Extracting the Mechanical Properties of 1D Nanostructures from Nanoindentation

<正>The so-called one dimensional(1D) nanostructures or wirelike nanoentities,such as nanowire(NW),nanotube(NT),and nanobelt(NB) have attracted much interest in scientific community because of their remarkable mechanical,electrical,thermal properties and potential applications in wide variety of devices.The mechanical failure of 1D nanostructures can lead to the malfunction or even failure of entire device and 1D nanostructures may also have size-dependent properties. Therefore,an accurate measurement of their mechanical properties is of

K418与42CrMo异种金属激光焊接接头组织演变规律

研究了额定功率为3kW的Nb:YAG激光焊接K418与42CrMo异种金属,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)分析了焊缝接头组织和成分。结果表明,焊缝与母材交界组织为具有一定方向的枝晶组织,焊缝中心为等轴晶。由于激光焊接熔池的非平衡凝固,焊缝枝晶间弥散分布着颗粒状的Laves相、针状的MC碳化物和8字形的γ′。Laves相具有熔点低、硬和脆的特点,在焊缝区域常成为裂纹萌生和扩展的地方。为了提高焊缝的力学性能,需要优化工艺参数,抑制Laves的形成。

一种低活化铁素体/ 马氏体钢的高能重离子辐照效应研究

Low-activation Ferritic/Martensitic steels are a kind of important structural materials candidate to the application in advanced nuclear energy systems.Possible degradation of properties and even failure in the condition of high-temperature and high helium production due to energetic neutron irradiation in a fusion reactor is a major concern with the application of this kind of materials.In the present work microstructural evolution in a 9Cr Ferritic/Martensitic steel(T92B) irradiated with 122 MeV 20Ne ions...中文摘要：低活化的铁素体/马氏体钢是先进核能装置(如聚变堆)的重要候选结构材料。在聚变堆实际工作环境下,由于高温和高氦产生率引起的材料失效是这类材料面临的一个重要问题。本项研究以兰州重离子加速器(HIRFL)提供的中能惰性气体离子束(20Ne,122 MeV)作为模拟辐照条件,借助透射电子显微镜,研究了一种低活化的9Cr铁素体/马氏体钢(T92B)组织结构的变化和辐照肿胀。实验结果表明,高温下当材料中晶格原子的撞出损伤和惰性气体原子沉积浓度超过一定限值时,材料内部形成高浓度的空洞,并且空洞肿胀率显著依赖于辐照温度和剂量;在马氏体板条界面及其它晶界处空洞趋于优先形成,并且在晶界交汇处呈加速生长。基于氦泡的形核生长与空洞肿胀的经典模型探讨了在不同辐照条件(He离子、Ne离子、Fe/He离子双束、快中子、Ni离子)下铁素体/马氏体钢中肿胀率数据的关联。

~(239)Pa的鉴别及其特性

利用60 MeV/u18O离子束轰击天然铀靶,经多核子转移反应生成重丰中子核素239Pa。用放射化学方法从被照射的靶中分离出镤。借助于239Pa和它的子体239U的γ射线观测和分析,鉴别了239Pa,测得239Pa的半衰期为(106±30)min。长寿命同位素,如232Th和238U,可给出一个测定核合成持续时间的可能性,而中等寿命同位素,如235U,则可给出有关产生函数时间历史的信息。总地说来,通过232Th/238U2、35U/238U或244Pu/238U的比率,用公式NA(Δ)/NB(Δ)=(PA/PB)f(λA,λB,S0,λR,Δ)便可推导出宇宙年龄。由239Pa的衰变途径,可简单叙述239Pa的异常长的半衰期对于宇宙年龄估计的影响。

利用多重示踪技术研究正常鼠和肿瘤鼠的微量元素代谢(英文)

利用25 MeV/u40Ar +Se中能重离子核反应,制备包含24种元素在内的多重示踪剂,通过对元素γ谱的分析,研究了正常鼠和肿瘤鼠体内微量元素的分布及代谢。Mg,Sr, Ga, As,Sc, V, Cr, Mo, Co,Fe, Y,Zr, Nb和Ru等元素在肿瘤鼠的粪便和尿液中的排泄时间与正常鼠不同。肿瘤鼠与正常鼠相比,Na, Mn,Fe和Co的排泄变化较大,肿瘤鼠的排泄率较正常鼠高;而Ca, Y,Zr和Mo的排泄率肿瘤鼠则较正常鼠低;在正常鼠脏器、组织和血液样品中测出了Na,Rb,Ga,Sc, As,Zn, V,Cr, Mn,Co,Fe、Y,Zr, Tc, Ru, Ag和In等17种元素,肿瘤鼠检测出了除Zn和As之外的其它15种元素。几乎所有的元素在正常鼠中的吸收均比肿瘤鼠高。大部分元素分布在肝、肾和毛皮以及实体瘤中,而Fe和Na在肿瘤组织则没有检测到。

毛细管式的靶-离子源系统在线实验研究

讨论了在线同位素分离器使用激光离子源的必要性 ,分析研究了毛细管式激光离子源对电离器的要求及热毛细管电离器的工作原理 ,并给出了在线实验的结果 .为了在较低温度下形成等离子体鞘势和降低热电离效率 ,采用了低电子逸出功的耐高温材料Nb作毛细管材料 .在线实验获得成功 ,使用毛细管式的靶 -离子源的在线同位素分离器的总效率约达 0 2 % ,满足了激光离子源电离器和靶室的工作要求

Void swelling in a 9Cr ferritic/martensitic steel irradiated with energetic Ne-ions at elevated temperatures

In this work the void swelling behavior of a 9Cr ferritic/martensitic steel irradiated with energetic Ne-ions is studied. Specimens of Grade 92 steel (a 9%Cr ferritic/martensitic steel) were subjected to an irradiation of Ne-20-ions (with 122 MeV) to successively increasing damage levels of 1, 5 and 10 dpa at a damage peak at 440 and 570 degrees C, respectively. And another specimen was irradiated at a temperature ramp condition (high flux condition) with the temperature increasing from 440 up to 630 degrees C during the irradiation. Cross-sectional microstructures were investigated with a transmission electron microscopy (TEM). A high concentration of cavities was observed in the peak damage region in the Grade 92 steel irradiated to 5 dpa, and higher doses. The concentration and mean size of the cavities showed a strong dependence on the dose and irradiation temperature. Enhanced growth of the cavities at the grain boundaries, especially at the grain boundary junctions, was observed. The void swelling behavior in similar 9Cr steels irradiated at different conditions are discussed by using a classic void formation theory. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

A study of the suppression of the high-temperature helium embrittlement in an oxide-particle dispersion strengthened alloy

In this paper, an investigation on the micro-structure of an Fe-base oxide-dispersion-strengthened (ODS) alloy irradiated with high-energy Ne-20 ions to different doses at a temperature around 0.5T(m) (T-m is the melting point of the alloy) is presented. Investigation with the transmission electron microscopy found that the accelerated growth of voids at grain-boundaries, which is usually a concern in conventional Fe-base alloys under conditions of inert-gas implantation, was not observed in the ODS alloy irradiated even to the highest dose (12000 at.ppm Ne). The reason is ascribed to the enhanced recombination of point defects and strong trapping of Ne atoms at the interfaces of the nano-scale oxide particles in grains. The study showed that ODS alloys have good resistance to the high-temperature inter-granular embrittlement due to inert-gas accumulation, exhibiting prominence of application in harsh situations of considerable helium production at elevated temperatures like in a fusion reactor.

Multi-phonon gamma-vibrational bands in odd-mass nuclei studied by triaxial projected shell model approach

Inspired by the recent experimental data [J.-G. Wang, et al., Phys. Lett. B 675 (2009) 420], we extend the triaxial projected shell model approach to study the gamma-band structure in odd-mass nuclei. As a first application of the new development, the gamma-vibrational structure of Nb-103 is investigated. It is demonstrated that the model describes the ground-state band and multi-phonon gamma-vibrations quite satisfactorily, supporting the interpretation of the data as one of the few experimentally-known examples of simultaneous occurrence of one- and two-gamma-phonon vibrational bands. This generalizes the well-known concept of the surface gamma-oscillation in deformed nuclei built on the ground-state in even-even systems to gamma-bands based on quasiparticle configurations in odd-mass systems. (c) 2010 Elsevier BM. All rights reserved.

高电荷态离子与固体表面作用的离子溅射和电子发射的实验研究

高电荷态离子与固体表面相互作用的研究是目前国际上广受关注的热点研究领域之一。本论文详细介绍了在兰州重离子加速器国家实验室ECR离子源上建成的高电荷态离子表面物理实验平台；着重叙述了在实验平台上完成的高电荷态离子在固体表面引起的离子溅射和电子发射的研究。我们用初动能Ek=216～720keV的高电荷态Pb36+离子和初动能为Ek=144～288keV的Arq+（q =11～16）离子以不同入射角度(Ψ＝15º～80º)作用于Nb、Si和SiO2表面，通过研究离子溅射产额与入射离子初动能、势能（电荷态）和入射角度的关系，得到了以下结论：离子溅射产额与炮弹离子的势能沉积和动能作用有关；对Ar离子，电荷态从11增加到16时，离子溅射产额是随之增长的。而对Pb36＋离子，表面离子溅射产额随入射离子初动能的变化关系跟核阻止能损随入射离子初动能的变化关系是一致的，离子溅射产额与核阻止能损是线性相关的。认为高电荷态引发的表面离子溅射过程是势能沉积作用与线性级联碰撞过程协同作用的结果。我们还测量了Heq+(q=1,2, Ek=12keV～48keV)，Neq+(q=2～8, Ek=18～192keV)，Arq+(q=3～12, Ek=72keV)离子垂直作用于Si, W, Au表面产生的电子发射产额。得到了纯粹势能电子发射产额与入射离子势能的定量关系，势能电子产额随入射离子势能的增加而线性增加，势能每增加1eV，单离子电子发射产额增加0.0088（以初动能为42keV的Neq+入射到W表面为例）。势能电子发射增量跟靶的性质有关，W表面对势能变化的响应最剧烈，其次是Si表面。通过引入纯粹动能电子产额与电子能损的比值B分析和研究了动能电子发射，随着入射离子原子序数和初动能的增加，B因子有缓慢降低的趋势；B因子与靶材料密切相关，Au靶的B因子明显大于Si靶和W靶；我们还首次把B因子的研究扩展到高电荷态离子领域，认为B因子与入射离子的势能（电荷态）无关

重离子辐照引起的金属/金属界面混合与相变研究

本论文用重离子在室温下辐照Fe/Cu(Si/Fe(10nm)/[Cu(2.5nm)/Fe(2.5nm)]8/Cu(5n m)、Si/Fe(10nm)/[Cu(4nm)/Fe(4nm)]5(8)/Cu(4nm)、Si/[Fe(10nm)/Cu(10nm)]5)和Fe/Nb(Si /[Fe(10nm)/Nb(4nm)/Fe(4nm)/Nb(4nm)]2/[Fe(4nm)/Nb(4nm)]4))金属多层膜样品，然后利用X射线衍射谱、俄歇电子元素深度剖析谱、透射电子显微镜和振动样品磁强计对样品进行分析。主要研究界面原子混合、相变现象及其与离子辐照参数之间的关系。 1. 室温下用400 keV Xe离子辐照Fe/Cu(Si/Fe(10nm)/[Cu(2.5nm)/Fe(2.5nm)]8/Cu (5nm)、Si/Fe(10nm)/[Cu(4nm)/Fe(4nm)]5/Cu(4nm))和Fe/Nb多层膜。结果显示：随着辐照量的增加，离子辐照引起了Fe/Cu多层膜中Fe与Cu原子的混合和Cu基fcc固溶体和Fe基bcc固溶体地出现；而在Fe/Nb多层膜中，离子辐照引起Fe与Nb原子的混合和FeNb固溶体和非晶态FeNb合金相的出现。随着样品的结构变化，样品的磁滞回线也发生了变化。 2. 室温下用2 MeV Xe离子辐照Fe/Cu和Fe/Nb多层膜。结果显示：随着辐照量的增加，首先发生Fe、Cu原子的偏析和界面锐化，接着发生混合，辐照量较大时形成Cu基fcc固溶体和Fe基bcc固溶体；而在Fe/Nb多层膜中，低辐照量辐照引起多层膜的界面锐化，高辐照量辐照引起Fe与Nb原子混合和FeNb固溶体和非晶态FeNb合金相的出现。随着样品的结构变化，样品的磁滞回线也发生了变化。 3. 室温下用2.03 GeV Kr离子辐照Fe/Cu和Fe/Nb多层膜。结果显示：对于Si/Fe(10nm)/[Cu(4nm)/Fe(4nm)]5/Cu(4nm)多层膜，辐照量为1.0×1013ions/cm2时，发生Fe、Cu原子的偏析和界面锐化；对于Si/[Fe(10nm)/Cu(10nm)]5多层膜，随着辐照量的增加，首先发生Fe、Cu原子的偏析和界面锐化，接着发生混合；对于Fe/Nb多层膜，低辐照量辐照引起多层膜的界面锐化，高辐照量辐照引起Fe与Nb原子混合。随着样品的结构变化，多层膜样品的磁滞回线也发生了变化。 4. 室温下用1.08 GeV Kr离子辐照Fe/Cu和Fe/Nb多层膜。结果显示：在Si/Fe(10nm)/[Cu(4nm)/Fe(4nm)]5/Cu(4nm)、Si/[Fe(10nm)/Cu(10nm)]5和Fe/Nb多层膜中，辐照引起Fe层与Cu（Nb）层混合。随着样品的结构变化，多层膜样品的磁滞回线也发生了变化。 最后，对重离子辐照引起多层膜界面原子混合及相变的机理进行了探讨

耗散反应激发函数中能量结构现象的机制研究

耗散反应激发函数中涨落的研究，是分析耗散反应系统时间演化和耗散过程的一个有效手段。本论文报道了114-120MeV~(27)Al+~(27)Al和102-108MeV~(19)F+~(93)Nb耗散反应激发函数的实验结果，通过关联函数分析关结合有关理论模型探讨了耗散反应截面特征涨落现象的物理根源。实验采用△E-E粒子鉴别方法和位置灵敏探测器对114-120MeV~(27)Al+~(27)Al和102-108MeV~(19)F+~(93)Nb反应产物进行电荷鉴别和角度分辩。各个出射道的激发函数中都观测到了涨落结构，运用涨落关联的统计理论方法对激发函数进行了系统地研究和分析，揭示出~(27)Al+~(27)Al和 ~(19)F+~(93)Nb耗散反应截面涨落区别于复合核截面涨落的一系列特征性质，如强烈的出射道关联、长程的能量关联和长程的角度关联。通过提取各不同出射道的能量相干宽度Γ，研究Γ与出射道的电荷数Z、出射角度θ的依赖关系，结果表明出射产物与入射弹核的差别越大所需的反应时间越长，质心系出射角度越大反应时间越长，表现出强烈的耗散系统随时间的弛豫特征。通过经典理论的计算和对激发函数的能量关联性质分析，研究了耗散碰撞过程中形成的中间双核系统随时间的演化过程。从实验的能量自关联函数中提取了中间双核系统的平均寿命(～10~(-21)s)和平均转动角速度(～10~(21)s~(-1))等物理信息，结果的比较还表明耗散反应的中间双核系统存在较大的角动量耗散和形状的改变。中间双核系统的转动对于不同出射道产物的寿命存在很大的影响，也是影响出射道之间关联、不同出射击角度之间关联的主要原因。通过基于“核分子”共振图象的能级部分重叠模型的分析，部分能级重叠和窄的角动量范围内的角动量相干是耗散反应截面中存在涨落的必要条件，进一步讨论并模拟了激发函数的涨落性质与上述两个因素之间的关系。通过驱动势分析了入射道对耗散反应激发函数中涨落结构的影响，在较轻的反应系统中，在很大的入射能范围内其激以函数中存在涨落现象，对于A > 120的重系统，则难于观测到反应截面中的涨落结构。

多丝正比室的研制与25 MeV/u 40Ar + 93Nb反应中轻粒子的发射时间测量

本论文共由两部分组成。第一部分描述了多丝正比室的研制过程。第二部分研究了中能区25MeV/u ~(40)Ar + ~(93)Nb反应中轻粒子发射时间的测量。本论文所研制的多丝正比室灵敏面积为5cm * 5cm。阳极丝由10μm的镀金钨丝组成，丝与丝之间的间距为0.5mm。工作气体为正庚烷，采用感应信号重心读出方法。调试了工作气压在25Torr左右、工作电压～1400v条件下多丝室的工作状态，结果表明该工作条件下，多丝正比室并未工作于正比状态下，须适当增加工作电压和工作气压才能得到较好的位置分辨。并且提出进一步的改进建议。第二部分利用小相对角度内的两粒子关联测量，研究了中能区25MeV/u ~(40)Ar + ~(93)Nb反应中高激发核衰变产生的轻粒子的发射时标。轻粒子发射时间随能量的变化很大，从低能粒子的约500fm/c变化至高能粒子的50fm/c，表明高能粒子来自于热核的早期发射，包含有前平衡发射的粒子，而低能粒子来自于平衡热核的发射。随着入射能的升高和激发能的增加，热核的寿命及其发射时标变短。轻粒子时空演化表明，发射源的核物质密度对轻粒子关联函数的影响较大，尤其是对于发射时间较(τ ≤ 100fm/c)的高能粒子的关联函数，这一影响随着粒子能量降低而减弱。在发射时间较长(τ ≤ 200fm/c)时，这种影响几乎消失。另外随着实验室系角度的增加，平衡发射成分增加，相应地提取的轻粒子的发射时间变长。