荷能带电粒子在碳纳米管绳内的沟道效应

碳纳米管绳是近年来才产生的超晶格结构的大单晶体。荷能带电粒子在碳纳米管绳内的沟道效应显示出大的沟道直径和微弱的退沟道因子。在粒子束物理的领域中,碳纳米管绳沟道的最迷人应用是:与在高梯度加速场里粒子加速的可能性相联系;与建造TeV对撞机的可能性相联系。本文介绍了这类应用研究的进展。     

X射线在碳纳米管（绳）和Fullerites晶体内的传输

近年来发展起来的新毛细管光学聚焦元件由许多根弯曲的多層壁碳纳米管组成,能被用来产生高强度的nm级X射线微束。作为软X射线布拉格（Bragg）衍射传输的新元件,单層壁碳纳米管绳（超晶格结构的晶体）和Fullerites（C60分子晶体）已经引起了世界范围内的研究兴趣。本文介绍这方面的研究进展。     

高能粒子的沟道效应和阻塞效应

近年来的实验事实表明,在GeV能区,沟道效应和阻塞效应仍然很好保持,而且,它们有可能在高能物理实验中得到一些有意义的应用。     

微传输矩阵及其在强流带电粒子束光学计算中的应用

本文提出了微传输矩阵的概念,讨论了它的基本性质,并将它应用于强流带电粒子束的光学计算。     

单晶硅面沟道效应的研究

采用静态的Molière面连续势并计及相邻各晶面的影响,计算了单晶硅‹100›、‹110›和‹111›面沟道的半角宽度以及产额极小值,同1MeV质子对单晶硅面沟道实验测量结果进行了比较。理论分析和实验测量都表明,虽然‹111›晶面有两种不同的面间距,但‹111›面沟道只存在一个坑。     

GaAs中子嬗变掺杂热退火的沟道效应分析

中子嬗变掺杂是一种新掺杂方法,能将掺杂剂均匀分布引入晶体内。如GaAs在热中子作用下其同位素被激活为放射性核素,β衰变后变成稳定的Ge和Se,在此晶体作为施主杂质。辐照中晶格原子受到高能粒子的反冲,使晶格结构紊乱,经退火得到恢复后,杂质原子才能起载流子作用。将未掺杂的GaAs单晶在轻水堆中照射,冷却后的晶体按〈100〉定向切片,经抛光清洁处理后在氢气氛下进行等时(30分钟)不同温度400—800℃的热退火。利用1.5MeV     

沟道效应及某些应用的研究

本文介绍沟道-背散射分析的实验装置。用沟道-背散射方法进行了辐射损伤测定、表面组分分析、异质外延层的缺陷分析,得到了一些对半导体材料工艺、集成电路研制的有意义的结果。     

高能同步辐射光源低能束流输运线设计研究

高能同步辐射光源（HEPS）是计划在北京建造的发射度小于60 pm•rad的超低发射度光源。它由1台500 MeV直线加速器、1条500 MeV低能束流输运线、1台500 MeV～6 GeV的能量增强器、2条6 GeV的高能束流输运线、1台6 GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线,在考虑建设布局限制的基础上,对两端的束流包络进行匹配,并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略,设计有3个功能区,分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响,HEPS低能束流输运线设置了8个BPM,水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正,校正后的轨道满足束流传输要求。     

利用粒子辐照技术实现碳纳米管向金刚石的转变

采用低能氢等离子体和中能C+离子束辐照技术相结合的方法,实现了碳纳米管向金刚石纳米晶粒的转变,完成了一个从有序（碳纳米管）到无序（无定形碳纳米线）再到有序（金刚石纳米晶）的转变过程。利用透射电子显微镜（TEM）、选区电子衍射（SAD）和拉曼光谱（Raman）等研究了晶粒的微观结构,并对纳米金刚石晶粒的生成机理进行了初步探讨。     

IREB在低压中性气体中传输的电荷中和过程的计算机模拟

文章采用蒙特卡洛方法对IREB在低压中性气体漂移管中传输初始阶段电荷中和过程进行模拟计算,对其物理过程考虑较为全面,计算与实验结果符合较好,证实IREB在低压中性气体中传输的初始阶段、电荷中和过程中,离子的碰撞电离起重要作用,而二次电子作用不显著。     

用沟道技术研究反应离子束刻蚀所引起的晶体表面损伤

在大规模集成电路发展过程中,随着集成度的不断提高,要求电路的线条不断变细,等离子、离子束及反应离子刻蚀等加工工艺将起着重要的作用。它们为大规模集成电路生产提供了强有力的微细加工手段。离子束刻蚀类似于机械研磨,离子束能量和样品的位置可变,具有各向异性。在加工过程中,样品表面存在一定量的损伤,从貌相看还存在起伏不平的“小丘”。等离子和反应离子刻蚀克服了各项异性,但离子能量和刻蚀的方向不可调节,所以也有局限性。     

四极磁场中粒子束输运的非线性分析及模拟

为了提高粒子在四极磁场中输运轨迹计算的精度,基于李代数方法,分析和计算粒子束在四极磁场中空间电荷的非线性效应,得到二级近似下粒子坐标的映射公式,编写了粒子束在四极磁场中传输的模拟程序QML。用模拟程序对四极磁场中的传输进行了模拟计算,并对模拟结果进行了分析。模拟结果表明,在空间电荷的非线性效应的影响下相图产生了明显的扭曲,对粒子束包络曲线横向发散作用明显。     

用于束流输运计算的微型计算机程序TRANSPORT-EM/PC

TRANSPORT程序是用于束流输运计算的程序,程序长六千余行,采用一、二阶传输矩阵,并具有参量优化功能。但是,它不能处理包含电元件的带电粒子光学系统。为此,我们对该程序进行了扩充,形成了一套能够计算包括电、磁元件在内的光学系统束流输运的计算程序TRANSPORT-EM。不过,这套程序一直运行在中型计算机上,限制了它的进一步推广使用。     

粒子加速器的回顾与展望

在回顾 2 0世纪加速器能量提高和技术的发展的基础上 ,展望了粒子加速器向高能量前沿、高亮度前沿、实际应用以及新原理、新技术的发展。     

强流带电粒子束的传输矩阵理论

近年来,强流带电粒子束在国民经济许多部门获得了广泛的应用。为了设计强流粒子加速器及其它强流带电粒子束装置,必须进行强流带电粒子光学的计算。从物理学的角度看来,强流带电粒子束运动的问题在电动力学中己经解决,通过解粒子运动方程和电位的Poisson方程即可求出带电粒子束中各粒子的运动状况。但是这一方法过分繁杂,而且我们关心的并不是束中个别粒子的运动。因此,人们希望寻找一种比较简单实用的、能计算强流束整体运动状况的方法。     

Computer simulation of the radiation of electrons axially channeled in a thin Ge single crystal

The radiation emitted by axially channeled electrons has been investigated by computer simulations. Using the Doyle-Turner approximation for the atomic scattering factor and taking thermal vibrations of the crystal atoms into account, two-dimensional continuous potentials for the 〈1 0 0〉 and 〈1 1 0〉 crystallographic axes of a thin Ge single crystal have been calculated. The trajectories, velocities and accelerations of channeled electrons are obtained by solving numerically the classical equations of motion in three dimensions. In the framework of classical electrodynamics, these data allow realistic simulations of spectral-angular distributions and energy spectra of axial channeling radiation as well.     

回旋加速器引出系统的传输矩阵和引出束发射度

推导了静电引出通道的等效简阶振荡方程（轴向）,给出了引出系统的一阶传输矩阵;分析了引出束初始发射度椭圆矩阵的确定方法;给出了束发射度计算结果,并与国外同类型加速器的实测作了比较。     

MeV金离子辐照聚苯乙烯微球的各向异性形变

在低温条件下用Au离子辐照法实现了聚苯乙烯（PS）微球的各向异性形变。PS微球在离子辐照下呈现出不同于SiO2微球的形变特点。照后PS微球整体收缩,在平行于离子入射方向上收缩尤甚,使照后PS微球呈长轴垂直与离子入射方向的椭球。采用加掩膜辐照法,在同一晶体上特定区域实现微球的形变。此工作为重离子辐照在光子晶体中引入可控缺陷奠定了基础。