加速器-电镜联机的离子光路及其调整方案

离子辐照引起的材料微结构变化是一个复杂的过程,用加速器-电镜联机装置可原位观察载能离子束辐照引起的材料微结构演变.武汉大学加速器-电镜联机装置由1台2×1.7 MV串列加速器、1台200 kV离子注入机和1台200 kV透射电镜组成,通过自行设计的传输系统实现联机.本文介绍联机装置的光路布局,给出了静电加速器离子动力学计算程序LEADS(linear and electrostatic accelerator dynamics simulation)优化计算的结果,提出了两种改进方案,并用LEADS对改造后的加速器-电镜联机中离子运动进行了计算.结果显示,调整现光路二单元四极透镜的同时,在200 kV注入机90°偏转磁铁至电镜之间增加1个二单元静电四极透镜,将提高该系统中离子束传输效率.     

串列加速器-子注入机-射电镜联机系统的建立

建立了由2×1.7MV串列加速器、200kV离子注入机、H800型透射电子显微镜和联机传输系统组成的我国第1套串列加速器 离子注入机 透射电子显微镜联机装置。对主要设备进行了改造，并采取有效措施解决了联机装置的隔震问题。2台加速器和所有的真空泵都运行时，电镜仍可正常工作，观察到的图像质量不受振动影响。电镜室内样品倾斜角最大可达52°以上，离子注入不影响电镜观测，可进行离子注入的原位和实时结构研究。离子注入机输出的115keV氮离子在电镜入口测得的束流强度达100～180nA。初步实验已原位观察到氮离子注入导致单晶硅非晶化的过程，显示这套装置具有离子注入条件下的原位观测能力。     

Ar~+辐照Hastelloy C276显微结构演化多尺度模拟研究及实验验证

采用分子动力学结合团簇动力学研究了Hastelloy C276Ni基合金在Ar+辐照(室温,约10dpa)下的显微结构演化机理,开发了多尺度模拟程序Radieff,利用Radieff模拟了在Ar+辐照下C276中间隙位错环和孔洞的形核、长大过程。在武汉大学串列加速器-离子注入机-透射电镜一体化联机装置上开展了115keV Ar+辐照C276验证实验,采用一体化联机透射电镜观察了辐照缺陷尺寸及形貌。不同辐照剂量下位错环尺寸模拟结果与实验结果吻合很好。     

基于多模式扫描探针显微镜技术分析碳化硅的辐照损伤

本文在600℃对6H-SiC进行了He~+辐照实验,离子辐照能量为100 keV,剂量为5×10~(15)ions·cm~(-2)、1×10~(16)ions.cm~(-2)、3×10~(16)ions.cm~(-2)和8×10~(16)ions·cm~(-2)。本文采用多模式扫描探针显微镜技术,包括轻敲模式原子力显微镜、纳米压痕/划痕和导电模式原子力显微镜技术对样品辐照前后的表面损伤进行了分析。结果表明,随辐照剂量的增加,样品表面粗糙度逐渐增加,表面硬度逐渐下降。导电模式原子力显微镜能清晰地观测到样品表面氮泡分布形态,进一步说明材料表面的肿胀是由材料内部高压氮泡产生的。     

注N~+高速钢表面层精细组织结构的电镜分析

本文对N离子注入W18Cr4V高速钢前后的表面层精细组织结构用透射电镜进行了比较分析。N离子注入能量为100keV,注入剂量为1.7×10~(17)/cm~2和2×10~(17)/cm~2。电镜分析发现,经注N~+的高速钢表面层组织形貌发生了显著变化,α-Fe基体中产生了很多辐照损伤区域,孪晶结构消失,α-Fe出现多晶化的倾向,位错密度明显降低,而且残余碳化物破碎呈现龟裂状形貌。文章对上述变化的机理作了初步分析。     

RAFM钢中H+辐照空位型缺陷的慢正电子束研究

为研究低活化铁素体/马氏体(Reduced Activation Ferritic/Martensitic,RAFM)钢的辐照损伤机理,利用慢正电子技术研究了H~+辐照RAFM钢时所产生的空位型缺陷及其对于材料微观结构的影响。H~+能量和剂量分别为100 keV和1×10~(15)cm~(-2)、1×10~(16) cm~(-2)、1×10~(17)cm~(-2)。慢正电子束多普勒展宽测量结果可得,S参数随着剂量的增大而增大,W参数呈现正相反的趋势。样品中主要辐照区域为142～348 nm,此范围内有大量缺陷产生,辐照产生的主要为空位型缺陷,其中多为氢-空位复合体缺陷,辐照缺陷的浓度随着H~+剂量的增大而增加。空位型缺陷的尺寸大小也随着辐照剂量的增大而有所变化,辐照剂量达到10~(17)cm~(-2)时,S-W曲线斜率发生变化,故辐照缺陷类型发生明显变化,有较大尺寸的缺陷产生。     

武汉大学加速器-透射电镜联机系统

本文介绍我国第一台加速器-电镜联机装置,该装置由一台2×1.7 MV串列加速器、一台国产200 kV离子注入机和一台日立H800型透射电子显微镜组成,并通过联机传输系统实现联机.目前离子束已进入电镜样品室,达到原位观测的要求.     

小泡径石榴石磁泡材料离子注入层的内转换电子穆斯堡尔谱研究

对小泡径石榴石磁泡材料进行了~(57)Fe的内转换电子穆斯堡尔谱(CEMS)的研究。样品的名义成份是(YLu Bi)_3(FeGa)_3O_(12)。注入100keV Ne~ ,剂量D为5×10~(13)～1×10~(14)Ne~ /cm~2时出现△m=0的2、5峰,表明表层磁化强度矢量M_s倾向膜面,发现此时离子注入造成的应力感生的磁平面各向异性不一定很大。D=2×10~(14)Ne~ /cm~2时,仅得顺磁谱,但a、d晶位可辨。D≥7×10~(13)Ne~ /cm~2时,硬泡被抑制。用磁不等效晶位的概念唯象地解     

离子辐照GaAs的光致发光和拉曼散射研究

利用250 keV质子和4.5 MeV氪离子(Kr17+)辐照未掺杂GaAs,注量分别为1×10~(12)-3×10~(14) cm~(-2)和3×10~(11)-3×10~(14) cm~(-2),使用光致发光谱和拉曼散射谱分析表征。发光谱的结果表明,随着剂量增大,质子辐照后的CAs峰及其声子伴线逐渐减弱,913 nm处的复合缺陷峰则先增大后减小,此峰与材料制备时的Cu掺杂无关。Kr离子辐照后本征发光峰则完全消失。拉曼散射谱的结果表明,相比于质子辐照,Kr离子辐照后LO声子峰峰位向低频方向移动,出现非对称性展宽,晶体结构发生明显改变。质子和Kr离子辐照效应的差异是由于移位损伤相差至少三个量级造成的。最后采用多级损伤累积(Multi-step damage accumulation,MSDA)模型得到了材料内缺陷的演化过程,并很好地解释了随损伤剂量增大GaAs光学性能及晶体结构的变化趋势。     

大平面型高纯锗探测器

一般制备平面型探测器的工艺是一面扩散锂制n~ ,另一面蒸钯作p~ 接触,国外有报道用离子注入结作p~ 接触。我们在p~ 接触方面用离子注入硼、蒸钯和蒸金等方法作了实验,并对比了用这些方法制探测器后得到的结果。 一、制备 探测器使用的原材料是比利时Hoboken公司和美国LBL实验室制造的高纯锗单晶,其技术指标为:净杂质浓度小于3×10~(10)cm~(13),77K时迁移率大于4×10~4cm~2/(V·s)位错密度小于5×10~3cm~(-3),并且均布。