基于2x1.7MV串列加速器的离子束引出及应用

发布时间：2020-05-30 06:15

【摘要】：离子束的应用范围十分广阔,在现代科学研究和工业应用中都有着十分重要的作用,人们在不断的探索研究中发明设计了各种离子源,实现了离子注入、离子束沉积、离子束分析等功能,本论文主要围绕这几方面的应用展开了如下几个方面的工作：(1)用2×1.7 Mv串列加速器的铯溅射负离子源在低能端引出了B,C,F,Al, Si等元素的单原子离子及其团簇负离子束,以及BC-和CN-分子负团簇离子束,团簇能量为20 keV,团簇的尺寸范围为1-10个原子,束流变化范围为5 nA～200衅,某些元素(如C)的团簇负离子存在“幻数”现象；(2)在低能团簇沉积靶室将碳团簇注入到25μm厚的铜箔上,在真空中辅以9500℃高温退火处理后制得了少层石墨烯。对样品进行拉曼光谱表征分析发现,石墨烯的厚度随着注入剂量增大而增加,并且团簇离子注入引起的辐照损伤具有非线性效应,增加团簇尺寸有利于降低石墨烯的缺陷；(3)用新购置的200 kV离子注入机(LC-16型)将Ar离子注入到硅衬底中,注入能量为190 keV,剂量为3×1016 atoms/cm2,用RBS对注入Ar的含量进行了定量分析,并得出其在硅衬底中的含量分布,为离子注入机的校正提供了实验依据。该离子注入机校正后,注入的均匀性偏差降至5%以内,面电阻测量的结果与RBS结果一致；(4)用能量为1.52 MeV和2.42 MeV的Li2+离子束对TiAlN/MoN多层膜结构的调制周期进行了RBS测试分析,得出TiAlN和MoN的平均厚度分别为45 nm和46 nm,即调制周期约为90 nm。RBS测试中可通过加入射束的能量来提高探测深度,降低入射束能量或增大入射角来提高深度分辨率；(5)以1.7 Meg的质子束为入射束用Non-RBS的方法对红宝石样品进行了定性和定量分析,样品中的微量杂质元素主要为C,Cr和Pt,在R。中的含量依次为3 at.%,0.7 at.%,和2.7 at.%,在R2中的含量依次为3.5 at.%,0.2 at.%,和1.7 at.%；(6)利用质子与碳在1.73 MeV能量下的共振核反应C(p,p)C分析研究了碳注入ZnOS/Al2O3薄膜样品中C元素的含量,并根据Non-RBS谱中C的表面共振峰的强度分析了激光退火对注入碳原子的扩散作用。
【图文】：

原理图,离子源,中引,原理图

逡逑图１．１两种常用的产生低电荷态正离子的离子源的放电机制，参考文献［１］。左图：边缘或逡逑径向引出几何构造；右图：末端引出几何构造。逡逑离化是产生正离子的首要条件，图１．邋１中的两种构造若要产生稳定的放电弧，逡逑电子流石和离子流密度＿／＋需要满足对应巧关系Ｗ；逡逑Ｊｅ＾ｒ—邋Ａ，逦。）逡逑式中Ｍ和ｍ。分别为正离子和电子的质量，Ｙ为阴极修正因子，，大小介于ｌ／２￣２／３逡逑之间。从此方程可Ｗ看出，当正离子到达灯丝的数量低于电子发射数量时，放电逡逑现象将会变得不稳定，甚至消失。对于电流密度为石的放电弧，其产生一个正离逡逑子的概率为逡逑Ｐ邋＝邋＼－ｅｘｐ（－（７ｊＪ／ｑｖＪ，逦（２）逡逑其中0？，？为离化截面，／为平均速率为的中性原子在放电弧中的平巧移动长度，逡逑ｇ为带电量。而对于中性原子密度为的束流

参考文献,离子源,阴极,同位素分离

图１．邋３．邋—种Ｗ邋ＬａＢｓ为灯丝的双等离子体源，参考文献口］。逡逑空也阴极离子源是由Ｓｉｄｅｎｉｕｓ发明的，主要用于电磁同位素分离装置中Ｗ，逡逑其结构原理图示于图１．邋４中。这种离子源主要是靠内置的一个薄壁管发射出的电逡逑子来维持放电过程的。加热炉的温度可通过控制炉子在离子源里最内部管道中的逡逑位置而变化，变化范围为２００－２００（ＴＣ，磁场不再由阴极加热灯竺来提供，而是采逡逑７逡逑
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL503

【相似文献】