用As离子注入法生成Nb(As)超导膜实验研究

用150keV的As离子大剂量注入到铌膜上,在一定条件下制备了超导膜。其超导转变温度为6.6 K。注入层的厚度约67 nm,用迭代扣普法求得了此层中的砷浓度分布,得到了Nb与As原子浓度的比值为2.2。此样品是富铌的Nb(As)超导膜,其超导转变温度比理想的Ti_3P结构的Nb_3As(Tc=0.3 K)高6.3 K。     

离子注入、分析联用靶室

近年来,离子注入和离子束分析技术,应用相当广泛,已扩展到许多新的领域,形成了一种多学科性的边缘学科。 离子注入已作为一种成熟的技术广泛地应用在半导体工业上,在半导体制造工艺方面,它比传统的热扩散法显示出多方面的优越性。同时在材料改性方面也引起人们的极大兴趣,许多金属部件在实际使用时起作用的是金属表面的性质,而离子注入正好是能够改变金属表面性质(如硬度、磨损、腐蚀等)的有效途径。此外,离子注入技术用来改变光学表面指定区域的反射率、折射率,这在“集成光学”中是一项有效技术,也有人利用离子注入技术研制记忆元件(如磁泡)以及提高超导材料的超导性能等。     

国产新型锆铌合金水侧腐蚀行为研究

对国产新型锆铌合金进行了元件表面带有热负荷情况下的堆外动水腐蚀实验,同时进行500℃蒸汽腐蚀实验及在氢氧化锂和硼酸水中的静水腐蚀实验,获得了不同腐蚀实验条件下样品的增重或氧化膜厚度,并与改进Zr-4的数据进行了比较.利用光学显微镜(OM)对腐蚀形成的氧化膜进行了分析,采用惰气脉冲红外法测量了样品的氢含量,并用OM观察了基体中氢化物的形貌和分布.实验结果表明,国产新型锆铌合金的抗腐蚀性能优于改进Zr-4,而新型锆铌合金中细小均匀分布的第二相粒子是其具有优异抗腐蚀性能的原因.     

高能氧离子注入LN晶体光波导的色心形成

采用高能氧离子注入同成分铌酸锂(LN)晶体中制备离子注入光波导,对制备的光波导进行(200°C–500°C)不同温度的退火处理。采用常规光谱法对退火后的光波导进行光吸收谱研究。研究发现,氧离子注入后会使LN晶体中的锂离子发生缺失,进一步偏离化学剂量比;随氧离子注入剂量的增加,锂离子缺失的现象会加重。研究还发现离子注入后样品的吸收强度增加,注入剂量增大,其光吸收强度也提高,说明经离子注入后产生的色心点缺陷数目随注入剂量而增加。研究表明,主要的吸收色心缺陷有氧空位、激化子、间隙原子缺陷及反位Nb离子捕获电子等缺陷,由于这些色心缺陷的共同作用,导致了氧离子注入LN晶体的光吸收强度的加强。在实验的退火温度范围内,这些色心缺陷消除程度不显著,在LN晶体采用氧离子注入形成的光波导具有优良的温度稳定性。     

离子束辅助沉积铌提高铀的抗腐蚀性能研究

利用离子注入技术在铀表面进行了离子束辅助沉积铌和离子注入铌形成表面改性层，并对改性层的厚度、注入元素的分布进行俄歇电子能谱（AES）分析和表面相及结构的X射线衍射谱（XRD）分析，用电化学极化法测试抗腐蚀性能。结果表明：离子束辅助沉积表面改性层比离子注入表面改性层明显增厚，铀的耐蚀性得到进一步改善。最后讨论了注铌改性层耐蚀性提高的原因。     

钼离子注入对锆-4合金耐腐蚀性的影响

观察钼离子注入对锆-4合金在硫酸水溶液中耐腐蚀性的影响。使用MEVVA(Metalvaporvacuumarc)源对锆-4合金表面注入1×1016—1×1017cm-2剂量的钼离子,用X射线光电子能谱(XPS)分析其表面元素价态;用三次极化扫描评价其在1mol·L–1硫酸水溶液中的耐腐蚀性;并对三次极化后的样品进行扫描电镜(SEM)观察。实验表明,当钼离子注入剂量小于5×1016cm-2时,注入样品的耐腐蚀性显著增强。当钼离子注入剂量为1×1017cm-2时,注入样品的耐腐蚀性反而比未注入时差。讨论了钼离子注入锆-4合金后耐腐蚀性改变的原因。     

FEB-E3维中子学屏蔽分析和计算

FEB-E(Fusion Experimental Breeder)是聚变实验增殖堆的工程概要设计。FEB的主要目标是:(1)演示混合堆工程特性和裂变燃:抖和氚的增殖性能;(2)试验混合堆关键部件和聚变结构材料。环向场线圈TFC位于真空室及屏蔽层外侧,是FEB-E关键部件之一,其造价约占整个堆的40％。TFC由超导(Nb_3Sn)、绝缘体(聚酰亚胺)、稳定剂(Cu)和结构(316SS)等材料组成。由于TFC的超导、绝热和绝缘等材料易受来自堆芯聚变中子的辐照损伤,从而会严重影响混合堆的经济、稳定及安全运行,因此需要在等离子体堆芯与TFC之间设置一个屏蔽层把TFC所受的辐照损伤和核热沉积严格要求在允许范围以内。     

用离子束技术在钢铁表面制备铝和铝－镁镀层的电化学研究

用能量为６５ｋｅＶ、剂量为６×１０１６Ａｒ２＋／ｃｍ２的离子束辐照表面蒸镀１２０ｎｍ铝或铝－镁的ＥＮ８低碳钢，形成铝或铝－镁镀层。在ｐＨ＝５．６的醋酸缓蚀液中用多次扫描极化曲线的方法测量样品的耐腐蚀性能。实验结果表明；铝镀层能有效地提高样品的耐腐蚀性能。当镀层中的镁处于界面上、但是又不在界面上形成纯镁层时，样品在测量中显示镁的阴极保护。     

Gd3+掺杂YBCO体系超导电性的正电子研究

为探究稀土离子Gd3 的Y位掺杂对YBa2Cu3O7-δ(YBCO)体系晶体结构和局域电子结构的影响,利用正电子湮没和X-射线衍射(XRD)实验对Y1-xGdxBa2Cu3O7-δ(x=0-1.0)系列样品进行了系统研究.XRD实验表明,Gd离子的Y位替代使得样品晶胞参数增大,但所有样品均保持与YBCO相同的单相正交结构.输运测量表明,各实验样品超导转变温度Tc均在90 K以上,且整体上随Gd3 离子含量的增加而增加.正电子实验结果给出局域电子密度ne随Gd掺杂浓度x的增加而减小.     

1.55 MeV 3He离子辐照单晶Si引起的损伤效应研究

室温下使用1.55 MeV、5×1013-5×1016/cm2注量的3He离子注入单晶Si,采用透射电子显微镜(TEM)观测分析了高温退火后单晶Si中由注入引起的损伤形貌,同时使用核反应分析(NRA)技术研究了3He气体原子的热解吸.结果显示,低注量3He离子注入在Si中产生的缺陷主要为一些小尺寸的位错或位错环;在中等照射剂量,退火导致了气泡和气泡团簇的形成并伴随着高密度的位错环从这些气泡团簇中发射出来;而对于较高的照射剂量,3He离子注入加上随后的高温退火则在离子射程附近产生了一个具有确定边界的空腔带.结合NRA结果对实验现象进行了分析.     

用背散射进行物质表面分析

背散射是物质表面分析的一种有用工具。本文简要介绍了背散射的原理和常用的分析方法,给出了用背散射技术测量金属和非金属厚度、分析硅中掺砷含量、测量Si_3N_4样品的化学配比、分析离子注入样品、测量氯元素在二氧化硅中的深度分布等实验结果。     

用离子注入法制备~(57)Fe穆斯堡尔样品

~(57)Fe是在常温下就能测量穆斯堡尔谱的最常用和方便的同位素之一。应用同位素分离器把~(57)Fe同位素注入待测样品,然后测量样品中~(57)Fe受激发后的内转换电子(或X,γ射线)的穆斯堡尔谱,这是近年来己发展起来的一种新的穆斯堡尔实验技术。由于它可以对不含有穆斯堡尔核素的样品进行所需穆斯堡尔核素的离子注入,并可对样品进行非破坏性测量,从而扩大了穆斯堡尔效应的应用范围。     

电渗析法研究硝酸中铌胶体

在0.5mol/l HNO_3中,铌量于示踪量到2×10~(-4)mol/l的范围内,进行了18种铌浓度的电渗析实验。铌的表观渗析率与浓度关系曲线中出现两个“坪”,反映了铌胶体形成情况。实验结果表明,0.5mol/l HNO_3中。就电荷而言,可渗析和不可渗析的铌均以带正电荷和中性两种状态存在。     

镧离子注入对纯锆耐蚀性的影响

为了研究镧离子注入对纯锆耐蚀性的影响,样品表面分别注入了1×10~(16)-1×10~(17)cm-2的镧离子,使用MEVVA源作为注入源,注入能量为40 kv。X光电子谱(XPS)分析了注入样品表面镧的价态,三电极动电位扫描测定了注入样品在0.5 mol/L H2SO4溶液中的极化曲线,通过与空白样(未注入样品)比较可知,镧离子注入后,纯锆样品的耐蚀性大大提高。最后,讨论了耐蚀性提高的机理。     

C+Ti双离子注入H13钢抗腐蚀结构的分析

利用阳极化扫描方法测量了C＋Ti双离子高剂量注入H13钢样品在NaAc/HAc缓冲液（pH=5.6)中的耐腐蚀性能。结果表明,双离子注入明显地降低样品的峰值电流密度,改善样品的耐腐蚀性能;Ti离子的注入剂量越高,样品的耐腐蚀性能越好。在0.1mol/L NaCl溶液中点蚀实验结果表明,离子注入后样品的点蚀电位提高75mV,耐点蚀性能明显改善。TEM和SEM结果表明,注入样品的表面形成了一层晶粒细化层,从而减少了腐蚀坑的形核位置,阻止腐蚀的进一步进行,提高了样品的耐蚀性。     

高纯铝的放射化分析

铝是第Ⅲ族元素,它具有两性的化学性质,这个性质给化学分离带来了很大的麻烦。不但如此,而且Al(OH)_3为胶状沉淀。若用生成Al(OH)_3的办法除去铝,则势必有不少杂质元素被吸附,影响分析结果,我们的实验中,由于要分析多种杂质,提高分析的灵敏度,因此要求取较大量的铝样品进行分析,这时,利用什么方法能简便地将基体铝与杂质分离开就成为工作     

QWR铜铌溅射超导腔铜基频率的机械修正

对QWR铜铌溅射超导腔铜基进行频率修正时,需考虑温度导致的频率变化。本工作研究了铜基频率随温度的变化,并在液氮温度下进行实验验证,在此基础上确定了铜基频率的修正工艺。实验结果表明,150 MHz的QWR铜铌溅射超导腔修正后的频率与预期频率误差在2 kHz以内。     

纯铝中氦泡分布特点的研究

将工业纯铝抛光后进行He离子注入，注入剂量为3×10²⁰ m^-2，注入能量为500 keV。利用SRIM软件模拟预测得离子注入后He原子在距表面1.8 μm处浓度最高。将He离子注入样品，在190 ℃时效192 h，促进氦泡的形成和长大，用透射电子显微镜观测样品深度方向上氦泡的分布。结果显示，距表面约1.8 μm处氦泡密度最大，说明 He原子浓度最高，与SRIM软件模拟预测结果一致。同时发现，晶界处氦泡的尺寸较晶粒内的大，说明晶界有利于氦泡的形成和长大；晶界两侧不同晶粒内氦泡尺寸有较大差异，可能是因为晶粒取向不同造成晶粒中氦泡的形核长大过程不同，说明晶粒取向对氦泡的合并长大行为可能有显著影响。     

EAST聚变装置上的金属材料活化研究

聚变实验装置停机后辐射剂量主要来源于各种金属材料的活化,分析活化材料产生的放射性核素,获得材料活化的原因及规律有助于确保装置维护期间人员剂量安全。利用先进实验超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)聚变实验装置对常用金属材料进行活化实验,结合总峰面积法、Wasson峰面积法和曲线拟合法对高纯锗γ谱仪所测能谱进行分析。结果表明:受照金属样品存在人工放射性核素,且这些核素的探测器计数率与样品辐照位置密切相关,通过比较发现Wasson峰面积法对弱峰峰面积具有较高的计算精度。若不考虑生物屏蔽墙的活化,EAST装置在当前运行参数条件下,停机后大厅内的辐射剂量主要由~(56)Mn、~(99)Mo、~(76)As、~(64)Cu、~(51)Cr、~(58)Co、~(59)Fe、~(54)Mn、~(60)Co等放射性核素贡献。     

核聚变用的最大的电磁体

美国为实现核聚变能源计划,决定由西屋电气公司制造世界上最大的超导电磁体。这个电磁体是美国能源部橡树岭国家研究所定做的六个电磁体中的一个,电磁体的线圈高18英尺,重32吨,这个超导体是用铌锡合金制作的,其部分使用铌钛超导合金。