中低能离子在微孔中输运过程的研究

发布时间：2020-04-27 22:45

【摘要】：本论文主要包含两部分:中能正离子在微孔膜中输运过程的研究和低能负离子在锥形玻璃管中输运过程的研究。1.为了得到中能区离子在绝缘微孔膜中导向和散射之间的竞争关系,我们测量了30keV的H~+入射倾斜角度为-1°和-2°的PC微孔膜的二维谱图、角度分布图、电荷态分布以及相对穿透率随时间的演化,发现对于30keV的H~+入射倾斜角度为-1°和-2°的PC微孔膜,出射的H~+束斑由两部分组成,沿微孔轴向方向出射的导向H~+束斑和沿入射束流方向的散射H~+束斑。随着微孔内沉积电荷的增加,沿微孔轴向方向出射的H~+的比例不断减少,沿入射束流方向出射的H~+的比例不断增加,即直接观察到中能区离子在绝缘微孔膜中导向和散射的演化关系。同时根据30keV的H~+在微孔中传输特性,建立了相应的理论模型,模拟30keV的H~+在微孔中的运动轨迹,首次得到了微孔内电势和电场的分布情况。理论计算结果和实验结果符合较好,30keV的H~+在微孔膜中主要作用机制为电荷斑辅助的表面以上的镜面散射行为。2.系统研究了负离子在不同倾斜角度的锥形玻璃管中的输运过程和温度效应对负离子在锥形玻璃管中输运特性的影响。利用2×1.7MV静电串列加速器的860型溅射离子源产生的16keV的C~-离子轰击不同倾斜角度的锥形玻璃管,当锥形玻璃管倾斜角度小于1°时,出射离子由三部分组成:核心区域(Core)、晕区C~0原子和C~-离子;当锥形玻璃管倾斜角大于1°时,出射离子由两部分组成:C~0原子和C~-离子。其中核心区域的中心角度在0度方向,C~0原子和C~-离子的出射中心角度与锥形玻璃管的倾斜角度相同;随着锥形玻璃管倾斜角度逐渐增加,出射离子的相对出射率逐渐减小,出射离子中C~-离子占比逐渐减小,C~0原子比例不断增加。同时发现温度效应对负离子在锥形玻璃管中输运过程有影响,随着温度的增加,出射离子的相对穿透率逐渐减小,出射离子中核心区域(Core)离子占比不断增加。锥形玻璃管对入射负离子束有一定的聚焦效应。本研究有助于理解负离子在锥形玻璃管中输运的物理机制。
【图文】：

兰州大学博士研究生学位论文 中低能离子在微孔中输运过程的研究 低能离子与微孔膜相互作用1.1.1 导向效应2002年Stolterfoht 在用3keV的Ne7+离子束入射PET膜时发现了导向效应，膜的孔径大小为 100nm，长度为 10um 长宽比为 100:1。在实验中他们发现 膜有一定倾斜角度的情况下，出射的离子中大部分保持+7 价，即入射时电，并且出射角度始终沿着微孔孔径的方向，即使离子在几何条件下无法透孔，这一现象称为导向效应[11]。

学博士研究生学位论文 中低能离子在微孔中输运过程的 度时最大，出射 Ne7+离子的角度分布在 0 度左右对称分布，，当出角与微孔膜的倾斜角度相同时，出射离子的强度最强。随着微孔增加，入射离子的透射率是逐渐减小的。在图 1.2 中同样给出在微部镀上一层银时出射粒子角度分布情况，我们发现无论倾斜角度 度的情况下，出射粒子的角度分布始终保持在 0 度方向，并且出宽很窄，没有出现导向效应[11]。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O562

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本文编号：2642735