用弹性反冲法分析薄膜中氢含量

弹性反冲探测分析法(ERDA)是分析微量氢元素的一种新颖方法。本文介绍用该法分析薄膜中氢含量的方法、原理和初步测量结果,对VYNS膜的测量结果和PIXE法间接分析结果在±10％误差范围内相符。此方法适用于分析厚度为1～10μm的薄样品,灵敏度约为5×10~(15)at./cm~2。     

用弹性反冲分析法测定吸附剂中氢的含量

本文介绍用弹性反冲分析技术分析了对二甲苯吸附剂中的氢含量。首先测定已知氢含量的Mylar膜的原子比,实验结果与预期值一致。实验中用Kapton膜作为标样,测定了各种工艺条件的吸附剂中的氢含量,为实际使用提供了依据。 本方法在E_0=2MeV下,可探测深度范围为0.5μm左右,深度分辨率约为700A,灵敏度为0.1％原子数。     

采用弹性反冲分析法同时测量薄膜中氢和氘的深度分布

给出由重叠反冲能谱计算氢和氘的浓度及深度分布的解谱技术，用４．５ＭｅＶ和４．２ＭｅＶ的α粒子作入射粒子得到两个反冲能谱。在考虑和不考虑能量展宽效应的情况下分析了钛膜中氢和氘的深度分布；发现考虑能量展宽效应的影响得到的氢和氘的深度分布是令人满意的。     

吸附剂中氢含量的测定

本文用弹性反冲法分析了对二甲苯吸附剂中的氢含量。弹性反冲法是近年来发展起来的分析微量轻元素的方法。用2MeV左右~4He~+粒子与氢反冲,测定氢的能谱可以算出样品中氢的含量。     

钛膜中氘氚浓度的弹性反冲法测量

研究采用弹性反冲探测(ERD)方法测量钛膜中氘、氚的浓度。实验所用Ti膜用磁控溅射法制备，膜厚小于100nm，以石英玻璃（SiO₂）为底衬，Ti膜加镀了1层Ni保护膜，以防Ti膜氧化和增强Ti膜吸氢。以6.0MeVO粒子作为入射粒子，在30°方向上探测反冲粒子，在此实验条件下，O粒子对D、T的碰撞截面为卢瑟福截面。对两个样品用ERD方法测量钛膜中的D、T含量，获得了D、T的面密度。测量结果表明，采用如上方法测量Ti膜中D、T浓度的误差小于7％。     

反冲距离法测核能级寿命的装置

本文介绍了测量ｎｓ￣ｐｓ量级核能级寿命的ｐｌｕｎｇｅｒ装置及对其有关性能的初步测试。用电容法标定了靶阻间的零点距，用激光反射偏转的方法测量了阻止膜运动的抖晃性。结果表明现加工的ｐｌｕｎｇｅｒ装置基本满足寿命测量的精度要求。针对原有装置的不足之处，我们作了改进。计划选用Ａ￣１３０区域的核作为目标核来检验ｐｌｕｎｇｅｒ装置。     

多普勒能移反冲距离法测核寿命的技术

自行研制了多普勒能移反冲距离法测量寿命的装置，对装置的性能作了测试，并首次在国内用于核实验。用＾３１Ｐ轰击＾９３Ｎｂ靶测得了＾１２０Ｘｅ基带能级寿命及＾１２１Ｃｓ和＾１１７Ｉ的部分能级的寿命。实验结果表明，用多普勒能移反冲距离法能测量１０＾－１２￣１０＾－９ｓ范围核激发态寿命。     

氢和其它轻元素的同时分析

准确测定材料中的成分及杂质的含量和其深度分布在新材料的研制中有重要作用。近年来，在新材料的研制和改性中经常用各种方法加入不同量的氢成分来改变材料的各种性能。由于卢瑟福背散射(RBS)不能测量H，人们通常用RBS测其它元素，再用α束弹性反冲法测H。两次测量存在截面归一和样品两次受照带来的辐射损伤问题。     

用符合弹性前冲法测量硅中的氧含量及其分布

采用２７ＭｅＶ的＾１２Ｃ５＾５＋作为入射粒子，采用符合弹性前冲方法测量了５．６μｍ的硅样品中氧的含量及其深度分布。实验结果表明，采用＾１２Ｃ与＾１６Ｏ符合弹性前冲方法分析硅样品中的氧，其最小探测限可达２０×１０＾－６，深度分辨率为－４５０ｎｍ。该方法对于厚样品，尤其比常规弹性前冲优越。     

用质子弹散符合测量方法分析薄膜中氢分布的蒙特卡罗研究

本文从离子与物质相互作用的基本原理出发,用蒙特卡罗方法模拟了用质子弹性散射符合分析方法分析表面含氢的几组不同厚度的金属薄膜样品的实验,详细介绍了模拟过程中影响深度分辨率的多种因素,如束流能量、能损歧离、角度歧离等。本文基于2×1.7MV串列静电加速器可以提供的质子束能量范围,通过模拟计算得到用能量为1.5 Me V的质子束分析厚度为1~3微米的铝膜,深度分辨可以达到0.2微米。本文还给出了内部含氢的多层铝膜的模拟结果,表明此方法可以很好地分析薄膜内部氢元素的深度分布。     

DEPTH PROFILING OF ~1H AND/OR ~4He IN SOLIDS BY ERD WITH ~(19)F IONS

1H or 4He depth profiling in 1H or 4He implanted silicon samples was performed by elastic recoil detection (ERD) with multicharged 19F ions at a small accelerator. Optimization of the experimental parameters such as incident ions energy and scattering geometry were calculated by computer simulation. Depth resolution of about 20-30nm at depth of 400nm for 1H and at depth of 300nm for 4He can be obtained, respectively.     

^16O弹性前冲测量氦的深度分布

利用１２ＭｅＶ的１６Ｏ离子弹性前冲测量（ＥＲＤ）方法，研究了以２０ｋｅＶ和４０ｋｅＶ注入４Ｈｅ的镀钛样品。通过分析ＥＲＤ能谱，得到了注入４Ｈｅ的深度分布，并与非卢瑟福背散射结果进行了比较。对４０ｋｅＶ注入的样品观察到有双峰分布，２０ｋｅＶ注入的样品没有双峰分布，实验结果与ＴＲＩＭ模拟计算结果进行了比较。     

CALCULATION AND OPTIMIZATION OF EXPERIMENTAL PARAMETERS IN ELASTIC RECOIL DETECTION (ERD)

Elastic recoil detection (ERD) proposed for the analysis of light elements in a heavier matrix is an appropriate method for its specialities. Optimization of experimental parameters in ERD such as scattering geometry and incident beam energy is very important when using a small accelerator with energy lower than 10 MeV. In this paper a computer program ERDAl is developed for the purpose, and is proved to be useful for practical handling of ERD experiments.     

钛膜中氢同位素的深度分布

为评估氢同位素效应对其在贮氢金属中深度分布的影响,对H/D-Ti、D/T-Ti、D-Ti及T-Ti样品用7.4MeV的4He离子束进行30°方向弹性反冲(ERD)分析.由H/D-Ti样品ERD能谱获得其1.7μm深度的D分布,结合D-Ti样品ERD能谱的～3 μm深度的H、D分布进行了模拟分析.结果表明,H、D含量均随深度增加,其分布曲线基本一致,说明在Ti中H、D的分布互不干涉,样品制备过程中其同位素效应不明显.用同样的方法对DT-Ti样品中的D、T分布进行了模拟分析.结果表明,在1.7 μm深度内D、T的分布基本均匀,但由于D、T的能谱过于靠近,其解谱误差较大.用3.0 MeV的质子对HD-Ti和D-Ti进行的质子背散射(PBS)分析表明,两样品中的D分布趋势一致,证明了Ti中H、D的分布互不干涉,样品制备过程其同位素效应不明显的结论.     

在γ共振测量中非共振计数的影响

在γ共振测浓度深度分布的实验中,对应一个入射能量所测到的γ计数应当分成两部分:一部分是共振计数,它正比于发生共振处的靶核浓度;另一部分是非共振计数,它与入射粒子所碰到的全部靶核有关。不能只依据共振截面是非共振截面的若干倍,就忽略非共振计数,还要看靶厚能耗是共振宽度的多少倍。有时,非共振计数在总计数中占有相当大一部分,必须谨慎对待。     

ELASTIC RECOIL DETECTION ANALYSIS OF LIGHT ELEMENTS IN THIN FILMS USING 35 MeV~(35) Cl~(6+) BEAM

In this paper, an elastic recoil detection analysis method is described using 35 MeV ~(35)Cl as incident ions. This method can determine and profile simultaneously H, D, He, C and O or in the other case, H, C, N and O. The depth resolution for the elements heavier than He is better than 20 nm. It has been applied to study the Co/Si and TiN thin films, and the depth profiles of He implanted in monocrystal silicon.     

SIMS对氘靶钛膜中氘的分布研究

用负的ＳＩＭＳ分析技术进行Ｈ同位素相对含量Ｔｉ膜深度变化的分析，获得了氘随膜深度变化的分布曲线。在接近膜表面的一个深度范围内，除有明显的Ｏ＾－、ＣＯ＾－和很微弱的ＯＨ＾－，ＯＤ＾－及ＣＨＯ＾－峰谱外，还有很大的Ｄ＾－二次离子质谱峰，氘的丰度估计约为９８％。在靶膜内部，氘的丰度达９９％以上。     

Study of the permeability of thin films of a-Si:H using MeV ion beams

MeV heavy ion irradiation of hydrogenated plasma-deposited silicon nitride induces formation of the volatile molecules H₂ and N₂ inside the material. This type of nitride appears permeable for these molecules and they effuse at relatively low temperature. These effusing molecules are used to study the low temperature permeation in a 100 nm hydrogenated amorphous silicon layer, deposited onto the nitride. Upon irradiation of the double layer stack with 43.3 MeV Ag ions, appearance of D₂ and N₂ from the bottom deuterated silicon nitride layer in the vacuum does not take place up to an ion fluence of 3×10¹² ions/cm². This shows that the 100 nm plasma-deposited hydrogenated amorphous silicon top layer is initially not permeable for D₂ and N₂ molecules.     

掩模、刻蚀剥层-堆中子活化分析法测定硅片中金的纵向分布

本文研究了与堆中子活化分析法相结合的硅片掩模、刻蚀剥层技术及在此基础上建立的硅片中金的纵向浓度分布测定法。 采用自行设计的模具法掩模,操作方便、掩模可靠,模具耐腐蚀性能强,尤其适合放射性样品操作。通过研究刻蚀剂组份、刻蚀时间、刻蚀温度对刻蚀速率的影响,可提供合适的刻蚀剥层方案。用本法掩模和剥层,可连续进行单面或双面刻蚀剥层,每层厚度为5-20微米,总厚度偏差±3％。