低能Cl^(-)离子在绝缘纳米微孔膜中的传输过程

理论模拟结合实验研究了16-keVCl^(-)离子穿越不同厚度(7和12μm)的Al2O3微孔膜的物理过程,发现负离子传输中并不存在与正离子传输类似的明显的导向现象。在只考虑散射过程的情况下,模拟出的穿透粒子角分布及电荷态分布与实验结果符合很好,出射的Cl^(-)离子沿初束方向分布;Cl^(0)、Cl^(+)离子沿微孔轴向分布。仔细分析了不同出射粒子的角分布,发现出射的Cl^(+)在微孔轴向与初束方向之间分布;经单次散射出射的Cl^(0)沿微孔轴向分布,而经多次散射出射的Cl^(0)向初束方向移动。发现了Cl^(-)离子穿越不同厚度的具有相同微孔直径的Al2O3微孔时,较厚的膜出射的Cl^(+)/Cl^(0)比例低。理论分析显示,这是由散射过程的特性造成的,随着微孔膜厚度的增加,出射的Cl^(0)中经单次碰撞的比例变小,而多次散射出射的比例增加,从而导致Cl^(+)离子转化为Cl^(0)的几率要远大于Cl^(0)转化为Cl^(+)离子的几率,使得长的微孔出射的粒子中Cl^(+)/Cl^(0)比例低。