类钴氙离子入射Ni表面激发的红外光谱线和X射线谱

当高电荷态类钴氙离子(cobaltlike-Xe,Xe27+)入射金属Ni表面过程中,共振电子俘获释放势能完成中性化,形成多激发态的Xe原子,其外壳层电子退激辐射红外光谱线.入射离子特殊的势能释放方式、离子动能和金属表面引起离子增益的能量在极短的时间(飞秒量级)沉积靶平方纳米尺度的空间范围,引起靶表面原子激发和电离,形成复杂组态之间的跃迁,特别是偶极禁戒跃迁(电四极跃迁、磁偶极跃)和X射线发射.单离子X射线产额随入射离子的动能增加而增加.

快重离子辐照引起Ni/SiO_2界面原子混合及相变研究

在室温下用308 MeV的Xe离子和853 MeV的Pb离子辐照Ni/Si O2样品,用卢瑟福背散射和X射线衍射技术对样品进行了分析。通过分析Ni/SiO2样品中元素成分分布和结构随离子辐照剂量和电子能损的变化,探索了离子辐照在Ni/SiO2样品中引起的界面原子混合与结构相变现象。实验结果显示,Xe和Pb离子辐照均能引起明显的Ni原子向SiO2基体的扩散并导致界面附近Ni,Si和O原子的混合。实验观测到低剂量Xe离子辐照可产生NiSi2相,而高剂量Xe离子辐照则导致了Ni3Si和Ni O相的形成。根据热峰模型,Ni原子的扩散和新相的形成可能由沿离子入射路径强电子激发引起的瞬间热峰过程驱动。

C_(60)薄膜在快重离子辐照下的结构稳定性研究

用傅立叶变换红外光谱、X射线衍射谱、X射线光电子谱和拉曼散射技术分析了能量为GeV量级的S、Fe、Xe、和U离子,以及120keV的H离子在室温下辐照多层堆积C60薄膜的结构稳定性,即快重离子在C60薄膜中由高密度电子激发引起的效应,主要包括C60分子的聚合、分子结构的损伤、新的高温-高压相的形成和晶态向非晶态的转变。

高能重离子辐照制备SiOC复合材料的研究

用120keV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。

高能重离子辐照制备碳氮化合物材料研究

室温下,先用100—120keV的N离子注入类金刚石薄膜和石墨中,注入剂量5×1017至5×1018 cm-2,再用高能Xe、U、C60离子分别辐照注氮后的样品,然后用显微FTIR和Raman、XRD/XPS等手段进行分析表征,研究了实验样品中由辐照引起的新化学键和新相的产生。实验结果显示,高能重离子辐照可在所有样品中产生大量的CN键,高N浓度和大密度能量沉积导致sp3/sp2键比率的增加以及形成α-和β-C3N4必需的N-sp3C键的量的增加。C60离子辐照在注氮石墨样品中引起了ta-C、N=sp2C和N-sp3C键的形成;而高能离子辐照在注氮类金刚石薄膜样品中产生了α-和β-C3N4晶态夹杂物,其尺寸在1.4—3.6nm之间。

快重离子在聚合物潜径迹中引起的损伤效应研究

在室温和真空环境下利用不同的快重离子(1.158GeV Fe56、1.755GeV Xe136及2.636GeV U238)对多层堆叠的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸脂(PC)和聚酰亚胺(PI)进行了辐照,结合X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)及紫外可见光谱测量技术,在较宽的电子能损(1.9-19.0 keV·nm-1)和注量范围(1×1010-6×1012 cm-2)研究了离子在不同聚合物潜径迹中引起的损伤过程,观测到了主要官能团的降解、炔基生成、非晶化及紫外吸收边缘的红移等现象随辐照注量及电子能损的变化趋势。通过对损伤过程的定量分析,应用径迹饱和模型假设,分别给出了Fe、Xe和U离子在不同电子能损下辐照PC时的平均非晶化径迹半径和炔基形成半径,并用热峰模型对实验结果进行了检验。

碳化硅中惰性气体离子辐照引起缺陷的研究

综述了有关碳化硅材料中惰性气体离子引起辐照缺陷研究的进展。包括借助多种方法对氦离子辐照的碳化硅中氦泡集团形成的剂量阈值的实验研究,基于过冷固体假设对氦泡阈值的理论解释,不同剂量氦泡的两种形态及其机理的研究,以及重惰性气体离子(Ne,Xe)辐照下缺陷演化的特点。

HIRFL-CSR实验环团簇内靶的首批测试实验

内靶装置是兰州重离子冷却储存环(HIRFL-CSR)实验环的一个重要的插入件,也是世界上第一个嵌入在重离子储存环中的内靶装置,它位于HIRFL-CSR实验环的一个直线段.团簇内靶具有传统外靶所不具备的一些优点,如高亮度、高精度和高灵敏度等.这些优点可使我们在内靶实验平台上进行一些高精度的物理实验.为满足不同物理实验的需求,内靶可以有两种工作模式:非极化靶运行模式和极化靶运行模式,用于为实验环内的物理实验提供厚度为1011~1013atoms/cm2的非极化靶和极化靶.团簇靶是属于非极化靶运行模式,它采用超声喷气和冷凝相结合的方法获得团簇粒子束,并在碰撞靶室中与环内束流相碰撞,未反应的团簇束被收集级抽走.团簇内靶可以提供靶密度约为2×1013atoms/cm2的Ne、Ar、Kr、Xe和N2、CH4等团簇束.目前已完成了团簇靶的现场安装和准直,并进行了真空达标、喷嘴冷却和稳定性等首批测试实验.本文主要介绍团簇靶的工作原理和首批测试实验结果.

用于高电荷态离子与表面相互作用研究的原子物理实验平台

在重离子加速器国家实验室ECR离子源上,成功组建了用于高电荷态离子与表面相互作用研究的原子物理实验平台;利用该实验平台,研究了用不同电荷态和不同速度的高电荷态离子与不同表面相互作用的可见光和X射线发射的情况,同时还研究了高电荷态Xe离子轰击晶体材料所引起的材料性质和表面结构变化的情况.

热峰模型在聚碳酸酯非晶化潜径迹中的应用

为了描述快重离子在聚合物中的潜径迹行为 ,用不同能量的快重离子 (1 15 8GeVFe56 ,1 75 5GeVXe1 36 及 2 6 36GeVU2 38)辐照叠层半结晶聚碳酸酯膜 (MakrofolKG型 ) ,结合x射线衍射测量技术 ,在较宽的电子能损 (1 9— 17 1keV nm)和离子注量 (5× 10 1 0 — 3× 10 1 2 cm- 2 )范围研究了离子在半结晶聚碳酸酯中引起的非晶化过程 .应用径迹饱和模型假设 (损伤过程只发生在面积为σ的柱形径迹内 ) ,分别给出了Fe,Xe和U离子在不同电子能损下辐照聚碳酸酯时的平均非晶化径迹半径 .用热峰模型对实验结果进行了检验 ,结果表明Szenes的热峰模型较好地描述了离子在聚合物中的潜径迹行为 .

提高在线同位素分离器分离效率的实验研究

描述了兰州在线同位素分离器的最新进展 .利用FEBIAD离子源 (受迫电子引起的弧放电源 )开展了中、低能在线实验 .在线同位素分离器的质量分辨本领达到 50 0— 70 0 ;Kr和Xe的离线分离总效率分别达到 3 1 %和 4 5% ;10 4In ,　10 4Ag,10 4Gd的在线分离总效率达到 1 %— 2 % ;Hg的在线分离总效率达到 5% .成功地实现了对In ,Ag,Gd ,Hg ,Rn ,At等一系列元素的同位素分离 .

FEBIAD离子源的新进展

描述了用于兰州在线同位素分离的FEBIAD靶 -离子源的改进、最新进展和结果。经过改进后 ,在线同位素分离器对Xe的分辨本领由原来的 360提高到 60 0 ,对199Hg的在线测量效率提高了一个数量级 ,并测出了Hg、At、Rn等元素的一系列放射性同位素产物及生成截面为 5×10 - 34 m2 的2 0 8Hg衰变的能量最高的一条γ线。

兰州在线同位素分离器的FEBIAD源研制

叙述了兰州近代物理研究所的在线同位素分离器FEBIAD源的设计原理、结构、运行状况及离线和在线调试结果。离线测定Kr和Xe的总效率分别为 3.1%和 4 .5% ,12 9Xe分辨本领达到36 0 ,离子源总离子束流小于 10 μA。在线测到截面为 10 - 2 8cm2 、寿命短至 1s的反应产物 ,在线测出10 4 In总效率达到 1.5%— 2 % ,10 4 Ag和10 4 Gd达到 1%。

An outlook of heavy ion driven plasma research at IMP-Lanzhou

Since the successful completion of the cooling storage ring (CSR) project in China at the end of 2007, high qualitative heavy ion beams with energy ranging from keV to GeV/u have been available at the Heavy Ion Research Facility at Lanzhou (HIRFL). More than 10(9) 1 GeVlu C6+ particles or 10(8) 235 MeV/u Xe particles can be stored in the CSR main-ring and extracted within hundred nano-seconds during the test running, the beam parameters will be improved in the coming years so that high energy density (HED) conditions could be achieved and investigated there. Recent scientific results from the experiments relevant to plasma research on HIRFL are summarized. Dense plasma research with intense heavy ion beams of CSR is proposed here.

高电荷态离子126Xeq+引起GaN表面形貌变化研究

用不同电荷态的126Xeq+离子（9≤q≤30）在室温下轰击GaN晶体表面，经原子力显微镜分析表明，当q>18，辐照区域由隆起转为显著的刻蚀.被轰击后的GaN晶体表面形貌主要取决于入射离子的电荷态.同时，样品表面形貌还与入射离子的剂量和入射角有关；在实验参数范围，与入射离子的初动能没有明显关系（180 keV≤Ek≤600 keV）.当入射离子的电荷态q=18，与样品表面法线成60°角倾斜入射和垂直表面入射时，样品的表面几乎没有变化，只是倾斜入射后有很微小的隆起；当q＜18时，样品表面膨胀隆起，粗糙度增强，倾斜入射时表面隆起比垂直入射时更明显，而且都有清晰的峰状分界区；当q＞18时，样品表面被蚀刻呈凹陷状，有明显的齿状刻痕，且侵蚀深度与离子剂量近似呈线性关系，倾斜入射时的刻蚀深度大于垂直入射时的刻蚀深度.