100keV Ar~+、Ne~+轰击铜靶所产生的溅射原子角分布与离子入射角的关系

在40°和70°斜入射条件下,用100keV Ar~+、Ne~+轰击铜靶,Ar~+所产生的溅射原子角分布的溅射优先方向分别位于表面法线的两侧,溅射原子角分布对于表面法线明显不对称;而Ne~+所对应的溅射优先方向都位于表面法线方向,且溅射原子角分布对于表面法线是对称的。用级联碰撞理论分析了所得到的实验结果,并比较了Ar~+和Ne~+溅射机制上的不同。     

27keV Ar~+斜入射时的Cu-Au合金溅射实验角分布

用27keV Ar~+分别在垂直和倾斜入射情况下,轰击了Cu-Au(30wt％)合金样品,测量了Cu和Au原子的溅射角分布。角分布是用卢瑟福背散射(RBS)技术分析Al捕获膜上的Cu-Au沉积成分而定量得到的。结果表明:(1)在Ar~+倾斜(θ=40°)入射时,Cu原子择优发射,且程度比垂直入射(θ_r=O°)时增强:(2)倾斜入射时,Cu原子的角分布显示出在接近于样品表面法线方向的发射角范围内(θ<45°),发射机率比垂直入射时减小。     

Ar离子轰击Ag靶的溅射角分布

本文描述了用溅射粒子捕集器和Rutherford背散射分析测定溅射粒子角分布的实验方法。给出了100keV Ar~+在入射角分别为0°、30°、50°和80°时轰击Ag靶的溅射角分布。角分布偏离余弦形状,有前倾趋势。溅射产额随入射角增大而迅速增加。由50keV Ar~+垂直入射Ag的溅射角分布计算出的总溅射产额为16.8±2.4~(atoms)/Ar~+。实验结果与理论值进行了比较,并作了定性分析。     

磁控溅射法制备金/钆柱腔工艺研究

采用直流磁控溅射方法制备金/钆(Au/Gd)多层膜,并研究不同制备参数对多层膜结构与性能的影响。溅射压强高于1Pa时,Au膜与Gd膜的沉积速率均随溅射压强的增大而下降;在较低溅射气压下,随着溅射气压的降低,金膜与钆膜的均方根粗糙度有所减小;随着溅射功率的减小,金/钆多层膜的周期性结构变好,界面更为清晰。本工作制备了不同原子比的金/钆膜柱腔,探讨了有关柱腔成型的解决方法。     

溅射原子角分布的同位素效应

本文报道了用50keV Ar~+离子在垂直入射情况下对Cu元素进行溅射的实验。研究了作为发射角函数的同位素富集行为。结果表明,较轻的同位素无富集,而较重的同位素在从～5°到80°发射角范围内都是富集的。     

离子束混合提高耐热钢抗高温氧化性能研究

耐热钢4Cr9Si2试样上溅射沉积60nm左右的Si_3N_4或Si薄层,然后用120keV的N_2~+或Ar~+束轰击。氧化动力学曲线测量及扫描电镜观察表明,离子束混合使耐热钢的抗高温氧化性能有明显的提高。离子束混合同时也延长了汽车车灯玻璃耐热钢成型模具的使用寿命。并用TEM,AES,XPS及Monte-Carlo模拟法进行了分析。     

关于Cu-Au合金溅射机制的研究

本文报导了用热中子活化分析法测量在不同剂量Ar~+离子轰击下Cu-Au合金的溅射产额     

离子源及厚靶参数对氘氚反应中子源中子产额的影响

用厚靶氘氚(D-T)反应中子产额的计算方法模拟计算了入射氘离子能量为120 keV时D-T中子源的中子产额。研究了氘离子源产生的束流中单原子氘离子(D+)及双原子氘离子(D2+)比例对中子产额的影响。结果表明,提高D+比例,同时降低D2+比例将有效提高中子产额。另外还研究了不同靶膜材料及组分引起的中子产额变化。表明中子产额与靶膜中氚的含量成正比,与靶膜元素的原子质量成反比。同时分析讨论了离子源品质及靶参数对中子源整体性能的影响,得出离子源束流品质的提高对中子源整体的设计至关重要。最后,模拟计算了靶膜表面有氧化层情况下中子产额的变化,并与实验结果作了对比。在此基础上提出了一种新的靶设计方案,并对其物理可行性进行了研究。     

沟道效应及其应用

沟道效应,亦称方向效应。在非晶体中,原子排列是无序的,所以具有一定能量的离子沿不同方向射入靶时,它的背向散射产额各向同性。但在单晶靶中,由于原子是有规则地按晶格点阵排列,从晶轴方向看,密集地排列着一列列原子列,且具有一定的对称性,所以当具有一定能量的离子从不同方向入射到单晶靶上时,由于入射离子与原子列上的原子作用情况不同,其背向散射产额不再是各向同性的了。当离子沿着晶轴方向入射时,只要离子入射方向与晶轴偏离的角度ψ足够小,离子就会在原子列对入射离子形成的屏蔽鞘里近似于成连续曲线前进,而不被散射出来,最后被阻止在晶体中。当上面的ψ角增大到某一角度ψ_c时,入射离子的背散射产额就会突然增加,如图1所示。这种入射离子在单晶靶上的背散射产额随入射角度而变化的现象,称沟道效应。原子列形成的通道称沟道。ψ_c称为临界角。     

O-离子单电子解离过程的研究

采用交叉束方法，利用兰州大学串列加速器的负离子源提供的4—19kev的O^-与惰性气体靶原子He、Ne、Ar碰撞，通过静电偏转和位置灵敏探测器区分碰撞后中性粒子束和负离子束，测量了不同碰撞系统的中性粒子计数与相应入射负离子计数的比值R（E），讨论了R（E）与入射负离子能量E和靶原子种类的依赖关系。     

袖珍溅射PIG离子源

本文描述一个袖珍端引出溅射PIG离子源。它用SmCo永久磁钢来产生源的约束场。该源既可以产生气体离子,也可以通过阴极溅射,产生相应金属离子。用该源通常可获得Ar~+500—680μA,Ar~(2+)～150μA;当用BF_3做放电气体时,可得B_(11)~+100—130μA,放电功率约为30W。当用Ar做辅助气体时,在30—50W的弧功率下,可得锆、铁、铝等金属离子70多μA;钽离子50—60μA;钛、钼等金属离子30多μA。两个电荷态的金属离子通常约为一个电荷态金属离子的1/2—1/5。     

27keV Ar~+离子溅射Cu和CuAu靶时Cu的同位素分馏研究

本文报道了27keV Ar~+离子分别轰击Cu元素靶和CuAu合金靶时溅射Cu原子的同位素(~(63)Cu和~(65)Cu)分馏测量结果,发现:(1)对Cu元素靶,同位素分馏δ_f(~(63)Cu,~(65)Cu)=(62±27)‰,而对Cu-Au合金靶,δ_f=(5.9±1.6)‰;(2)δ_f(~(63)Cu,~(65)Cu)随发射角θ的变化对两者靶而言趋势是相似的,但在CuAu合金靶情况下,当θ≤40°时,δ_f((63)Cu,~(65)Cu)为负值。     

Cu－37at％ Ag共晶合金的离子溅射研究

侧重研究了入射Ａｒ＋离子不同剂量轰击时表面微形貌和溅射原子角分布之间的关联，并建议用“元素按靶点表面微形貌特征局域富集模型”来解释溅射原子角分布形状以及择优溅射曲线的变化；发现其结果与实验相符合。     

中子管靶材料对中子输出和溅射产额的影响

中子管的中子产额和寿命受靶性能影响,利用SRIM(The Stopping and Range of Ions in Matter)2008模拟计算不同束流和高压条件下钛靶的中子产额,并与3He中子监测仪测量结果进行比较,实验和模拟结果符合较好。模拟计算不同能量氘离子在不同含量的钪钛、钼钛、铌钛三种合金的中子输出和溅射产额。结果表明:入射离子能量为120 keV、合金比例为0.2的钪钛合金中子产额最高,模拟值可达1.24×10~9 s~(-1);合金比例为0.6的钪钛合金,金属原子和氚原子溅射产额较低;与钼钛和铌钛两种合金相比,钪钛合金的中子输出高,而溅射产额低。     

离子束ns脉冲测量用可变栅距同轴靶

本文讨论了影响同轴靶响应的诸因素以及在离子束ns脉冲测量用同轴靶的设计中的主要问题。在此基础上制成了一个具有可变栅距结构的同轴靶。该靶适用于速度在宽范围内变化的各种离子,曾成功地用于测量β=v/c值低至6.5×10~(-4)的Ar~(+)束脉冲。该靶同轴结构的上升时间约为0.2 ns,曾用其观测到半高宽约为1ns的质子束脉冲。     

磁控溅射制备纳米厚度连续金膜

研究了磁控溅射工艺参数对Au膜生长速率、表面粗糙度和微观结构的影响。结果表明:当溅射功率低于200W时,溅射功率对薄膜表面粗糙度、微观结构的影响不明显。标定了溅射功率为20W条件下的Au膜生长速率,观察了Au的生长过程,在Si基底沉积的Au为岛状(Volver-Weber)生长模式,Au膜厚度为8nm时,薄膜开始连续。晶粒尺寸与薄膜厚度的关系研究结果表明:在生长初期,晶粒尺寸随厚度线性增大;随后,晶粒尺寸增速变缓,直至停滞;趋于70nm时,新晶粒形成取代晶粒长大。     

低能Ar离子束辅助沉积Ag(111)薄膜

采用低能Ar离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)基底上制备Ag膜。实验发现,用Ar离子束溅射沉积的Ag膜呈(111)择优取向。若在溅射沉积Ag膜的同时,用能量为500eV的Ar离子束沿衬底法线方向对Ag膜进行辅助轰击,当离子/原子到达比为0.06时,Ag膜呈(111)择优取向;当离子/原子到达比增大到0.18时,Ag膜呈(111)和(100)混合晶向。若Ar离子的入射角为35.26°,离子/原子到达比为0.06时,Ag膜呈(111)择优取向;当离子/原子比增大到0.18时,Ag膜呈(111)和微弱的(100)混合晶向。若Ar离子的入射角为54.7°,离子/原子到达比为0.06时,沉积的Ag膜呈很强的(111)择优取向。     

关于Cu-Au合金溅射机制的研究

本文报道了用热中子活化法测量Cu-Au合金在80keV Ar~+离子不同剂量轰击下的部分溅射产额比S_Cu/S_Au,并用卢瑟福背散射(RBS)技术分析样品中元素的反冲以及表面层成分的相对变化,从而研究了元素择优溅射对表面层变化所起的作用。     

MC法模拟质子治疗中靶区定位

本文利用MCNPX程序模拟了质子束入射靶区的输运过程。通过~(16)O(p,α~(13)N、~(13)N的β~+衰变、e~++e~-→2γ,得到湮灭光子分布,确定靶区位置与Bragg峰深度的关系。模拟结果显示,能量为60MeV~150 MeV的质子入射肌肉组织模体时,湮灭光子通量下降梯度最大的位置为Bragg峰位置,位置偏差2%;当90 MeV质子入射含GTV(肿瘤靶区)的肌肉组织模体时,Bragg峰位置发生移动,此时湮灭光子通量下降梯度最大的位置与Bragg峰位置相同,位置偏差1%。利用MC法确定靶区位置,更接近理想位置。     

高电荷态离子Ar13+轰击Mo金属表面形成靶原子X射线谱测量

本工作实验研究低能高电荷态Ar¹³⁺离子与金属Mo表面作用过程中Mo原子受激发射X射线和X射线强度随入射能量的变化。实验结果表明，低速高电荷离子与金属表面原子相互作用可有效地激发靶原子或靶离子内壳层电子而发射X射线。