热峰模型在聚碳酸酯非晶化潜径迹中的应用

为了描述快重离子在聚合物中的潜径迹行为 ,用不同能量的快重离子 (1 15 8GeVFe56 ,1 75 5GeVXe1 36 及 2 6 36GeVU2 38)辐照叠层半结晶聚碳酸酯膜 (MakrofolKG型 ) ,结合x射线衍射测量技术 ,在较宽的电子能损 (1 9— 17 1keV nm)和离子注量 (5× 10 1 0 — 3× 10 1 2 cm- 2 )范围研究了离子在半结晶聚碳酸酯中引起的非晶化过程 .应用径迹饱和模型假设 (损伤过程只发生在面积为σ的柱形径迹内 ) ,分别给出了Fe,Xe和U离子在不同电子能损下辐照聚碳酸酯时的平均非晶化径迹半径 .用热峰模型对实验结果进行了检验 ,结果表明Szenes的热峰模型较好地描述了离子在聚合物中的潜径迹行为 .

高能重离子在金属中引起的辐照效应是热峰效应？

根据热峰模型并通过数值计算的方法，模拟了辐照下几种金属中的离子潜径迹半径和离子速度效应，缺陷产生的Ｓｃ阈值以及温度效应，从而得出金属中的高能重离子辐照效应是热峰效应作用的结果。

激光与半导体材料相互作用的双电子共振吸收模型

通过提出双电子共振吸收模型,解释了激光与半导体材料相互作用时材料吸收光子的物理机制,分析了温度、掺杂数密度对吸收系数的影响;结合热峰模型,将激光的能量注入视为热源,计算出了激光入射时材料中电子温度的时空演化,通过费米狄拉克分布计算出自由电荷数密度分布,得到了电荷激发过程的计算模型,模拟了激光诱发单粒子翻转的过程。模拟结果表明,激光能量与激发电荷总量的关系是非线性的,这意味着激光能量与粒子的线性能量传输之间为非线性对应关系,与实验结果相符。

电子能损的潜径迹形成机制及理论模型的新进展

潜径迹是荷能离子与固体相互作用的一个重要效应 ,可以借助化学蚀刻、电子显微镜、卢瑟福散射和其他方法所显现。通过研究依赖于离子能量和各种靶参数的径迹尺寸的变化可以获得关于微观机制的信息。本文概括地介绍了在电子能损体制下径迹形成的基本现象、观测技术以及所获得的重要的实验结果 。

激光诱发单粒子翻转的物理过程模拟

针对激光诱发的单粒子翻转过程开展模拟,提出了激光与半导体相互作用的双电子共振吸收模型,并在此基础上推导出吸收系数随温度变化的规律。该模型能自然得到激光与半导体作用的非线性吸收结果。利用热峰模型计算激光辐照器件后的温度演化行为,模拟了激光入射器件产生的单粒子翻转过程,得到了激光能量与等效LET的对应曲线,发现该曲线不是线性关系。该曲线是由激光在半导体中的非线性吸收导致的。除此之外还模拟了激光入射后产生的自由电荷总量与激光的特性参数(脉冲宽度)的依赖性关系。

重离子辐照SiO_2通过能量损失产生发光色心的研究

通过红外光谱和荧光发射光谱分别对600 keV、4 MeV和5 MeV Kr离子辐照的SiO2进行发光特性的研究。在低能量辐照体系中,简单色心(F2色心)的形成在损伤过程中占据主导地位,其主要诱发蓝光发射带;在高能离子辐照条件下,离子径迹上的能量密度较大,因此缺陷浓度的增大产生了一些缺陷团簇和离子径迹,形成了复杂的色心(F2+和F3+色心等)并诱发了强烈的绿光发射带和红光发射带。该实验结果与能量损失过程中统一热峰理论模型(一个综合的基于电子能损与核能损的非弹性碰撞模型和弹性碰撞模型)的模拟结果能够很好地吻合,表明在keV～MeV能区上存在电子能损过程与核能损过程的协同效应。

模拟热峰冲击下UO_2微观结构的变化

利用分子动力学方法,通过热峰模型模拟了高能辐照下UO2的损伤过程。通过在单次热峰模拟中设定不同入射温度、不同入射半径的热峰,观察到基体中心区域原子获得了能量。在热激活的作用下以压力波的形式向外层快速传递,在原子大量离位的同时也有大量回复在进行。随入射能量的不同,最终形成了非晶态、半非晶、晶态3种微观结构。模拟结果可以较好地重现热峰辐照的物理过程,能够对在实验上无法观测的微小尺度的变化给予直观的描述。

单粒子效应的物理过程模拟

假定离子入射导致器件温度升高,部分电子被激发成为自由电子,当器件收集的自由电子的总电量超过其临界电荷量时,即会发生单粒子翻转现象,从而建立了一个新的单粒子效应物理模型。通过编写程序求解热扩散方程,得到了不同LET的离子入射下,硅材料的温度分布,并根据此温度分布,得到了硅材料内激发的自由电子数目。根据实验数据,使用威布尔函数拟合了LET与器件翻转截面之间的关系式,建立了自由电子数目与器件翻转截面之间的关系式。程序模拟结果表明,入射离子的LET相同时,器件初始温度越高,在器件中所激发出的自由电子数目越多,导致器件翻转截面越大。该模型解释了单粒子效应中随着器件温度升高,单粒子效应截面增加的现象。

Thermal Spike Model Description of Swift Heavy Ion Irradiated Polyimide

To describe the role of electronic energy loss (dE/dX)e for chemical modification of polyimide (PI), multi layer stacks (corresponding to different dE/dX) were irradiated by different swift heavy ions (1.158 GeV ^56Fe and 1.755 GeV ^136Xe) under vacuum and at room temperature at the irradiation terminal of HIRFL. Chemical changes of modified PI films were studied by Fourier transformed infrared (FTIR) spectra measured with a Perkin Elmer Soectrum GX in a transmission mode.

Application of Thermal Spike Model on Swift Heavy Ion Latent Tracks in Polycarbonate

Polycarbonate foil (Makrofol KG, PC) stacks were irradiated with various swift heavy ions (1.158 GeV 56Fe, 1.755 GeV 136Xe and 2.636 GeV 238U) in a very wide electronic stopping power range (from 1.9 to 17.1 keV/nm) and the fluence range from 1×1010 to 3×1012ions/cm2. The amorphous processes and chemical degradation in the irradiated PC were studied by X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy measurements. The results were explained by the thermal spike model.

快重离子辐照聚酰亚胺潜径迹的电子能损效应

快重离子辐照聚合物材料时,由于密集电离激发在其路径上产生几纳米直径的潜径迹,径迹形貌受离子种类、离子能量等多种因素的影响.为了研究电子能损对径迹形成所起的作用,利用1.158GeV的Fe56离子和1.755GeVXe136离子在室温真空环境下辐照叠层聚酰亚胺(PI)薄膜,结合傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析技术对辐照引起的化学变化进行了测量.聚酰亚胺官能团的降解及炔基的生成是离子辐照聚合物的主要特征,在注量1×1011到6×1012/cm2范围及较宽的电子能损(dE/dX)e范围(Fe56离子:2.2到5.2keV/nm,Xe136离子:8.6到11.3keV/nm)对官能团的断键率及炔基生成率进行了研究.红外结果显示在实验涉及的能损范围都有炔基生成,应用径迹饱和模型对实验结果进行拟合,不同能损下的平均损伤径迹半径及炔基生成径迹半径被得到,通过热峰模型对实验结果拟合,给出了离子在聚酰亚胺中产生潜径迹的能损阈值,实验给出的径迹形貌的电子能损效应曲线与热峰模型预言走势基本一致.