离子束辅助沉积铌提高铀的抗腐蚀性能研究

利用离子注入技术在铀表面进行了离子束辅助沉积铌和离子注入铌形成表面改性层，并对改性层的厚度、注入元素的分布进行俄歇电子能谱（AES）分析和表面相及结构的X射线衍射谱（XRD）分析，用电化学极化法测试抗腐蚀性能。结果表明：离子束辅助沉积表面改性层比离子注入表面改性层明显增厚，铀的耐蚀性得到进一步改善。最后讨论了注铌改性层耐蚀性提高的原因。     

动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜的X射线光电子能谱与俄歇电子能谱研究

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100 keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品.对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy,AES)的分析研究.发现Ar 离子束制备的氧化铬薄膜主要是Cr2O3化合物,而O 离子束制备的氧化铬薄膜含有其它价态的铬氧化物.Ar 离子束制备氧化铬薄膜的污染碳少于O 离子束制备.与O 离子束制备相比较,相同能量的Ar 离子束轰击更有利于提高沉积的Cr原子与周围O2的反应性;Ar 离子束制备的氧化铬薄膜过渡层的厚1/3左右,较厚的过渡层显示了制备的薄膜具有较好的附着力.     

IBAD和磁控溅射对银膜性能的影响

本文主要研究用离子束辅助沉积(IBAD)和磁控溅射不同沉积技术在9Cr18钢材上沉积软金属银固体润滑膜。用百格刀划格法、SEM和MS-T3000多功能摩擦磨损仪等测试方法测试沉积银膜与基材间的结合力、银膜的显微结构和摩擦磨损性能等。结果表明,与磁控溅射沉积技术相比,IBAD技术制备的银膜形成一层化学冶金结合与机械啮合结合的过渡层,可提高膜层与基材的结合力,增加膜层的耐磨性。     

溅射涂镀管内壁的装置

本文描述了用物理气相沉积涂镀管内壁的一个装置。离子束平行轴进入管内，并撞击在穿过管的圆锥溅射靶上。因而来自溅射靶的材料沉积在管壁上。用这个装置给钢管内壁涂上银，给钽管内壁涂上铂。后者有效地防止钽管与酸接触时变脆。     

钇离子束动态增强沉积氮化钛膜

在膜层上接收注入钇离子和沉积钛原子比例Y^ :Ti=1:2的条件下，采用钇离子束动态增强沉积方法，在纯铁等基体上制备氮化钛膜层试样。对试样予以电化学测试和AES、XRD分析。XRD结果未发现钇单质或氮化钇的衍射峰。载能金属离子的动态增强沉积作用产生了界面混合效果，形成较宽的过渡层。动态增强沉积试样比非增强沉积试样有更强的抗电化学腐蚀能力。     

~7Be和~7Li注入玉米种子的示踪研究

进行了用HI-13串列加速器产生的33MeV和14MeV~7Be放射性离子束照射玉米种子的研究,~7Be在种皮的沉积份额分别为58％和94.5％,在胚体中的沉积份额分别为42％和5.5％。按运动离子射程公式计算,14MeV的~7Be离子束在种子中的射程只有30μm左右,不能直接穿过75～135μm厚的种皮。事实说明离子注入种子有更复杂的机制。试验还用36MeV剂量为1.6×10~(15)离子/cm~2的~7Li离子束照射玉米种子,剥皮前后也都探测到了     

离子束增强沉积碳膜及其在抑制电子发射中的应用

栅电子发射是影响行波管工作性能和制约其使用寿命的主要因素。国内研制的导弹雷达制导用行波管因存在严重的栅电子发射现象,寿命只有70h,不能付诸军事应用。采用离子束增强沉积的方法在栅网表面沉积一层碳膜后,可有效地抑制栅电子发射,使行波管寿命超过了1000h,在军事和航天领域获得了成功应用。报导了低能离子束增强沉积类金刚石薄膜和高能离子束增强沉积类石墨碳膜的制备技术、结构性能及其在抑制栅电子发射中的应用和机理研究的结果。     

射频等离子体法在单晶硅衬底上形成的非晶碳膜及其性质

由离子和离子束技术形成的非晶碳膜具有良好的电绝缘性、对红外及可见光透明、硬度大、耐腐蚀等优良性质,可望在半导体器件、激光器件、太阳电池和材料保护等方面得到应用而受到重视。近年来很多作者先后报道了用未经质量分析的低能碳离子束直接沉积、离子束溅射沉积、离子镀、射频辉光放电离化碳氢化合物的等离子体沉积、经质量分析的低能碳离子束沉积等方法在单晶硅、玻璃、不锈钢等不同衬底上形成非晶碳膜的结果。碳膜的物理性质与沉积条件有密切关系,根据物理性质非晶碳膜大致可以分为三类,即导电、不透明的类石墨膜;绝缘、透明、质软的类聚合物膜;透明、绝缘、硬度大的类金刚石膜。     

离子束混合对铝合金腐蚀行为影响的阳极极化研究

用离子束一次混合、二次混合和氧化处理在LY11硬铝合金基体上形成防护层。在3％NaCl溶液中采用三电极动电位扫描法测定各试样的一次阳极极化和环形极化曲线,比较其自然腐蚀电位、点蚀击穿电位、保护电位、可能点蚀区宽度以及极化电流等电化学参数。发现离子束二次混合形成的富Cr新合金层远优于一次混合或氧化处理的防护层。用RBS分析获得混层合金元素的纵向分布,证明在二次混合情况下,Cr与基体产生了良好的混合。     

铀表面离子注入碳改性层抗腐蚀性研究

研究了碳在铀表面注入、梯度注入、反冲注入及离子束辅助沉积改性工艺。采用俄歇电子谱仪（AES）分析碳改性层沿深度方向的成分分布;采用X射线衍射仪（XRD）分析改性层的结构;通过动电位极化曲线、极限湿热腐蚀实验,比较腐蚀前后样品表面的形貌变化,对改性层抗腐蚀机理进行探索。研究结果表明：几种改性工艺均实现了碳离子在铀表面的注入或沉积,碳离子注入可在铀的表面形成碳化铀;45keV能量辅助轰击沉积碳、50keV能量及梯度能量碳离子注入改性层的抗腐蚀性能较优,先离子溅射沉积再碳离子辅助沉积形成的改性层的抗腐蚀性能最差。改性层腐蚀以点蚀为主,样品的腐蚀呈现在腐蚀点向基体和周围扩展,改性层致密无缺陷的区域则未发生腐蚀。     

Ti／Mo的离子束混合研究

采用Xe~+(300 keV)和Ar~+(90—120 keV)离子束,在室温下轰击双层型及多层膜样品,离子注量范围为1×10~(15)-1×10~(17)cm~(-2)。用俄歇电子能谱,X射线光电子能谱及卢瑟福背散射法分析成分的深度分布,并用透射电镜观察多层膜的结构。结果表明,体系中主要发生级联混合。对多层膜有Q∝φ1/2。而双层样品,则为Dt∝φ1/2。用Xe~+混合时,多层膜中部的混合显著多于两侧,与TRIM计算的能量沉积密度分布相符。多层膜混合后形成体心立方的β-Ti-Mo亚稳固溶体。碳、氧杂质对混合有显著的抑制作用,并在混合过程中重新分布。     

用~(16)O(α,α)~(16)O共振散射研究氧杂质对WSi_2形成及其性质的影响

用~(16)O(α,α)~(15)O共振散射在E_R=3.042MeV共振,分析样品中氧含量及浓度分布,研究了离子束混合引起的W-Si多层薄膜间的反应及形成的WSi_2薄膜性质与膜中氧杂质浓度的关系,氧的再分布与退火温度的关系。发现随着退火温度升高,氧朝表面扩散。形成硅化物时氧从硅化物中排出,并在表面和硅化物与单晶硅衬界面积累。在350℃下用As离子辐照时,含氧较低的样品直接形成六角WSi_2相,含氧较高的样品没有得到六角WSi_2相。含氧较少的样品,在离子束辐照下混合较均匀,形成的二硅化钨薄膜有较大的晶粒和较小的电阻。     

离子束辅助沉积TiCN多层膜的研究

利用离子束辅助沉积设备,通过特殊的工艺在45号钢和硅片上生长出具有不同结构的复合多层TiCN膜。通过冷场发射扫描电镜,观察到膜层呈多层晶态和非晶态的复合结构;检测到划痕仪划过的划痕十分平滑,显示出晶态和非晶态膜层与基底具有良好的结合力;用显微硬度计检测膜层的表面硬度,发现不同结构和不同成份的组合对硬度影响很大;在摩擦磨损试验机上进行干摩擦试验,结果表明膜层具有较低的摩擦系数。     

国产工业用电子加速器及离子束表面处理装置的研发与应用案例

S波段无损检测用电子直线加速器主要用于压力容器、石化等行业部件的无损检测。由于现场检测需求,开发了X波段电子直线加速器,其特点是灵活、轻便。北京机械工业自动化研究所（北自所）提供辐照电子加速器系统整体解决方案,包括加速器、传送线、生产管理系统、立体库以及厂房。电子帘加速器是北自所新研发的设备,目前包括两种型号,加速电压分别为200 kV、150 kV。离子束表面加工包括离子注入表面改性技术、磁过滤多弧离子镀膜技术与离子束辅助沉积镀膜技术,可在零部件的表层形成耐腐蚀、耐摩擦、防结冰、减少摩擦膜层,主要应用于轴承、空速管等航空领域。     

~7Be和~7Li注入玉米种子的示踪研究

进行了用HI-13串列加速器产生的33MeV和14MeV~7Be放射性离子束照射玉米种子的研究,~7Be在种皮的沉积份额分别为58％和94.5％,在胚体中的沉积份额分别为42％和5.5％。按运动离子射程公式计算,14MeV的~7Be离子束在种子中的射程只有30μm左右,不能直接穿过75～135μm厚的种皮。事实说明离子注入种子有更复杂的机制。试验还用36MeV剂量为1.6×10~(15)离子/cm~2的~7Li离子束照射玉米种子,剥皮前后也都探测到了~7Be离子的存在,~7Be在胚体中沉积份额达12％,用放射性自显影方法也证实了~7Be在种子内的存在。~7Be属于内靶核反应~1H(~7Li,~7Be]n的产物。~7Li束流是进行生物诱变研究的理想束流,它通量高,诱变机制不仅有能量、质量和电荷的作用,还有内靶核反应效应,预期有较高的诱变频率,有希望诱变出自然库中尚没有的突变体。     

Ar离子束致非晶Ti-Al和Fe-Al合金的形成

本文对室温下100keV Ar离子束注入到Ti-Al和Fe-Al两个二元系中几种成分的样品进行了研究。透射电镜、背散射分析和表面电阻测量被用于对多层膜离子束混合过程的分析。研究结果表明:Ti-Al二元系中能在很宽的成分范围内形成非晶相,而Fe-Al二元系中只有成分为Fe_(25)Al_(75)附近的样品中才观察到非晶相的形成。对这两个系统中的结果,本文进行了初步的讨论。     

离子束增强沉积法制备Mo2N和Mo2-xTixN薄膜及其结构与性能研究

分别采用氮离子束增强沉积和Ｎ－Ｔｉ离子束同步增强沉积工艺制备了Ｍｏ２Ｎ和Ｍｏ２－ｘＴｉｘＮ薄膜,用ＸＲＤ,ＴＥＭ、划痕和阳极极化方法研究了两者的结构与性能。     

290MeV/u ~9C离子束在液态水靶中输运的蒙特卡洛模拟

9C离子束是双重辐射源于在治疗肿瘤有明显优势。我们用蒙特卡洛程序FULKA模拟了290 MeV/u 9C离子束在水靶中的输运,研究其能量沉积、核碎片分布以及核碎片注量的深度分布,可为9C离子束肿瘤治疗剂量学提供参考。     

1.23 GeV Fe离子在C60薄膜中形成潜径迹的Raman谱分析

用能量为1.23GeV的快Fe离子辐照了多层堆叠的C60薄膜。用Raman散射技术分析了快Fe离子在C60薄膜中由强电子激发引起的效应，主要包括辐照引起C60分子的聚合及其高温、高压相（HTHP）的形成，和在高电子能损下C60晶体点阵位置上的C60分子向非晶碳的转变。由此演绎出了快Fe离子在C60薄膜中的损伤截面或潜径迹截面σ和潜径迹的半径心，及其随沉积在电子系统中的能量密度的变化而变化的规律。     

当前离子束研究与发展的课题

利用定向高能的离子束来改善材料的表面敏感性能已在全世界进行了几乎二十年了。在此期间，大量的改善性能的试验已在实验室里得到证实，而有些应用目前正寻求工业应用。目前氮离子注入使精密部件抗腐蚀，包括钛合金外科用的假肢和精选工具，就属于这些转向的研究和发展课题。通常称为离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）的离子束轰击连同物理气相沉积的混杂结合已成为一种有效的处理技术。它将离子束许多好的特性与常规的涂层技术相结合，例