球面晶体分析器在等离子体X射线诊断中的应用

为了诊断高温等离子体X射线,利用晶体布喇格衍射原理研制了新型的球面晶体分析器,α-石英为衍射晶体,球面的半径为250 mm.对球面晶体分析器分别进行静态X射线衍射实验和Z箍缩聚爆实验,富士磷屏(IP)成像板和感光胶片分别得到了清晰的Cu等离子体和Ti等离子体谱线.对实验所得谱线进行分析,石英球面晶体分析器光谱分辨力好于...     

X射线分光晶体高阶衍射效率标定方法

包含高阶衍射的X射线分光晶体积分衍射效率是X射线光谱准确辨识、X射线分光晶体性能研究、X射线光谱定量测量和高分辨X射线单能成像的基础。基于X射线衍射仪,选择适当厚度的镍滤片和控制X射线管电压,极大地抑制Cu K及韧致辐射,将X射线管光源Cu K单能化。以常用的X射线分光晶体季戊四醇[PET（002）]为样品,对X射线分光晶体的高阶积分衍射效率进行标定其结果表明,在 Cu K能点,PET（002）晶体的积分衍射效率,二阶为一阶的14.36%,三阶为一阶的4.07%;Cu K1最大峰值比,二阶衍射为一阶的7.7%,三阶衍射为一阶的1.3%。基于X射线衍射仪的X射线分光晶体高阶衍射效率实验标定具有快速高效、方便灵活的特点。     

?5.5cm Lu_3Al_5O_(12)∶Pr晶体生长与闪烁性能研究

采用中频感应提拉法生长出?55mm×100mm的好质量Lu3Al5O12∶Pr(Pr∶LuAG)晶体,并对晶体进行X线粉末衍射(XRD)测试,计算了晶胞参数,测试了晶体室温下的透过率、X线激发发射谱、脉冲高度谱和脉冲形状谱。实验结果表明,Pr∶LuAG晶体的发光中心波长为308nm,光输出为19 000光子/MeV,能量分辨率为7.2%@662keV,衰减时间为23ns。     

6H-SiC衬底上采用不同厚度AlN缓冲层对GaN外延层的影响

采用不同厚度AlN作为缓冲层在6H-SiC衬底上生长了GaN外延层,并利用X射线衍射,拉曼散射和透射电子显微镜等对GaN性质进行了研究。AlN缓冲层的应变状态对GaN的晶体质量和表面形貌有很大影响。较厚的AlN缓冲层会导致GaN表面出现裂纹,而太薄的AlN缓冲层会导致GaN层较高的位错密度,从而恶化器件性能。分析了GaN产生裂纹和高位错密度的机制,并采用较优厚度（100nm）的AlN缓冲层生长出高质量的GaN外延层。     

高线密度X射线透射光栅的制作工艺

采用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为10mm×0.5 mm,周期为500nm,占空比为1∶1,金吸收体厚度为430nm的可用于X射线衍射的大面积透射光栅.首先利用电子束光刻和微电镀技术制备基于镂空薄膜结构的X射线光刻掩模,然后利用X射线光刻经济、高效地复制X射线透射光栅.整个工艺流程分别利用了电子束光刻分辨率高和X射线光刻效率高的优点,并且可以得到剖面陡直的纳米级光栅线条.最后,测量了制作出的X射线透射光栅对波长为11nm同步辐射光的衍射峰,实验结果表明该光栅具有良好的衍射特性.     

高线密度X射线透射光栅的制作工艺

采用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为10mm×0.5 mm,周期为500nm,占空比为1∶1,金吸收体厚度为430nm的可用于X射线衍射的大面积透射光栅.首先利用电子束光刻和微电镀技术制备基于镂空薄膜结构的X射线光刻掩模,然后利用X射线光刻经济、高效地复制X射线透射光栅.整个工艺流程分别利用了电子束光刻分辨率高和X射线光刻效率高的优点,并且可以得到剖面陡直的纳米级光栅线条.最后,测量了制作出的X射线透射光栅对波长为11nm同步辐射光的衍射峰,实验结果表明该光栅具有良好的衍射特性.     

MOCVD AlxGa1-xN/GaN超晶格结构的X射线反射谱与原子力显微研究

采用掠入射X射线反射谱技术与原子力显微技术对属有机化合物化学气相淀积生长的AlxGa1-xN/GaN超晶格结构的表面和界面进行了精确表征。结合高分辨率X射线衍射谱与反射谱数据分析获得外延层各层厚度与AlGaN层的Al摩尔组分。掠入射x射线反射谱的显著强度振荡与原子力显微镜所观察到的台阶流动形貌表明了平整的界面和表面的存在。研究发现,低Al组分（x=0.25）且阱宽小的样品界面与表面粗糙度最小,通过原子力显微技术得到的表面粗糙度均方根偏差为0.45nm。     

Ce:GAGG闪烁晶体生长与性能研究

采用中频感应提拉法生长出φ50 mm×90 mm的高质量Ce:GAGG晶体,并对晶体进行X线衍射(XRD)测试,计算了晶胞参数,测试了晶体室温下的透过率、X线激发发射谱(XEL)、能谱和衰减时间特性。实验结果表明,Ce:GAGG晶体的发光中心波长为540nm,光输出为54 000光子/MeV,能量分辨率为7.2%@662keV,衰减时间为94ns。     

φ60mm掺碲GaP单晶的研制

用高压液封直拉法制备大直径GaP单晶重要的是控制拉制参数,如埚位、氧化硼厚度、热场、晶体坩埚直径比等.实验采用浮舟技术控制晶体直径,调整和控制参数使得晶体固液界面在拉制过程中始终凸向熔体,这对获得单晶非常重要.分析了晶体中电阻率、载流子浓度分布及位错分布.采用X射线双晶衍射对晶体质量进行了测试分析.     

激光等离子体X射线背光源诊断研究

为诊断激光驱动金属靶产生X射线背光源的性能,利用椭圆聚焦特性,研制了一种背光椭圆晶体谱仪。谱仪的色散分析元件为云母(002)晶体,椭圆弯晶的焦距为1350mm,离心率为0.9586。激光束以30°角斜入射背光薄靶,且与椭圆弯晶长轴方向垂直。背光椭圆弯晶谱仪的布拉格入射角为50°~67°,衍射探测角为100°~120°,探测的波长为0.14~0.16nm,采用X射线CCD相机接收信号。利用神光Ⅱ激光装置7#和8#激光器同时聚焦轰击10μm厚的Cu平面背光薄靶,CCD成功获取了Cu等离子体X射线的类氦和Kα谱线。经解谱发现谱线有明显基底,用最小二乘法差值去噪处理后,实测谱线分辨率(λ/Δλ)大于700。     

飞秒激光在LiNbO3晶体上烧蚀衍射光栅

利用脉冲宽度为50 fs,中心波长为800 nm,重复频率为1000 Hz的乜秒激光脉冲在LiNbO3晶体上烧蚀表面衍射光栅,采用632.8 nm的He-Ne激光测量不同光栅的衍射效率.在激光脉冲能量和光栅常数相同的情况下,烧蚀速率由20 μm/s增大到200 μm/s时,所加工光栅的1级衍射效率从1.7%增大到2.3%;如果光栅常数和烧蚀速率不变,将激光脉冲能量由70 nJ增大到110 nJ,所加工光栅的1级衍射效率从1.9%减小到1.3%;随着光栅常数的增大,在LiNbO3晶体上烧蚀光栅的各级衍射效率也随之增加.对实验结果进行理论分析表明,可以通过提高烧蚀速率、降低激光脉冲能最和增大光栅常数来提高飞秒激光加工光栅的衍射效率.     

Y_2O_3∶Eu薄膜的制备及其发光性能研究

用电子束蒸发方法在ITO基片上生长Y2O3∶Eu荧光薄膜,并在不同条件下退火处理。分别用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(KPS)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)谱表征Y2O3∶Eu荧光薄膜的结构、成分、形貌和发光性能。实验表明:随着温度升高,薄膜的结晶程度提高,弥补了薄膜晶体表面的表面缺陷,提高了薄膜的发光性能;600℃退火处理的光致发光中,617nm和596nm的谱线最强。     

Y2O3:Eu薄膜的制备及其发光性能研究

用电子束蒸发方法在ITO基片上生长Y2O3：Eu荧光薄膜．并在不同条件下退火处理。分别用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(KPS)、扫描电于显微镜(SEM)和光致发光(PL)谱表征Y2O3：Eu荧光薄膜的结构、成分、形貌和发光性能。实验表明：随着温度升高,薄膜的结晶程度提高,弥补了薄膜晶体表面的表面缺陷,提高了薄膜的发光性能：600 O退火处理的光致发光中,617nm和596nm的谱线最强。     

基于多锥晶体的多能点X射线光谱仪北大核心CSCD

为了克服传统弯曲晶体光谱仪存在检测的像差问题,基于衍射聚焦X射线特征能量谱范围、衍射光源位置、聚焦成像距离等关键的物理参数,设计了具有高光谱分辨力及宽光谱检测范围的多锥晶体X射线谱仪。从结构原理上讨论了该光谱仪的特点,研制完成了连续光滑的多锥表面X射线衍射聚焦弯曲晶体,通过单次X射线衍射聚焦诊断实验即能实现不同能量X射线无像差检测。对Ti的K_(α)与K_(β)射线光谱进行了多次衍射聚焦检测实验,获得了不同聚焦成像位置下的K_(α)与K_(β)特征谱线强度分布,并完成了光谱仪谱线聚焦能力与光谱分辨力分析。根据晶体对X射线聚焦程度与成像位置的关系,进行了不同聚焦成像位置处连续锥面光谱仪的聚焦性能分析,确定了最佳聚焦位置。实验结果表明:多锥晶体X射线光谱仪的聚焦能力得到显著提升,能谱检测范围可以覆盖4.51—5.14 keV,且在较大尺寸光源基础上仍能保证光谱分辨力达到600以上。     

铟对GaN基激光器晶体质量的影响

利用高分辨X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对GaN基蓝紫半导体激光器中的n型AlGaN/GaN超晶格在铟背景下进行生长对器件的晶体质量的影响进行了研究分析.分别测量了(0002),(10-11),(10-12),(10-13),(10-14),(10-15)和(20-21)不同晶面的摇摆曲线.利用Williamson-Hall图对X射线衍射的试验结果进行了分析,进而研究了该器件中的线位错.分析表明,在铟背景下生长的n型AlGaN/GaN超晶格相对传统的AlGaN/GaN超晶格而言,可以大大降低GaN基蓝紫半导体激光器中的位错密度并获得较好的晶体质量.这一结论与利用原子力显微镜分析得到的结论完全一致.     

利用平晶谱仪测量谱线波长的新方法

为了满足激光等离子体X射线波长测量的需要,在辅助光阑法的基础上,从理论上提出了一种用平面晶体谱仪确定波长的新方法.发展了改进的辅助光阑法来确定晶体面与记录面的交线到第一条辅助光阑的距离,并且利用某一条谱线的曲率得到记录面与晶体表面的夹角.这两个参量在一般的辅助光阑法中需借用参考谱线得到,而采用新的方法可在不使用任何参考谱线的情况下得到所有光谱线的波长.实际使用中通过增大光阑间的间距,根据不同的波长范围调节晶体与记录面的相对位置,可使波长的测量精度达1×10-3nm.     

常温下石英旋光晶体透射谱线的测试分析

为了研究常温状态下石英旋光晶体透射谱线,根据石英旋光晶体透射比的理论分析,采用UV-3101PC分光光度计实际测试,得到了300nm～1500nm波长范围特定厚度石英旋光晶体的连续透射谱线,并对所得谱线与理论结果进行了对比分析。结果表明,400nm以内由于石英晶体吸收比较明显,从而峰值透射比低于50%,由于旋光率随波长变化率很大,谱线周期很小;400nm～800nm之间峰值透射比60%,透射谱线的周期性及峰值个数受晶体厚度影响明显;波长大于1000nm时,由于旋光率随波长变化率很小从而谱线周期很大,并且谱线不规则,与石英材料波长选择吸收有关。     

弯晶谱仪在X射线探测中的应用

为了对激光等离子体进行诊断,研制了聚焦型椭圆弯晶谱仪用来探测等离子体辐射的X射线.谱仪利用从椭圆一个焦点发射出的光线经椭圆面反射必汇聚于另一焦点的性质而研制,椭圆的离心率和焦距分别为0.9586mm及1350mm.在此采用氟化锂(200)(2d=0.4027nm)作为晶体分析器,其布拉格衍射角变化范围为30～67.5°,可探测波长范嗣为0.2～O.37nm.在"神光-Ⅱ"激光装置上进行了打靶实验,利用软X射线CCD相机作为摄谱器件,该谱仪获得了钛的类He共振线(w)、磁四级M2跃迁x线、互组合跃迁y线、禁戒谱线(z)以及类Li谱线(q).实验结果表明该谱仪的最高光谱分辨率(λ/△λ)可以达到1000以上,能够用于激光等离子体X射线光谱学研究.     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.