离子在近电子能损阈值能区诱发云母表面小丘形成

利用0.65 MeV的He⁺离子轰击白云母膜,并在大气环境下用原子力显微镜(AFM)的轻敲模式分析了辐照后的膜表面。实验结果显示,在不同温度下离子诱导的小丘高度在小于1 nm到几nm之间,且室温条件下能诱发小丘生成的He⁺离子电子能损阈值在0.44 keV/nm以下。此外,升高温度至973 K并在其中选取不同温度进行表面辐照来验证观测到的小丘结构。实验发现,相比于室温,小丘直径和高度的统计分布在更高温度下表现出了更大的歧离。分别利用分析热峰模型和双温热峰模型计算了辐照过程中的核能损与电子能损,并选取了用能损在阈值附近的离子辐照所产生的小丘的实验数据与模拟结果相比较,发现实验结果与双温热峰模型吻合较好。     

高能136Xe离子辐照聚酰亚胺化学改性的电子能损效应

用1．755GeV^136Xe离子在真空室温环境下辐照叠层聚酰亚胺薄膜,通过红外和紫外光谱测量研究了高电子能损离子辐照引起的化学降解及炔基产生效应。红外测量结果表明,典型官能团随辐照注量的增加指数降解,且径迹芯中所有官能团均遭到破坏;对应8．8(最小能损,第一层)和11．5keV／nm(最大能损,第五层)电子能损,^136Xe辐照聚酰亚胺的平均降解半径分别为3．6和4．1nm。而相应能损条件下炔基的生成截面分别为5．6和5．9nm大于官能团的降解截面。紫外结果表明辐照引起的吸光度的改变随辐照注量线性增加,发色团的产生效率随电子能损的增大而增加。     

快重离子在聚合物潜径迹中引起的损伤效应研究

在室温和真空环境下利用不同的快重离子(1.158GeV Fe56、1.755GeV Xe136及2.636GeV U238)对多层堆叠的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸脂(PC)和聚酰亚胺(PI)进行了辐照,结合X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)及紫外可见光谱测量技术,在较宽的电子能损(1.9-19.0 keV·nm-1)和注量范围(1×1010-6×1012 cm-2)研究了离子在不同聚合物潜径迹中引起的损伤过程,观测到了主要官能团的降解、炔基生成、非晶化及紫外吸收边缘的红移等现象随辐照注量及电子能损的变化趋势.通过对损伤过程的定量分析,应用径迹饱和模型假设,分别给出了Fe、Xe和U离子在不同电子能损下辐照PC时的平均非晶化径迹半径和炔基形成半径,并用热峰模型对实验结果进行了检验.     

Ar离子辐照PET膜引起的表面结构和组分变化研究

用35MeV/u的Ar离子室温下辐照多层堆叠的半晶质的聚酯（PET）膜,采用X射线衍射技术和X射线光电子谱仪分析研究了辐照引起的表面结构和组分的变化。结果表明：Ar离子辐照PET膜引起了明显的非晶化转变和化学键断裂、断裂主要发生在甲氧基和羰基功能团上,并使这两个功能团中的C和O的比分相对减少。非晶化效应和化学键断裂同时依赖于离子的照射剂量和离子在样品表面的电子能量损失、剂量越高,表面电子能量损失越大,效应就明显。同时定性地讨论了结果。     

电子能损效应对材料辐照缺陷影响的理论模拟研究进展

高能粒子与靶材料相互作用主要通过核能损和电子能损两种方式损失能量。电子阻止效应和电子-声子耦合效应是体现电子能损的两种不同机制。准确模拟高能粒子的辐照损伤过程,亟须解决电子能损效应对粒子辐照损伤的影响这一关键科学问题。本文综述了几种关键结构材料在考虑电子能损效应下辐照损伤行为的最新研究进展,阐述了电子阻止效应、电子-声子耦合效应和电子热导率等对辐照缺陷的影响规律,总结了目前电子能损效应对靶材料辐照损伤的影响规律,归纳了高能粒子辐照靶材料研究中存在的问题,并对后续的研究方向进行了展望。     

高能铁离子辐照单晶氧化铝产生的色心研究

室温下利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱技术对1.157GeV的56Fe离子注入辐照的单晶三氧化二铝(α-Al2O3)进行了测量分析,研究了辐照产生的阴离子空位的形成和演化规律.测量结果显示,高能Fe离子辐照产生了多种阴离子空位型缺陷,其中包括F、F 、F2 、F22 和F2心.随入射离子剂量的增加,各类缺陷的数量逐渐增大,并在高剂量时趋于饱和,但各类缺陷间的相对数量存在一定的比例,不随剂量的增加而有明显变化.用单离子饱和损伤模型对实验结果进行了拟合,获得各类色心的产生截面在40-90 nm2之间.与TRIM程序计算结果比较后发现,室温下辐照时阴离子单空位的产生速率约是由核能损过程在低温下产生缺陷速率的一半.     

PET核孔膜蚀刻速率影响因素的研究

核孔膜是通过重离子照射薄膜后进行化学蚀刻所得到的高性能过滤材料,蚀刻速率是影响高质量核孔膜制备的重要因素。本文探讨了不同蚀刻液浓度、温度以及重离子辐照能量对蚀刻速率的影响。利用140 MeV的32S离子在室温和真空条件下对4层堆叠的PET(polyethylene terephthalate)薄膜进行了辐照。在对辐照样品进行化学蚀刻期间采用电导法确定了径迹蚀刻速率Vt。结果表明:蚀刻速率与蚀刻温度呈指数相关,随蚀刻液浓度增加而线性增大;径迹蚀刻速率随能量损失率(离子能损)增大。研究确定,在入射32S能量为1.6 MeV·u-1时,NaOH浓度为1mol·L-1、蚀刻温度为85°C时最有利于形成圆柱形微孔。     

表面峰强度的Monte Carlo模拟计算

本文介绍用Monte Carlo模拟方法对入射He~+离子能量在0.1—2.OMeV范围内,硅、铝单晶在几种不同表面结构条件下的表面峰强度进行了计算。讨论了离子入射能量、入射角度、晶格原子热振动幅度、相关系数、表面增强因子、原子位移和吸附原子等因素对计算结果的影响。     

高能铁离子辐照二氧化硅玻璃产生的缺陷研究

室温下用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和电子顺磁共振技术测量分析1.157 GeV56Fe离子辐照的二氧化硅玻璃,研究了高能重离子辐照产生缺陷的规律.紫外-可见吸收光谱测量结果显示,高能铁离子辐照产生了包括E'心、非桥连氧空穴心(NBOHC)和缺氧心ODC(Ⅱ)在内的多种缺陷结构.随着离子辐照量的增加,各类缺陷的数量逐渐增大并在高辐照量时趋于饱和.用单离子饱和损伤模型对实验结果进行拟合,获得了各类缺陷的产生截面在90-140 nm2.根据缺陷相对数量的变化关系探讨了E心和NBOHC的产生机制.荧光光谱显示,当以5 eV的紫外光激发辐照样品时,观测到三个荧光发射峰,分别位于4.28 eV(α带)、3.2 eV(β带)和2.67 eV(γ带),α带和γ带的存在证实辐照产生了ODC(Ⅱ)缺陷.实验发现β带是二氧化硅玻璃中的一种固有缺陷,高能离子辐照可使其部分脱色.电子顺磁共振测量进一步证实了E'心的产生规律.     

He/H离子辐照损伤及其对ODS钢显微硬度的影响研究

为研究氧化物弥散强化铁素体钢(ODS钢)中的He/H离子协同辐照效应,本文开展了室温条件下ODS钢的He/H离子单一及复合辐照实验,并研究了辐照损伤对其显微硬度的影响。实验结果表明:He/H离子主要分布在损伤峰值附近;H离子辐照对ODS钢显微硬度的影响大于He离子;H离子的引入导致He离子低温解吸峰消失,而He离子的注量减半则使其热解吸起始温度升高;He、H离子与材料中缺陷相互作用不同是影响显微硬度及正电子寿命结果的主要因素。     

铀铌合金表面热氧化膜结构研究

采用X射线光电谱分析技术、结合Ar离子枪溅射,研究了大气环境、不同温度(室温、100、200和300℃)条件下铀铌合金样品表面氧化膜结构的变化情况。实验结果表明:随温度升高,氧化膜厚度增大,氧化膜结构发生明显变化。不同温度热氧化处理后,铀铌合金初始表面Nb主要以Nb2O5形式存在,在Nb2O5与金属Nb之间,总存在一定厚度的NbO及少量其他价态氧化物NbOx(0x1,1x2)的混合层。室温～200℃热氧化合金样品表面铀均以含间隙氧的UO2+x(P型)存在,其U4f7/2结合能较UO2低约0.7eV。室温条件下,氧化膜成分主要为UO2;100、200℃热氧化后,氧化膜中除UO2外,还含有少量P型UO2+x,其U4f5/2卫星峰的结合能为396.6eV。300℃热氧化后的合金样品表面为铀的高价氧化物(U3O8或UOx,2x3),U4f特征峰的结合能分别为381.8和392.2eV;氧化层为UO2和金属铀的混合物。热氧化过程中,温度对铀氧化的影响较对Nb的明显得多。     

BPSG膜双极晶体管的抗电离辐照性能研究

对SiO2+BPSG+SiO2钝化结构和SiO2+SiN钝化结构的双极晶体管和JW117集成稳压器进行了60Co的γ辐照和不同温度下退火行为研究。结果表明,覆盖BPSG钝化膜的器件抗辐照性能明显强于SiN钝化膜的器件。BPSG对Na+具有很好的吸收作用,SiO2层中的Na+很大部分被吸收到BPSG膜中,降低了双极晶体管基区的表面复合速率,减少过剩基极电流,这可能是BPSG钝化膜器件抗辐照性能好的主要原因。通过对器件辐照后不同温度下的退火实验,保证了BPSG钝化膜器件辐照后的工作可靠性。     

绝缘材料抗金属污染性能

使用HI-13串列加速器产生的32S离子对不同厚度的聚酯膜进行不同密度的辐照,并在不同温度、不同碱度和不同蚀刻时间条件下,针对蚀刻对孔形状、孔径以及膜表面损耗的影响等进行了研究.在蚀刻后的样品表面镀金属膜,对镀膜后样品的抗金属污染的绝缘性能进行了研究.结果显示,核孔的存在使材料抗金属污染的绝缘性能得到了大幅提高.     

γ射线对La0.96 Tb0.01 Dy0.03 BO3荧光粉发光性能影响的初步探讨

采用高温固相扩散法合成了La0.96 Tb0.01 Dy0.03BO3荧光粉,用X射线粉末衍射及光电子能谱法等研究了γ射线辐照对其发光性能的影响.氧化物中的Tb3+与Dy3+离子转变成硼酸盐形态后,其4d电子结合能发生变异,Tb3+、Dy3+离子4d电子结合能趋于一致.在1.5104Gy辐照时, La0.96 Tb0.01 Dy0.03BO3荧光粉的发光强度增至最大.γ射线辐照使La0.96 Tb0.01 Dy0.03BO3晶粒细化和Tb3+、Dy3+离子4d电子结合能峰面积改变,结合能峰面积的变化与辐照剂量对发光强度的影响结果是一致的.     

γ射线对La0.96Tb0.01Dy0.03BO3荧光粉发光性能影响？…

采用高温固相扩散法合成了La0.96 Tb0.01 Dy0.03BO3荧光粉,用X射线粉末衍射及光电子能谱法等研究了γ射线辐照对其发光性能的影响.氧化物中的Tb3+与Dy3+离子转变成硼酸盐形态后,其4d电子结合能发生变异,Tb3+、Dy3+离子4d电子结合能趋于一致.在1.5104Gy辐照时, La0.96 Tb0.01 Dy0.03BO3荧光粉的发光强度增至最大.γ射线辐照使La0.96 Tb0.01 Dy0.03BO3晶粒细化和Tb3+、Dy3+离子4d电子结合能峰面积改变,结合能峰面积的变化与辐照剂量对发光强度的影响结果是一致的.     

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。     

聚碳酸酯和聚酯核孔膜的性能研究

聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)和聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)薄膜因其可被碱性溶液有效刻蚀而被用于核孔膜材料。采用11.4 MeV·u-1的Au离子和20 MeV·u~(-1)的Kr离子分别辐照PC及PET薄膜,然后经NaOH溶液蚀刻,制得膜孔径分别为20-400 nm和100-700 nm的PC和PET核孔膜。扫描电子显微镜(Scan Electron Microscope,SEM)和气-液排除法等表征和测试结果显示孔密度与辐照剂量有关;蚀刻时间越长,膜孔径越大,实验制备的核孔膜孔分布越均匀。被辐照后的PET膜亲水性比PC膜高。在0.15 MPa和室温下,水溶液中的牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)可被不同孔径的PET核孔膜有效截留;膜孔径越小,截留率越高,过滤所需压力越大,膜越易被污染。     

紫外光照射对聚丙烯核孔膜蚀刻的影响

采用主峰波长为365 nm的紫外光灯对经³²S离子和⁷⁹Br离子辐照过的16 μm厚的聚丙烯（PP）膜正反面分别敏化6、8、10、12 h。选取重铬酸钾和硫酸的混合溶液作为蚀刻液对样品膜进行蚀刻,采用电导法监测电流随蚀刻时间的变化,确定不同敏化时间下样品膜的导通时间。同种离子辐照后敏化时间越长,膜导通时间越短,径迹蚀刻速率也越快,且辐照离子的原子序数越大,该影响越明显。相同敏化时间（12 h）和蚀刻条件下,³²S离子辐照后膜的导通时间是⁷⁹Br离子辐照后的4.8倍。     

电子能损引起的潜径迹

潜径迹是电子能损在凝聚态物质中引起重要效应之一,给出了一个关于引起潜径迹电子能损阈值,损伤截面以及径迹形貌的综合评述。     

核石墨的氙离子辐照效应

采用氙离子辐照表面抛光的IG110核石墨样品,对辐照后核石墨样品的表面形貌和辐照损伤进行表征。结果表明,室温辐照导致石墨晶粒严重的各向异性肿胀。但肿胀并未导致晶间裂纹的产生,这被归因于核石墨的辐照蠕变机制。严重的肿胀导致核石墨大量孔隙收缩,说明在熔盐堆中辐照在一定剂量范围内不会促进熔盐对核石墨的浸渗。通过拉曼光谱的分析推断,G峰宽度随着辐照剂量的增加而单调增加,随着退火温度的增加又逐渐减小,因而是表征核石墨辐照损伤的很好的参数。