余辉装置上,研究了亚稳态He(23S)原子与N2H4分子碰撞传能,观察到了激发态产物NH(A3II→X3∑+)、NH(c1II→a1△)、NH2(A2A1→X2B1)的发射光谱,由相对光谱强度求得了形成各产物的通道比;分析NH(A3II,v＇=0)的转动分辨谱的结果表明,v＇=0能级上的转动布居是'双模”分布,激发态产物NH(A)、NH2(A)的形成机理可能是: He(23S)+N2H4→N2H4*→NH(A)+NH2(A)+H.

亚稳态原子Ne(~3P_(0,2))与卤代甲烷分子的传能反应

本文用流动余辉技术研究了亚稳态原子Ne(~3P_(0,2))与CH_3F、CHF_2Cl、CH_2I_2等分子的传能反应,获得了自由基碎片CH(A,B,C)、CH_2(b^1B_1)和CF_2(A^1B_1)的化学发光光谱,并初步探讨了反应机理。

亚稳态原子与CS_2的能量转移反应:产物CS(A)的振动分布和振动弛豫

用流动余辉技术研究了惰性气体亚稳态原子He(2~3S、Ne(~3P_(2.0))、Ar(~3P_(2.0)与CS_2分子的能量转移反应,测定了反应产物CS(A^1∏)态各振动能级的初生态分布.由惊奇度分析可以证实,振动能级的粒子数分布是部分反转的,并从稳态条件求出了CS(A^1∏,v′)与He、Ar碰撞时的V—T及V—V转移速率.

半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器理论建模与性能分析

建立了半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器(DPRGL)速率方程模型,以Ar为例,仿真分析泵浦强度、亚稳态原子数密度以及增益介质长度对DPRGL工作性能的影响。结果表明:高泵浦强度(约kW/cm2)条件下DPRGL理论上具有大于55%的光-光效率;亚稳态原子数密度和增益介质长度对激光器性能影响具有等价性;实际中需综合优化泵浦强度、亚稳态原子数密度、增益介质长度等激光器参量以实现激光器最大的光光转换效率。

半导体泵浦射流型亚稳态氩激光国际首次出光

半导体泵浦亚稳态惰性原子激光是高能光泵浦气体激光领域具有潜力的新方案。已有报道均在约束的放电空间内产生亚稳态原子,功率放大受到多因素制约。为突破现有方案的局限,采用大气压等离子体射流方式在羽流区域产生高浓度亚稳态氩原子(1014 cm^(−3)量级),将放电和激光区域空间分离,利用811 nm窄线宽半导体激光器作为泵浦源,基于泵浦、激光和气流相互垂直的结构实现912 nm激光输出,有效拓展了该型激光体系的功率定标放大能力。

流体—亚稳态原子传输混合模型模拟空心阴极放电特性

利用流体-亚稳态原子传输混合模型研究了氩气矩形空心阴极放电稳态时的参数.数值计算得到了压强为10Torr时的电势、电子、离子和亚稳态氩原子密度以及电子平均能量的分布.结果表明电子和离子密度峰值为4.7×1012cm-3,亚稳态原子密度峰值为2.1×1013cm-3.本文同时对流体-亚稳态原子传输混合模型和单一流体模型模拟得到的放电参数进行了比较.结果表明,分步电离是新电子产生的重要来源,亚稳态原子对空心阴极放电特性有重要影响.与单一流体模型相比,混合模型计算得到的电子密度升高,阴极鞘层宽度和电子平均能量降低.

槽型空心阴极放电特性的模拟

为进一步揭示槽型空心阴极放电的放电机理,利用流体-亚稳态原子传输模型模拟研究了槽型空心阴极放电等离子体参数的时空分布特性。模拟得到了不同时刻槽型空心阴极放电中电势、电子密度、电场场强和电离速率等的分布特性。结果表明槽型空心阴极放电在不同时刻处于不同的放电模式,即初始放电阶段为Townsend放电模式,此阶段以轴向放电为主;第2阶段为放电由槽外向槽内发展阶段,此阶段电场场强由轴向向径向转换;第3阶段为形成空心阴极效应放电模式阶段,此阶段逐渐形成稳定的阴极鞘层结构;第4阶段为稳定放电阶段,放电参数不随时间发生变化。研究结果为进一步分析空心阴极放电的时间发展特性提供了参考。

亚稳态氖原子光刻的实验研究

用亚稳态氖原子束进行了原子光刻实验。用栅网作掩膜 ,以扩散泵油的有机分子在高能亚稳态氖原子作用下所生成的碳膜作抗蚀剂 ,在硅片上刻蚀出分辨率为 2 μm的微结构 ,为进一步的纳米级原子光刻技术的研究打下了基础。

空心阴极放电中的电势垒和电场反转

利用流体-亚稳态原子模型对柱型空心阴极放电中电场反转和电势垒进行了研究。模拟得到了稳态放电时电势、电子密度、离子密度、电场和粒子流密度等的分布特性。220 V阳极电压和133 Pa氩气下,电子和离子密度峰值位于放电单元中心处,为2.4×1010cm-3;在阴极位降区,离子密度远高于电子密度。负辉区电势高于阳极电势,放电的轴向存在电场反转现象,放电单元的中心处形成一电势垒。电子扩散流密度和电子流密度之比对电场反转的形成有重要影响。文章同时研究了阳极电压对电场反转特性的影响。结果表明,电压升高时,电子扩散流密度升高,电场反转和电势垒现象增强。模拟结果同时表明空心阴极放电模式下有利于电场反转的形成。该研究对于分析空心阴极放电中电场反转的成因有重要的参考价值。

磁约束铜蒸气放电中亚稳态铜原子密度的测量

利用自吸收方法测量了磁约束铜蒸气放电余辉初期的铜２Ｄ５／２亚稳态原子密度。对亚稳态原子的弛豫情况，同普通铜蒸气激光器进行了对比，分析了磁约束放电条件下亚稳态原子的弛豫机制。

ZnH分子的激发光谱和荧光光谱

ZnH分子的形成及能级 ZnH是一种不稳定分子,可以如下产生:先用307.6nm激光使锌原子由基态泵至亚稳态43P1;此亚稳态原子与H2分子碰撞截面很大,约为2nm2;结果Zn43P1原子激发能用来打断氢分子键,形成处于基态的ZnH分子。 Zn（43P1）+H2→ZnH（x2∑+

亚稳态氦原子束在激光驻波场中聚焦的衍射像差研究

用量子力学方法研究了一维激光驻波场对亚稳态氦原子束聚焦的衍射像差。建立了半经典模型 ,该模型在一定条件下和已有模型一致 ,提出了直接计算时间演化算符的数值方法 ,这种计算方法速度较快 ,收敛性较好 ,数值模拟结果表明在一定的激光强度和光束半径等参量下 ,亚稳态氦原子束被聚焦 ,焦点的半峰全宽为 54nm ,对比度 1 6∶1 ,焦长、焦深与入射原子束的速度有关 ,从而与动能有关 ,焦点的有限宽度主要是来自衍射效应的影响。

单次碰撞条件下研究He(2~3S)与CO碰撞的Penning电离过程

利用分子柬方法研究He(2~3S)+CO的Penning电离过程.给出了产物CO^+(A)和CO^+(B)的分支比为1:2.2.这被归结于CO(X)的1π和4σ轨道活性的差异.初生态CO^+(A)的振动分布与相应的跃迁的Franck-Condon因子一致.说明此电离过程是一个垂直跃迁过程.并详细给出了初生态产物CO^+(B,v’=0)和CO^+(A,v’=0,1,2,3)的转动温度,产物转动温度比母体转动温度低很多,这被归结于(He-CO)^+复合物是线型结构.

铜蒸气激光光束研究

本文报导了在不同放电条件下输出光束截面几何形状的变化规律,并在不同放电管截面的荧光强度作了测试和比较,经分析认为受激发射呈现光环现象不是由于沿放电管截面铜原子分布和激发不均匀。