Monte Carlo方法计算多层薄膜中X射线发射强度

基于作者发展的电子散射模型,多层介质中电子散射理论、X射线强度、吸收和荧光计算公式,用Monte Carlo方法计算了多层薄膜中X射线发射强度比值。在不同加速电压下,对Si衬底上Au,Cu多层膜及Cr,Ni多层膜计算的强度比与EPMA实验结果广泛一致。本工作为最终解决多层薄膜X射线定量显微分析的难题奠定了理论基础。     

气体原子对多层膜X射线反射特性的影响

多层膜中气体原子能够增加入射 X射线散射, 减低多层膜衍射反射率. 当薄膜有气体原子存在时, 通常用平均散射因子代替本体材料散射因子计算薄膜的光学常数. 这样的处理方法是非常简单的, 鉴于此, 提出了一新方法研究气体原子对薄膜X射线反射特性的影响. 理论分析表明: 气体原子对薄膜反射特性的影响与掠入射角度、波长有关. 波长越短和掠入射角度越大, 气体原子的影响就越大, 反之就越小. 实验结果证明理论分析是正确的.     

高热稳定性CoN/CN软X射线多层膜的制备及其结构稳定性研究

研究了对向靶反应溅射法制备的CoN/CN软X射线多层膜的结构稳定性。研究表明,通过掺杂N原子可以将Co/C软X射线多层膜的结构稳定性提高100～200℃.400℃温度下退火,CoN/CN多层膜的周期膨胀仅为4%,700℃时周期结构仍然存在.N掺杂可以有效抑制CN层中sp³键的形成,延迟层内结晶过程,进而减小了周期膨胀.Co-N和C-N间存在的强化学键可以减小结构弛豫.填隙N原子增大了Co原子运动的粘滞性,使hcp-Co和fcc-Co在相变温度以上共存,抑制了高温下晶粒长大.     

GaAs/Si外延层X射线双晶衍射摇摆曲线的动力学模拟和位错密度的测量

利用X射线衍射动力学理论和位错的小角晶界模型,分析了GaAs/Si外延层中位错对X射线双晶衍射摇摆曲线的影响,认为GaAs/Si外延层并不是严格取向一致的完整单晶膜,而是存在着许多小角晶界的镶嵌晶体,并推导出了其中镶嵌块的晶向分布函数和晶格应变分布函数,模拟出了GaAs/Si外延层X射线双晶衍射摇摆曲线,由此曲线计算出了GaAs/Si外延层中的位错密度.同时还得到了Si衬底上GaAs外延层中镶嵌块的大小.为分析高失配外延材料的双晶衍射摇摆曲线提供了新的方法.     

复合多层介质在可变温度和集中荷载作用下的位移和应力

研究了多层介质中的热弹性位移和应力.多层介质具有不同厚度,各层又具有不同的弹性性质,最上层表面上作用热荷载和集中荷载.假设各层分别是均匀、各向同性弹性材料,各层相关的位移分量是轴对称的,对称轴为各层表面的垂线.因此,各层应力函数满足无体力的单一方程.利用积分变换法求解了该方程,对由任意多个层数构造的多层介质,给出了其相应层数基础热弹性位移和应力的解析表达式.并对3层介质和4层介质时的数值结果进行了比较.     

InAlAs/InGaAs/InP异质结构的X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射技术结合X射线衍射动力学理论的计算模拟,研究了MBE生长的InGaAs/InAlAs/InP异质结结构材料的外延层生长条件与层厚、成分的关系,X射线双晶衍射形貌图表明:衬底和外延膜存在位错和沉淀物等缺陷,衬底的不完美性直接影响外延膜的质量,文中还应用X射线衍射动力学理论对所观察到的沉淀物衬度进行解释,指出沉淀物周围点阵受张应变场。     

Ag/Si纳米颗粒多层膜的合成

使用多靶离子束溅射沉积方法制备出Ag/Si多层膜 .利用原位低角X射线衍射技术和截面高分辨透射电子显微镜观察 5 0～ 30 0℃退火过程中Ag/Si多层膜各亚层间发生的扩散现象 ,并由此分析研究Ag/Si多层膜微观结构变化 ,即Ag/Si纳米颗粒多层膜的形成过程 .计算出Si在Ag亚层中的扩散激活能和频率因子分别为 0 .2 4eV和 2 .0 2× 1 0 ^-20 m² /s,纳米Ag颗粒的尺寸约为5nm .     

类氖锗X光激光双程放大实验研究

本文在神光装置上,进行了类氖锗X光激光双程放大实验研究.实验中使用了硅/钼多层膜X光平面反射镜.用平场光栅谱仪测量了X光激光的时间积分和时间分辨信号.实验证实了X光激光的双程放大.时间积分结果表明,双程放大为单程放大信号的5倍多;时间分辨结果表明,对多层镜的作用时间作修正后,双程放大信号的增强倍数还要大.在本实验条件下,多层镜的寿命约为400—700ps.     

BaTiO3铁电薄膜的原子层水平外延生长

利用激光分子束外延镀膜设备,实现了原子层水平BaTiO₃(BTO)薄膜的外延生长.高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和透射电子显微镜(TEM)等研究结果表明,薄膜的结构为c-取向单相BTO铁电薄膜,表面非常平整。在此基础上制备了铁电/超导多层异质结构.研究了BTO薄膜的铁电性质。结果表明用激光分子束外延方法有利于改进BTO薄膜的质量,提高薄膜器件的性能。     

YBa2Cu3O7超薄膜生长机制的原子力显微镜研究

在有40nm厚的PrBa₂Cu₃O₇过渡层的(100)SrTiO₃基片上生长了YBa₂Cu₃O₇超薄膜,典型的厚度为2,6,10个原胞层.X射线衍射表明薄膜取向都是C轴垂直于膜面.原子力显微镜观察发现YBa₂Cu₃O₇超薄膜具有层状和螺旋两种生长模式,并且在6个原胞层的生长阶段观察到螺旋位错,而类似的生长特征并没有出现在PrBa₂Cu₃O₇过渡层中.实验结果表明,在 10个原胞层范围内,薄膜的超导转变温度和临界电流密度对厚度有很强的依赖关系.     

计入衍射几何因子和多重性因子的立方GaN相含量的测定

以回摆法衍射峰的积分强度为基础,提出了X射线衍射分析单晶体时的多重性因子和衍射几何因子的概念,推导出普遍适用的相含量计算公式.利用双晶X射线多功能四圆衍射仪测绘GaN/GaAs(001)外延层中立方相（002）面、{111}面和六角相{100}面的极图和倒易空间Mapping,分析了六角相和立方相微孪晶的各晶面在极图中的分布特征及计算相含量时的多重性因子和衍射几何因子,并根据立方相(002)、立方相微孪晶{111}、六角相{101}和{100}衍射峰的积分强度,求得外延层中立方相微孪晶和六角相的含量.     

太阳风中小尺度湍动磁重联的模拟研究 *

分析了Helios高分辨率数据 ,找到太阳风湍动中可能发生磁重联过程的观测事例 ,并将空气动力学中的三阶精度迎风紧致差分格式引入可压缩的二维磁流体动力学 (MHD)中 ,数值模拟研究行星际太阳风中这种小尺度湍动磁重联现象 .主要新结果是 :行星际太阳风中湍动磁重联过程可以发生 ;湍动磁重联是高磁Reynolds数 (RM=2 0 0 0 ,1 0 0 0 0 )太阳风中磁重联的基本特征 ,磁重联多由单X射线重联向多X射线重联发展 ;磁岛的不断形成、合并与演化十分复杂 ,最终将向低能态状态演化 ;不同演化阶段、不同穿越路径 ,将有很不相同的磁场、流场信号记录 .小尺度湍动磁重联的数值实验结果可从原理上解释飞船观测结果 ,有助于揭示太阳风基本物理过程.     

在立方织构的Ni基带上沉积掺Ag的YBCO超导薄膜

用脉冲激光沉积法在立方织构的Ni基片上成功地外延了YBCO超导薄膜 ,其临界电流密度高达 1 .1 5MA cm² .X射线衍射分析结果表明Ni CeO₂ YSZ YBCO多层结构都是c轴取向 ,CeO₂ 和YSZ缓冲层能有效地改进薄膜织构 ;扫描电子显微镜结果表明Ni CeO₂ YSZ YBCO结构所有生长层面存在类似层状的形貌 ,而薄的一层Ag膜能有效地填充各个生长阶段由于高温下热膨胀系数不匹配形成的微裂缝 ,其结果是改进了薄膜微观结构 ,提高了临界电流密度 .     

X射线背景辐射谱佯谬的解释 *

宇宙X射线背景(CXB)谱佯谬是指分立X射线源(主要是活动星系核,AGNS)叠加的谱与CXB的观测谱不一致.采用68个AGNs中能X射线谱,统计分析出X射线谱指数的演化规律,并计算对CXB的贡献可达100%,特别是在2～10keV能段叠加的谱与CXB谱一致,解释了谱佯谬.     

Monte Carlo方法计算晶体析出相的X射线发射强度

本文提出了用Monte Carlo模拟计算晶体中析出相X射线发射强度的理论和方法。作为实例,对不同加速电压下Au,Cu基体中Cr—Fe—Ni合金析出相的X射线发射强度作了计算,并得出一些规律。     

在有结块的星周介质中膨胀的超新星遗迹的物理特性

研究了超新星遗迹在有结块的星周介质中膨胀时的物理特性.考虑了不均匀介质中的结块的蒸发对遗迹的演化和内部结构的影响之后,发现在密度随半径为幂律分布(负幂指数为≈0～3)的星周介质中,一般均存在着自相似解.对于幂指数为-2即介质是大质量前身恒星的不均匀自由星风的情况,基于详细的动力学解,给出描述遗迹X射线表面相对亮度分布、X射线光度、X射线发射物质质量、气体平均温度、红外和Hα光度等可观测物理量的公式和图表;表明当参数适当时,蒸发物质会在中心附近堆积,导致X射线形态呈现中间亮、边缘暗.     

铋系超导体晶格振动行为X射线衍射研究

本文利用变温X射线衍射方法研究了铋系高温超导相晶格振动行为。变温X射线衍射的研究工作集中在(002)晶面上,它能反映与超导电性有密切关系的Cu-O层和Bi-O层的晶格振动信息。在温度为130和200K附近的两个温度区间上,(002)峰的衍射强度I(T)与晶格常数C(T)随温度变化的异常行为表明在超导转变温度T。以上,(002)晶面出现了明显的晶格软化效应。结合Mssbauer谱的研究结果,我们认为Cu-O层声子模的软化是超导转变的前驱效应。     

退火Co/C软X射线多层膜中碳的TEM和Raman散射研究

用透射电子显微镜(TEM)和Raman散射(RS)研究了对向靶溅射法制备的Co/C软X射线多层膜在退火条件下碳的结构变化.结果表明,碳层的结构变化可大致分为三个阶段,即有序化,结晶以及晶粒生长阶段。在退火温度低于400℃时的有序化阶段,非晶碳层中键角无序的三配位键和四配位键转变为理想的三配位键。在结晶阶段,非晶碳层在500～600℃的退火温度下结晶成为石墨微晶。在晶粒生长阶段,样品在700℃以上温度退火,石墨微晶尺寸增大,与TEM分析结果相一致。     

胜利断块油藏细分注水技术界限研究

老油田进入特高含水期后,剩余油分布更加零散,各种地质因素也因长期注水开发而发生了一定的改变.此时稳油控水难度进一步加大,为了进一步挖掘剩余油,控制含水上升速度、减缓产量递减,必须对注水井采取进一步的细分调整.基于水湿油藏注水井注水层段吸水效果,从注入水受力分析入手,运用达西定律推导出了水驱油藏水驱油全过程中的单位体积注入水沿竖直、地层两个方向运移的渗流速度公式,明晰了水驱油藏注水层段不同开发阶段砂岩吸水机理.研究结果表明,水驱油藏细分注水效果与岩石绝对渗透率、水相相对渗透率、注入水黏度、水动力压力梯度、注水井启动压力梯度、含水饱和度、地层倾角、油水密度差等参数有关.结合胜利油田断块油藏地质特征及细分注水工艺要求,制定了一套适合胜利油田不同断块区的细分注水技术政策界限:层段内渗透率变异系数小于0.3,砂岩条带宽度极比小于2.5,且东辛油区断块油藏层段内砂岩厚度小于6m,小层数小于4个;现河油区断块油藏层段内砂岩厚度小于5m,小层数小于5个;临盘油区断块油藏层段内砂岩厚度小于6m,小层数小于6个.矿场试验证实,该细分注水技术政策界限是合理、实用的,其为胜利断块油藏注上水、注够水、注好水,实现多层断块油藏的高效开发提供了技术保障,对类似油藏细分注水技术界限研究具有一定的借鉴意义.     

不同铺层厚度复合材料的低速冲击特性与损伤模式研究

复合材料凭借其轻质、高强的特性逐渐在工程材料界占据重要地位,对于复合材料的冲击损伤的研究也一直吸引着诸多研究学者的关注.为表征不同铺层厚度复合材料层合板的抗冲击性能,利用自由落体冲击设备,进行了复合材料层合板的冲击实验研究.给出了不同冲击能量下的损伤模式,并利用位移、速度、接触力以及能量的时间变化曲线,深入分析了侵入和穿透两种损伤模式的特点.研究发现,随着铺层厚度的增加,复合材料在冲击过程中吸收的能量也随之增加.引入能量平衡法,基于体系的能量守恒定律,利用Newton-Raphson数值方法求解了侵入损伤模式下的接触力大小,通过实验结果给定挠度求解了对应的速率变化情况,并将理论结果与实验结果进行比较.