金属铀表面铝薄膜生长行为的XPS研究

在室温、超高真空条件下,采用Ar离子溅射沉积的方法在清洁金属铀表面沉积铝薄膜,并利用X射线光电子能谱分析技术原位观察铝薄膜的生长行为.结果表明,在薄膜生长过程中,铀铝界面存在较明显的互扩散行为,同时发生一定程度的相互作用,生成金属间化合物UAlx,导致铀、铝XPS特征谱发生明显变化.铀铝间的互扩散导致U 4f谱在380.4、392.7和404.2 eV处出现新的能量损失峰;而铀铝金属间化合物的生成导致Al 2p XPS谱峰向低能端偏移0.2 eV.随沉积时间的增加,能量损失峰强度逐渐增强,Al 2p峰逐渐向金属Al特征峰位置偏移,说明随铝沉积量的增加,铀铝间的扩散行为增强,铀铝相互作用生成的金属间化合物组分并非单一.在沉积过程中,铝薄膜以岛状方式生长.     

MgO晶体中F型色心的电子结构和光学吸收谱研究

运用嵌入原子簇的电荷自洽离散变分方法（SCC－DVM－Xα方法）对MgO晶体中F型色心的电子结构进行了计算,并利用能量最小原理优化了色心格点周围的Mg,O离子结构,得到了MgO晶体中F,F^ 和F^2 心的能带,态密度,并讨论了色心的光学跃迁模式。计算结果表明,F,F^ 和F^2 心在MgO晶体的禁色中引入了色心能级,F和F^ 心的光学跃迁能分别是4．67eV和4．66eV,电子从色心激光发态跃迁到导带底需要吸收大的光电子跃迁能量。计算结果与实验结果符合较好,说明计算结果是合理的。     

HL-1M托卡马克等离子体H_α观测

等离子体参数的提高及约束改善是受控核聚变主要的研究课题之一。对于工作气体为氢和氘的等离子体,对H_α/Dα辐射的观测十分重要。氢原子由一个原子核和一个电子组成,在可见光范围,巴尔末线系H_α656.28nm辐射是最强的线,激发能E=12.09eV,跃迁2p·~2po～3d·~2D,一个光子能量hv=3.03×10~(-19)W。电离能E_∞=13.6eV。HL-1等离子体参数为R=102cm,α=17～26cm,电子温度T_e=0.3～1.5keV,     

利用类铜离子谱线诊断银等离子体电子密度

测量了激光加热块状银靶产生的等离子体XUV光谱。计算得到电子温度T_e分别为65eV,86eV和130eV时,AgXIX 4s—4p,4p—4d,4d—4f 7条谱线在不同电子密度时的强度。根据AgXIX 4d~2D~(5/2)-4f~2F_(7/2)和4p~2P_(3/2)-4d~2D_(5/2)两条谱线的强度比,推导了激光银等离子体电子密度。当入射激光功率密度为6×10~(12)W/cm~2时,银等离子体电子密度N_e=1×10~(20)/cm~3。     

用ARUPS研究在Cs／Ru（1010）面上的CO分子轨道对称性

用同步辐射角分辨紫外光电子谱对CO与Cs在Ru(1010）面上共吸附的研究结果表明：由于Cs的强烈影响，CO的分子轨道重新排列。对应清洁表面上CO分子的（5σ＋1π）轨道的7．5eV谱峰分裂成两个，分别处于6．3和7．8eV，6．3eV谱峰关于一个垂直于Ru(1010)面面平行于＜0001＞晶向的镜像面反对称性。     

Novillo托卡马克辉光放电等离子体化学中的电子能量研究

本文给出了Novillo托卡马克辉光清洗放电氢等离子体中电子湿度，密度及等离子体电位的评估，目的是研究能从真空容器除去杂质，且避免仍能附着于其内壁上的其它化学化合物形成的等离子体条件。放电是在功能密度在100－900W.m^-2范围内，压强在0．07－0．2mbar范围内的情况下通过2个阳极和1个阴极完成的，等离子体参数是用朗缪尔探针得到的，结果表明：电子温度处于3－10eV范围内，电子密度约为10^8-10^9cm^-3和等离子体电位在10－18V范围内，对于在Novillo托卡马克中发现的大多数杂质，电子能量在离解能量范围内。     

K3C60光电离截面振荡

对K3±δC60多晶薄膜进行了同步辐射光电子谱研究。入射光子能量为17－86cV。实验发现K3±δC60光电子谱的HOMO－1，HOMO及LUMO等导出能带的谱峰强度均随入射光子能量的增加而呈现振荡的性质，与纯C60的光电子谱峰随入射光子能量变化的趋势相似。结果C60分子独特的笼状几何结构，认为其电离截面的变化是由于K3±δC60的末态电子在C60分子笼内形成球状驻波引起的。以驻波的边界条件为基础进行理论计算，得到的电离截面极小值对应的光子能量与实验得到的结果符合良好。     

铀矿γ能谱测井多核素定量特征能量选择最优化计算——基于特定尺寸LaBr3（Ce）单晶的钻孔γ谱探测

采用新型LaBr3(Ce)探测器的铀矿γ能谱测井可实现天然产状下对铀等多核素的直接定量。为了选择探测效果最优的特征能量,选定的Φ1.5×2英寸LaBr3(Ce)单晶对备选特征能量光子的探测能否获得较高的相对计数率是一个重要指标。此外,还要考虑是否存在重峰情况及受康普顿散射谱的影响程度。基于此,建立计算相对计数率的数学模型以及与实际钻孔探测条件一致的峰探测效率数值模拟计算模型,计算备选各特征能量的峰探测效率,进而求出可表征各分支相对计数率的指标,通过比较并结合实测仪器谱,分别选出了在该探测条件下对铀组、镭组和钍系核素定量分析最合适的特征能量。     

用RHF在HT-6B托卡马克上研究等离子体的约束和锯齿振荡行为

给出了HT-6B托卡马克上的共振螺旋场(RHF)对等离子体的约束和锯齿振荡行为的影响的实验结果。RHF使电子热导减小、电子温度分布变宽、等离子体密度增加并增强了杂质辐射,同时使锯齿振荡增强(包括锯齿幅度、周期、上升率及反相半径)和m=2、3、4的MHD不稳定性被抑制。实验结果表明RHF使放电进入一个新的放电状态。     

用RHF在HT-6B托卡马克上研究等离子体的约束和锯齿振荡行为

给出了HT-6B托卡马克上的共振螺旋场(RHF)对等离子体的约束和锯齿振荡行为的影响的实验结果。RHF使电子热导减小、电子温度分布变宽、等离子体密度增加并增强了杂质辐射,同时使锯齿振荡增强(包括锯齿幅度、周期、上升率及反相半径)和m=2、3、4的MHD不稳定性被抑制。实验结果表明RHF使放电进入一个新的放电状态。     

O2在UC(001)表面吸附的第一性原理研究

本文使用GGA+U方法研究了O₂在UC(001)表面的吸附、解离过程。结果表明：U_eff=1.5 eV能很好地再现晶格常数a和内聚能E_coh的实验结果;经过离子弛豫,最表面的两个原子层出现分层现象,各自形成两个亚层;O₂分子的吸附构型对吸附过程影响较大,吸附能在2.21～8.55 eV之间变化。通过Bader电荷、差分电荷和态密度分析,可确定O₂分子的解离活化机理为U的5f/6d电子转移至O₂的π2p和π*2p轨道。     

Synthesis and Characteristics of Diamond-like Carbon Films Deposited on Quartz Substrate

Diamond-like carbon (DLC) fihns are deposited on quartz substrate using pure CH4 in the surface wave plasma equipment. A direct current negative bias up to -90 V is applied to the substrate to investigate the bias effect on the film characteristics. Deposited films are characterized by Raman spectroscopy, infrared (IR) and ultraviolet-visible absorption techniques. There are two broad Raman peaks around 1340 cm^-1 and 1600 cm^-1 and the first one has a greater sp^3 component with an increased bias. Infrared spectroscopy has three sp^3 C-H modes at 2852 cm^-1, 2926 cm^-1 and 2962 cm^-1, respectively and also shows an intensity increase with the negative bias. Optical band gap is calculated from the ultraviolet-visible absorption spectroscopy and the increased values with negative bias and deposition time are obtained. After a thermal anneal at about 500℃ for an hour to the film deposited under the bias of-90 V, we get an almost unchanged Raman spectrum and a peak intensity-reduced IR signal, which indicates a reduced H-content in the film. Meanwhile the optical band gap changed from 0.85 eV to 1.5 eV.     

Intense Yellow Photoluminescence from Silicon Oxynitride Films Prepared by Dual Ion Beam Sputtering

In this work, results on the study of the structure and photoluminescence (PL) properties of SiOxNy thin films are presented. The films were deposited at room temperature using a dual-ion-beam co-sputtering system. The XRD and TEM results show that the deposited films have an amorphous structure. In the XPS result, we find N 1 s spectra consist of one symmetric single peak at 397.8 eV, indicating that the nitrogen atoms are mainly bonded to silicon. It is in agreement to the result of FTIR. In SiOxNy films, an intense single PL peak at 590 nm is observed. Furthermore, with the increase of the N content in the SiOxNy films, the intensity of the PL peak at 590 nm increases a lot. The PL peak of 590 nm is suggested to originate from N-related defects.     

H原子在γ-U(100)表面吸附与扩散的密度泛函研究

采用密度泛函理论方法研究了H原子在γ-U(100)表面的吸附和扩散。结果表明：H原子在γ-U(100)表面的最佳吸附位依次为穴位、桥位和顶位,吸附能分别为2.696、2.597和2.017 eV;H原子在γ-U中的最佳间隙位为四面体间隙,其次是八面体间隙,吸附能分别为1.534 eV和0.991 eV;H原子在铀表面以及近表面层的不同吸附位之间的扩散需克服不同的势垒,相比于间隙位,H原子更倾向于在γ-U(100)表面吸附聚集。     

坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附热力学研究

采用静态吸附法研究了坡缕石对水溶液中Sr(Ⅱ)的吸附热力学特征,并考察了时间、溶液pH值和离子强度对吸附效果的影响。结果表明：Sr(Ⅱ)在坡缕石上的吸附受pH值和离子强度的影响明显;坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附主要通过表面络合和离子交换进行;吸附过程符合Lagergren准二级速率方程;吸附等温线符合Freundlich和D-R模型,升高温度有利于吸附反应的进行;热力学参数ΔH°、ΔS°和ΔG°的计算结果表明,坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附是自发进行的吸热反应。     

铯在钨(110)表面吸附行为的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了铯原子在钨(110)表面上的吸附行为。计算结果表明,通过原子数之比定义的最大单层铯原子吸附率为0.4,铯原子的吸附位置随吸附率的增加而变化。铯原子吸附率为0.25时,最可能的吸附位置是长桥,而铯原子吸附率达0.4时,铯原子在钨(110)表面形成完整的单原子层,并呈现-ABA′B′-结构形式。随铯原子吸附率的增加,表面功函数先减小后增大,最终稳定在2.134 eV,其中最小值1.524 eV出现在吸附率为0.25时,该最小值低于纯铯(110)表面的功函数。偶极子模型和分态密度计算结果表明,铯原子向钨基体表面的电子转移机制和铯原子电子能量分布的变化是造成表面功函数降低的原因。     

Si原子在CeO2(111)表面吸附与迁移的第一性原理研究

为探究Si原子在CeO₂(111)表面吸附的微观行为,采用第一性原理的方法研究了Si原子在CeO₂(111)表面的吸附作用、电子结构和迁移过程,计算了Si原子在CeO₂(111)表面的吸附能,最稳定及次稳定吸附位置的电子态密度与电荷密度分布、迁移激活能。计算结果表明：Si原子最易吸附于基底表层的O原子上,其中O桥位（O_bri）吸附作用最强,O顶位（O_t）和O三度位（O_h）吸附强度次之。Si原子仅对其最邻近的表层O原子结构影响较大,这与Si原子及其最邻近的O原子间电荷密度重叠程度增强的结果一致。Si原子最易围绕着O_t位从O_bri位向O_h位迁移,迁移所需激活能为0.849 eV。     

磁性氧化石墨烯/β-环糊精复合材料对U（Ⅵ）的吸附性能及机理

采用原位共沉淀法制备了磁性氧化石墨烯/β-环糊精（MGO/CD）复合材料。通过静态吸附实验,考察了pH值、MGO/CD用量、反应时间以及U(Ⅵ)初始浓度等因素对MGO/CD吸附U(Ⅵ)效果的影响。结果表明,最佳pH=6,吸附平衡时间为5 h。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程,30 ℃时最大吸附容量为322.6 mg/g。MGO/CD吸附U(Ⅵ)是自发的吸热反应。SEM、FT-IR和XRD分析结果表明,MGO/CD表面粗糙,凹凸不平,羟基、羰基和环氧基是U(Ⅵ)的主要结合位点。解吸实验结果表明,经4次吸附解吸循环实验后,MGO/CD的吸附率仍大于95%。     

Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)材料的制备及其对铀的吸附性能北大核心CSCD

为设计一种对U(Ⅵ)具有较高吸附容量和较高选择性的吸附材料,采用石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与磷酸二氢铵作为原料,通过热共聚法制备P-C_(3)N_(4),再利用磷酸氢二钠与硝酸银通过原位共沉淀法制备Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料。吸附实验结果表明,Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料在室温下对U(Ⅵ)的吸附容量达到524.6 mg/g;在溶液中同时存在Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Sr^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)和Co^(2+)等竞争离子时,对U(Ⅵ)的吸附分配系数达到6.13×10^(3)mL/g。XPS分析结果表明,Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料中的含N和含P官能团可能参与U(Ⅵ)吸附过程。因此,Ag_(3)PO_(4)/P-C_(3)N_(4)复合吸附材料是一种对U(Ⅵ)具有较高吸附容量和较高选择性的吸附材料。     

Motion and conversion energies of ad-atom, di-adatom and tri-adatoms on copper (0 0 1) surface

Beginning of epitaxial growth of vapor deposition on (0 0 1) surface has been studied by use of molecular dynamics. The activation energies of motion and conversion have been calculated using an embedded atom potential at all temperatures. The activation energy of the motion of an ad-atom on (0 0 1) of copper is calculated to be 0.48 eV. The activation energy of dissociation in the direction of a di-adatom is 0.83 eV, and 0.55 eV from the nearest neighbor to the next nearest neighbor. Tri-adatoms are classified by the angle between the two bonds in the ad-atoms and the lengths of the two bonds. The conversion energies of tri-adatoms have also been calculated. The activation energy for the motion of an ad-atom on (0 0 1) is much higher than those corresponding values of the motion on (1 1 1) planes.