高能重离子辐照制备SiOC复合材料的研究

用120 kev碳离子注入非晶SiO2薄膜,再用高能Xe、Pb和U离子辐照.注碳剂量范围为2.0×1017-8.6×1017 cm-2,高能离子辐照剂量1.0×1010-3.8×1012 cm-2.辐照后的样品用傅里叶变换红外光谱仪进行系统分析.实验结果显示,高能离子辐照在注碳非晶SiO2薄膜中形成了大量的Si-O-C键和Si-C键.这些Si-O-C结构具有环链、开链和笼链等多种结构形式.随电子能损、辐照剂量或者沉积能量密度的增加,SiOC结构由类笼向环/开链结构演化.对高能重离子驱动产生SiOC结构的机理进行了简单的讨论.     

3MeV硅离子辐照聚苯乙烯引起的化学改性

在室温下用 3MeV硅离子对聚苯乙烯薄膜进行了辐照注入 ,并对辐照后的样品进行了傅立叶转换红外反射光谱和紫外 /可见透射光谱的测量。测量结果显示 ,材料经 3× 10 13 ions/cm2 以上剂量辐照后 (即吸收剂量在约 4 5MGy以上时 )迅速降解 ,包括苯环在内的大部分特征官能团遭到破坏 ;与此同时 ,材料的光能隙随着剂量的增大逐渐减小 ,在辐照剂量达到 1× 10 14 ions/cm2 和 3× 10 14 ions/cm2 时 ,材料的光能隙分别由原来的 2 .7eV减小到 1.85eV和 1.2eV。     

国产快堆燃料元件包壳材料316不锈钢的中子辐照效应

介绍国产六种不同成分与工艺的快堆燃料元件包壳材料316不锈钢(316SS)经650℃高温、积分中子注量3.1×1021n/cm2(En>0.1MeV)的辐照概况,以及辐照后在650℃与室温下的拉伸力学性能试验和金相检查的结果及评述。     

Mo/Si/C多层膜退火后的同步辐射研究

通过对Mo/Si周期多层膜添加碳(C)层、进行高温退火处理,研究了Mo/Si/C多层膜进行热处理后在同步辐照条件下对薄膜相关物理特性的影响。发现Mo/Si周期性多层膜增加C层后不影响薄膜的反射特性,退火前45°入射角92 eV处反射率高达42％;热稳定性也有所提高,在600℃高温退火后仍能保持6.8％(97 eV处)的反射率。同时,由于非晶C在高温条件下的扩散导致薄膜结构发生变化,观测到薄膜的小角衍射曲线中出现并临的双衍射峰结构。     

氢在中子辐照硅单晶中的特性

我们采用样品熔融-气体色谱分析方法测得氢气氛区熔的硅单硅中含氢量为1—1.5×10~(17)cm~3,将这种硅单晶放在反应堆内辐照到2×10~(17)n/cm~2的中子剂量,然后作等时和等温退火,测量电阻率、正电子湮没寿命谱。     

N+离子束和60Coγ射线辐照引起脂质过氧化产物及调节酶活性变化的比较研究

以烟草愈伤组织中超氧化自由基（O2）、过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）及超氧岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的产率和含量及活性为生物效应指标,比较研究了N＋离子束和60Coγ射线的辐照效应。结果表明：N＋离子束（E＝20keVD＝（1－6）×1015N＋／cm2）和γ射线（D＝135－315Gy）辐照烟草愈伤组织能够引起O2产率、H2O2和MDA含量的升高,并且升高的趋势随辐照剂量的增多而增加;同时也能够引起SOD、POD和CAT活性的变化,在N＋离子束D＝（1－3）×1015N＋／cm2和γ射线D＝135－180Gy辐照时,SOD、POD和CAT的活性增强,并且随辐照剂量的增多而增强。在N＋离子束D＝（3－6）×1015N＋／cm2,γ射线D＝180－315Gy辐照时,SOD、POD和CAT酶活性下降,其活性下降趋势随辐照剂量的增大而增强。讨论了N＋离子束辐照作用的特点。     

中子对氟聚合物力学性能的影响

对中子辐照前后氟聚合物 F2311和 F2314的静态力学性能、动态力学性能以及分子量进行了考察。结果表明,经注量为 1.5×1013/ cm2的中子辐照后,F2311和 F2314的静态力学性能稍有增强,分子量变化不大;F2311的动态力学性能基本不变,F2314的储存模量和损耗模量却有所降低,经注量为 2.5×1013/ cm2的中子辐照后,F2311的静态力学性能和 F2314的拉伸性能明显增强,F2314的压缩性能反而降低;F2311的动态力学性能基本不变,F2314的储存模量和损耗模量却明显减小。     

CR-39塑料反冲径迹个人中子剂量计

本文叙述了一种用于测量中子剂量的“直接相互作用”型的CR-39塑料反冲径迹个人中子剂量计。该剂量计对~(241)Am-Be源的中子注量灵敏度约为(2.10±0.05)×10~(-4)径迹/n,可探测的中子注量下限约等于2.11×10~5n/cm~3,相应的中子剂量当量为7.81×10~(-5)Sv。总误差估计不超过±20％。     

85MeV~(19)F离子辐照GaP的正电子湮没研究

用正电子湮没寿命技术研究了 2 .4× 10 15 cm2 和 2 .2× 10 16 cm2 85MeV19F离子辐照GaP的辐照效应。结果表明 ,辐照在GaP中产生浓度较高的单空位 ,且随辐照剂量增大浓度增加     

类金刚石碳剥离膜的制备及其性能研究

采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)技术制备了质量厚度为5~7μg/cm2的类金刚石碳(DLC)剥离膜。用XP2U型精密电子天平测试分析了100mm范围内的DLC剥离膜均匀性,结果显示其最大不均匀性小于10%。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、万能摩擦磨损试验机和X光电子谱(XPS)测试分析了DLC剥离膜的表面形貌、耐磨损特性和结构,结果显示采用双90°FCVA技术沉积的DLC剥离膜表面光滑致密、耐磨,几乎没有大颗粒的污染,表征金刚石特性的sp3键含量超过70%。在北京HI-13串列加速器上使用107 Ag-、70 Ge-、48 Ti-、28Si-、197 Au-和127I-六种典型质量的离子束对质量厚度为5~7μg/cm2的DLC剥离膜和碳剥离膜寿命进行测试比较,结果显示DLC剥离膜寿命比碳剥离膜的高2.6~10倍。     

STUDY OF HYDROGEN IN ANNEALED AMORPHOUS SILICON AND IMPLANTED AMORPHOUS CARBON

Hydrogen contents and its depth profiles, obtained by nuclear reaction induced by fluorine ion, have been investigated for a series of thermal annealed amorphous silicon and implanted amorphous carbon (diamond-like carbon) films. For dual layer amorphous silicon films, it is shown that hydrogen of either a-Si:H or a-SiNx:H sublayer moves obviously at different annealing conditions. For diamond-like carbon (DLC) films, measurements show that, by argon implantation, hydrogen contents decrease obviously with the increase of implanting dose. The decrease of hydrogen contents results in the decrease of diamond- like (SP3) and graphite-like (SP2) components of DLC films. But, the ratios of SP2 and SP3 increased, and the resistivities decrease with the increase of implanting dose.     

Mechanism of high growth rate for diamond-like carbon films synthesized by helicon wave plasma chemical vapor deposition

A high growth rate fabrication of diamond-like carbon(DLC)films at room temperature was achieved by helicon wave plasma chemical vapor deposition(HWP-CVD)using Ar/CH_4gas mixtures.The microstructure and morphology of the films were characterized by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy.The diagnosis of plasma excited by a helicon wave was measured by optical emission spectroscopy and a Langmuir probe.The mechanism of high growth rate fabrication for DLC films by HWP-CVD has been discussed.The growth rate of the DLC films reaches a maximum value of 54μm h~(-1)at the CH_4flow rate of 85 sccm,which is attributed to the higher plasma density during the helicon wave plasma discharge.The CH and H_αradicals play an important role in the growth of DLC films.The results show that the H_αradicals are beneficial to the formation and stabilization of C=C bond from sp~2to sp~3.     

类金刚石薄膜的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱全电子产额模式(TEY)对石墨、金刚石薄膜和类金刚石薄膜(DLC)的ClsX射线吸收谱进行了研究。在高真空里表面净化处理后,在类金刚石薄膜的Cls吸收谱中分别观察到对应于金刚石sp^3杂化结构成分和石墨sp^2杂化结构成分的特征峰,说明了类金刚石薄膜是由碳sp^2、sp^3两种杂化结构无序混合形成的非晶碳结构;然后,测量了一系列类金刚石薄膜样品的ClsX射线光电子能谱(XPS),得到了每组样品的sp^2、sp^3成分比。     

ICPECVD类金刚石膜沉积过程的发射光谱诊断研究

利用发射光谱(Optical emission spectroscopy,OES)对感应耦合等离子体增强化学气相沉积(Inductivelycoupled plasma enhance chemical vapor d印osition,ICPECVD)类金刚石(Diamondlike carbon,DLC)膜过程中的各种基团进行分析,并对不同条件下薄膜沉积速率以及薄膜显微硬度进行测试.分析结果发现,感应耦合等离子体源激发甲烷等离子体中存在比较突出的碳氢离子成分,从而促进形成高硬度的DLC膜.而且射频功率、沉积气压等沉积参数的变化对DLC薄膜沉积过程的中性基团、离子基团以及原子氢等成分都有着明显影响,从而最终影响薄膜沉积过程及薄膜性质.     

圆环形截面碳化硅纤维管的辐射化学法合成

为制备碳化硅(Silicon carbide,SiC)纤维管,本研究利用10MeV电子直线加速器产生的高能电子束在空气中辐照聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)先驱丝。研究了辐照工艺、热处理温度、吸收剂量对制备SiC纤维管的影响,并运用红外光谱分析对SiC纤维管的辐射制备机理作了初步探讨。结果表明,合适的辐照工艺为每次定点辐照20s,停车冷却5min;最佳热处理温度为350℃;红外光谱分析表明,空气中的氧通过与PCS中的Si-H、Si-CH3反应而被引入到辐照产物中,形成了Si-OH和C=O结构;在经热处理的先驱丝中有Si-O-Si,Si-C-Si等桥联结构生成;吸收剂量介于2.0-3.5MGy之间的PCS先驱丝均能制得SiC纤维管,且管壁厚度随着吸收剂量的增加而逐渐增加。     

氢气流量对类金刚石薄膜结构与性能的影响

采用直流/射频耦合反应磁控溅射法在Si（100）衬底上成功制备出类金刚石（DLC）薄膜。利用表面轮廓仪、Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪表征所制备薄膜在不同氢气流量下的沉积速率和化学结构,讨论了氢气流量对薄膜沉积速率和化学结构的影响;利用纳米压痕技术及曲率弯曲法表征薄膜的力学性能;利用扫描电镜和原子力显微镜表征薄膜的表面形貌与粗糙度。研究表明：随着氢气流量的增加,所制备薄膜的沉积速率逐渐减小,而薄膜中sp³键的含量逐渐增大。当氢气流量为25 mL/min时,薄膜中sp³键的含量为36.3%,薄膜的硬度和体弹性模量分别达到最大值17.5 GPa和137 GPa。同时,所制备薄膜的内应力均低于0.5 GPa,有望成功制备出低内应力的高质量DLC厚膜。随着氢气流量的增加,DLC薄膜的表面变得更致密光滑,且表面均方根粗糙度由5.40 nm降为1.46 nm。     

高能电子束辐射对碳纤维表面结构的影响

利用激光拉曼光谱（Raman Spectroscopy）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD）对高能电子束辐射前后的表面结构进行分析，结果表明，随着剂量的增加，碳纤维表面石墨微晶尺寸增大。碳原子在高能电子束的作用下离位，使表面棱角超于圆滑，当剂量较大时，处于石墨片层边缘的活性碳原子重新增多。碳纤维表面极性官能团受辐射介质产生的活性种的影响，同时在高能电子束辐射下激活，发生自淬灭反应和解离反应，前者占优势时，高价态的C＝O增多，反之，C－O基团增多。在试验范围内，高能电子束对碳纤维的晶型结构无影响。     

Modification of N-doped carbon induced by 30 MeV C60 ions

In the present work, 120 keV N-ion doped and 30 MeV C₆₀ ion irradiated graphite-like-carbon samples were characterized by RBS, micro-FTIR, micro-Raman, XPS spectroscopy and the variation of the properties of the samples with the N-dopant and/or C₆₀ irradiation fluence have been studied. The RBS spectra showed that C₆₀ irradiation can induce a partial diffusion of N atoms to the surface and the amount of the diffused N atoms increases slightly with increasing C₆₀ irradiation fluence. The FTIR and Raman spectra exhibit characteristic bands of carbon nitrogen bonds showing that the C and N atoms are chemically bonded. The amount of chemically bonded C and N atoms increases with increasing N-dopant. By deconvolution of the XPS spectra, the atomic concentration of N and C atoms were obtained and it was identified that the samples mainly consist of three phases, namely, C₃N₄, CN_x and tetrahedral amorphous carbon. The effect of N-dopant and C₆₀ irradiation fluence on the modification of the properties of the samples is also discussed.     

感应耦合等离子体源制备硬质类金刚石膜的研究

采用感应耦合等离子体源(ICPS)成功地实现化学气相沉积硬质类金刚石(DLC)膜,并考察了基片负偏压对类金刚石膜沉积过程和薄膜性质的影响。薄膜的微观形貌、显微硬度、沉积速率以及结构成分分析表明感应耦合等离子体源适于制备硬质类金刚石膜,并且在相对较低的基片负偏压条件就可以获得高硬度的类金刚石膜。基片负偏压对类金刚石膜化学气相沉积过程和薄膜性质都有显著影响。