跨玻尔速度能区Xe~(23+)离子与Ne原子碰撞中的电子过程

本文用飞行时间符合技术实验研究了跨玻尔速度能区(入射离子速度为0.65~1.32a.u.,a.u.为玻尔速度)高电荷态离子Xe23+与Ne原子碰撞中的多电子过程,通过分析符合二维谱获得各反应道(靶原子的电子丢失、电子转移以及伴随电离的电子丢失)的相对截面,并与拓展的过垒模型及相关的经验公式进行了对比,结果与过垒模型符合相对较好。     

利用加速器产生的中低能离子束进行离子原子碰撞研究

通过位置灵敏技术和飞行时间法,利用加速器产生的离子束研究中低能低电荷态Xq++B(X=C,O;q=1,2;B=Ne,Ar)的碰撞反应,分析研究了碰撞过程中的转移电离与单电子俘获。对于确定的电荷态,给出了转移电离与单电子俘获截面比值R随入射离子能量变化的规律与单电子电离随能量的变化规律之间的相互关系,同时通过实验数据分析、理论计算及模型对比给出R的峰位的近似表达式。     

低能离子探测器的设计及测试

自行设计制作并测试了用于电子-离子碰撞电离截面测量实验的低能离子探测器。该探测器由Al_2O_3转换板、加速电极、单通道电子倍增器三部分组成。离子沿70°方向轰击转换板,产生数目与离子能量成正比的二次电子,电子由单通道倍增器测量。采用合适的电子学线路和甄别阈,可以有效地把离子计数与本底分开。对10keV Ar~+在入射束流小于10~4s~(-1)时,探测效率接近100％。本探测器可用于低能重离子的计数测量。     

高分辨快电子能量损失谱仪的改进

新研制的成功的电子能量损失符合谱仪是由电子能量损失谱仪、正离子飞行时间质谱仪、负离子习行时间质谱仪及相应的电子学符合测量系统构成。该系统可以同时获得电子与原子分子碰撞后散射电子、电离或解离正离子、解离负离子或电离电子的信息。利用该装置测量了一氧化碳分子的光电离效率曲线及其离子碎片的部分光学振子强度密度。     

氧离子与氖原子碰撞转移电离过程研究

采用位置灵敏探测和散射离子-反冲离子飞行时间测量技术，测量了氧离子与氖原子碰撞过程中转移电离截面与单电子俘获截面之比。通过比较，发现测量结果与文献结果的趋势一致，并对测量结果进行了解释。     

氢中性束在等离子体中透射情况的分析与计算

阐述了中性束加热等离子体的物理过程,并利用基于不同物理模型下的两种计算方法对中性束在等离子体中的透射衰减情况进行了计算、分析和比较,给出了束在等离子体中的衰减与束能量、等离子体参数及杂质情况的关系及在HL-1M等离子体典型参数下的计算结果。在考虑了中性束与等离子体(含杂质)相互作用多级过程的数值计算中,其物理模型考虑了激发、碰撞和辐射去激发、被激发原子的Lorentz场电离以及电离、电荷交换等多种过程。在利用简化物理模型的分析计算中,仅考虑了中性束与等离子体和杂质粒子的电离和电荷交换过程。两种计算结果都表明中性束在等离子体中的穿透系数均随中性束能量E_0的提高而增大,随等离子体密度n_e的增高而减少,并表明在ne≤10~(14)cm,20≤E_0(keV/u)≤100域内,利用简化物理模型的分析计算与考虑多级过程的数值计算相比,两者的等离子体对中性束的有效阻止截面相差≤20％。     

氢中性束在等离子体中透射情况的分析与计算

阐述了中性束加热等离子体的物理过程,并利用基于不同物理模型下的两种计算方法对中性束在等离子体中的透射衰减情况进行了计算、分析和比较,给出了束在等离子体中的衰减与束能量、等离子体参数及杂质情况的关系及在HL-1M等离子体典型参数下的计算结果。在考虑了中性束与等离子体(含杂质)相互作用多级过程的数值计算中,其物理模型考虑了激发、碰撞和辐射去激发、被激发原子的Lorentz场电离以及电离、电荷交换等多种过程。在利用简化物理模型的分析计算中,仅考虑了中性束与等离子体和杂质粒子的     

激光与金属靶蒸汽相互作用的简化物理模型和激光维持爆震波

发展了一个激光与靶蒸汽相互作用的简化物理模型,应用这个模型对激光维持爆震波(Laser Supported Detonation Waves,即LSDWs)的点火机理、传播规律作了数值研究并取得了较好的结果。在物理模型中,假定电子和离子组份之间处于非局部热动平衡,采用欧拉坐标中的电子和离子双温流体力学方程组描述金属靶蒸汽的运动;采用平衡电离假定,求解Saha方程;激光吸收机理为逆韧制过程;电子和离子之间通过Coulomb碰撞、电子和中性原子之间通过弹性势散射交换能量;分别考虑电子和离子热传导。计算得到的LSD波阈值与实验结果合理地符合,并且LSD波阈值与激光脉宽的关系表现出典型的幂规律I_(th)∝τ_p~(-1/2)。此外,还得到了一些关于LSD波屏蔽效应的有益结果,在LSD波充分发展的阶段,LSD波阵面的光学厚度可达5～10的量级,这表明LSD波具有很强的屏蔽作用。     

同轴单开端型Ge(Li)探测器的研制

同轴单开端型Ge(Li)探测器的制作过程是:先将施主杂质锂蒸发到P型锗单晶表面,经扩散形成N~+P结构,然后在反向偏压作用下,锂离子由扩散区(N~+)向中心漂移,逐渐补偿受主杂质镓,形成PIN结构。它实际上相当一个固体电离宝,其I区为灵敏区。由于在Ge中产生一个电子-空穴对所需的平均能量(2.96eV)比在气体电离室中产生一个电子-离子对所需的能量小十倍,比闪烁计数器产生光电子所需能量小几十倍,因此,Ge(Li)探测器就有比这些探测器高得多的能量分辨率。     

激光与金属靶蒸气相互作用的简化物理模型和激光维持爆震波

发展了一个激光与靶蒸气相互作用的简化物理模型,应用这个模型对激光维持爆震波(Laser Supported Detonation Waves,即LSDWs)的点火机理、传播规律作了数值研究并取得了较好的结果。在物理模型中,假定电子和离子组分之间处于非局部热动平衡,采用欧拉坐标中的电子和离子双温流体力学方程组描述金属靶蒸气的运动;采用平衡电离假定,求解Sa-ha方程;激光吸收机理为逆轫制过程;电子和离子之间通过Coulomb碰撞、电子和中性原子之间通过弹性势散射交换能量;分别考虑电子和离子热传导。计算得到的LSD波阈值与实验结果合理地符合,并且LSD波阈值与激光脉宽的关系表现出典型的幂规律I_(TH)∝τ_P~(-1/2)。此外,还得到了一些关于LSD波屏蔽效应的有益结果,在LSD波充分发展的阶段,LSD波阵面的光学厚度可达5～10的量级,这表明LSD波具有很强的屏蔽作用。     

Effect of Auger neutralization on yields of He ions backscattered and alkali ions sputtered from the surface of alkali halides by keV He ion impact

The yields of ions and neutrals backscattered and alkali ions sputtered from LiF crystals by keV He⁺ ion impact have been measured by means of the coaxial impact collision ion scattering spectroscopy in time of flight analysis mode using the charging-up effect. It is found that as the charging-up potential increases due to continuous irradiation of the pulsed ion beam, the time of flight of the He⁺ ions backscattered shifts toward the shorter time, while that of the neutrals backscattered shifts toward the longer, and that of Li ions sputtered also shifts much more clearly toward the shorter. The charging-up potential has been estimated as a function of irradiation time of the pulsed ion beam from the time of flight data and the ion to neutral ratio in the backscattering yields is estimated to be about 0.15. The mechanisms for ionization on He and sputtering of alkali ions are discussed in terms of charging-up and trion (bihole and electron) produced by Auger neutralization of keV He⁺ ions at the target surface.     

盐酸溶液中Fe3+的水解聚合边界条件

为了模拟Pu⁴⁺水解聚合行为，采用动态光散射法研究了盐酸溶液中Fe³⁺水解聚合边界条件，并采用热力学软件HSC Chemistry 6.0模拟计算了水解聚合过程中一些热力学函数值的变化。结果表明：在Fe³⁺发生水解聚合反应时，溶液中的c₀(H⁺)、c(Fe³⁺)和温度之间存在一定的关联性，提高Fe³⁺浓度和升高温度会促进Fe³⁺水解聚合反应；聚合胶体粒径随着Fe³⁺浓度和温度升高而分布越广，且测得中值粒径在100~1 000 nm。     

盐酸溶液中Fe3+的水解聚合边界条件

为了模拟Pu⁴⁺水解聚合行为，采用动态光散射法研究了盐酸溶液中Fe³⁺水解聚合边界条件，并采用热力学软件HSC Chemistry 6.0模拟计算了水解聚合过程中一些热力学函数值的变化。结果表明：在Fe³⁺发生水解聚合反应时，溶液中的c₀(H⁺)、c(Fe³⁺)和温度之间存在一定的关联性，提高Fe³⁺浓度和升高温度会促进Fe³⁺水解聚合反应；聚合胶体粒径随着Fe³⁺浓度和温度升高而分布越广，且测得中值粒径在100~1 000 nm。     

CARR二回路冷却系统碳钢管道的腐蚀与防护

针对中国先进研究堆(CARR)的特殊性,以静态挂片实验与动态模拟实验相结合,采用挂片失重的方法计算腐蚀速率,着重从Cl-、SO2-4、Mg2+和Ca2+浓缩比,pH值,缓蚀阻垢剂浓度等方面开展了碳钢腐蚀影响因素的分析与研究。结果表明,在CARR二回路中,Cl-、SO2-4、Mg2+和Ca2+的浓缩比为2~3,pH值为8.0~8.5,缓释阻垢剂LJ-301的浓度为0.12g/L左右的水质为最佳状态,经24h浸泡或循环水冲击下,20#碳钢的防腐效果明显。     

电喷雾串联质谱模拟天然单质铀的形成

采用三重四级杆质谱模拟并分析微观含铀分子化学键断裂形成新的物质的过程以探讨单质铀的产生机理。结果表明,含铀分子在质谱中离子化后经碰撞诱导解离可生成U⁺。研究还发现,硝酸铀酰溶液通过电喷雾可形成UO⁺₂(m/z 270)、UO₂OH⁺(m/z 287)、UO₂H₂OOH⁺(m/z 305)、UO₂NO⁺₃(m/z 332)、UO₂(H₂O)₃NO⁺₃(m/z 386)及双聚铀酰离子［(UO₂NO₃H₂O)₂NO₃］⁺(m/z 762),在具有一定动能N₂的碰撞下它们均可产生游离的U⁺。通过模拟实验推测,天然单质铀形成的微观机理为：在漫长地质年代中放射性核素持续衰变产生的能量粒子撞击含铀分子使其化学键断裂生成游离铀离子,在封闭或强还原性等特殊地质条件下形成单质铀并被保存下来。     

Surface ionization by ion impact at grazing incidence

We have calculated the energy distribution of electrons produced by ionization of bulk electrons in grazing H⁺ surface collisions. In this first approach we assume a direct ion-surface Coulomb interaction, describe the solid within the jellium approximation, and consider nonparallel ion trajectories near the surface. In agreement with experimental results, the energy distributions present a maximum around 3 eV, strongly dependent on the observation angle and projectile energy.     

Oxygen ion source with plasma cathode

An ion source with a plasma cathode has been developed for long lifetime use in ion implanters. In this ion source, a plasma cathode replaces the conventional metallic filament used in a Freeman-type ion source. This ion source consists of two compartments, namely a plasma generator and an ion source chambers interconnected by a tapered narrow duct. The pressure difference between the two parts, maintained by differential pumping, prevents the feed gas from flowing into the plasma generator. With any combination of an argon plasma cathode and a feed gas of either fluoride (AsF₅, PF₅) or oxygen, the lifetime was found to be more than 90 h with an extraction voltage of 40 kV and a correspoding ion current density of 20 mA/cm², and a considerable amount of As⁺, P⁺, O⁺, and O₂⁺ ions were observed in mass spectra.     

含氟生物浸出体系中阳离子竞争络合解毒机理研究

针对生物浸出体系中氟对浸矿微生物的抑制问题,提出结合氟的溶液化学性质,利用金属阳离子的竞争络合作用,使溶液中的游离F^-形成络合态,进而使细菌可耐受高氟浓度生长。比较了不同金属氟化物对细菌生长的影响,结果显示：AlF₃和FeF₃性质稳定,对细菌生长无明显影响;MgF₂溶于浸出体系释放F^-,对细菌产生毒害作用。热力学分析结果表明,Al³⁺、Fe³⁺对F^-的竞争络合机理以及Mg²⁺对F^-无竞争络合符合热力学定律。比较了Al³⁺和Fe³⁺对F^-的解毒能力,结果表明,Al³⁺、Fe³⁺对氟均有解毒作用,解毒能力大小为Al³⁺>Fe³⁺。通过PHREEQC计算可知,络合物形态可通过调节溶液中F^-与金属离子的浓度控制,且随着F^-与金属离子浓度比的减小,配位数向低配位方向移动。     

BRISOL钠同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器（BRISOL）采用100 MeV、200 μA回旋加速器提供的质子束打靶产生中、短寿命放射性核束,在线分析后供物理用户使用,其质量分辨率好于20 000。为开展²⁰Na核的奇异衰变特性研究,研制了氧化镁靶,并采用100 MeV质子束轰击氧化镁靶在线产生了^20～26Na⁺的钠同位素放射性核束。当质子束流强为8 μA时,²⁰Na⁺离子束的最大产额为2×10⁵ s^-1,²¹Na⁺离子束的最大产额为4×10⁸ s^-1。完成了北京放射性核束装置首个放射性核束物理实验,累计供束近200 h。