微通道板电子透射膜的工作特性

利用静电贴膜技术在MCP输入面制备了4 nm厚Al2O3非晶态电子透射膜,此工艺不造成MCP通道壁内表面碳污染. 探讨了贴膜与气体辉光放电的关系,测量了MCP电子透射膜的电子透过特性和离子阻挡特性. 实验表明,4 nm厚Al2O3非晶态电子透射膜能有效地透过电子,阻止反馈离子.     

基于空气缺陷的光子晶体可调谐滤波器

采用传输矩阵法分别模拟了缺陷层厚度、入射角度和膜厚微扰的变化对含空气缺陷的一维光子晶体滤波特性的影响.研究表明:对于空气厚度可调结构,在考虑色散的情况下,空气厚度每增加2nm透射波长相应向长波方向移动约2nm,二者基本呈1∶1的线性关系;对于入射角度可调结构,与正入射相比较,入射角度从0°到89°变化时,其全角度禁带分别减小了105nm(TE模)、600nm(TM模),TM模禁带受角度的变化影响较大;入射角从0°分别变化到16.9°(TE模)、17.0°(TM模)时实现C波段的可调滤波.同一周期内,两种材料的模厚误差的相互弥补,能够实现小范围的膜厚扰动不敏感,缩小实际滤过峰值与理论值的偏差,可降低制备光子晶体的难度.     

光电子技术与器件 光电成像与器件

TN144 2005010470 微通道板电子透射膜的工作特性=Operating effectiveness of electron transmission film at the input of MCP[刊,中]／阎金良(烟台师范学院物理系．山东,烟台(264025))∥光子学报．-2004,33(2)．-164-166 利用静电贴膜技术在MCP输入面制备了4 nm厚 Al2O3非晶态电子透射膜．此工艺不造成MCP通道壁内表面碳污染。探讨了贴膜与气体辉光放电的关系,测量了 MCP电子透射膜的电子透过特性和离子阻挡特性。实验表明．4 nm厚Al2O3非晶态电子透射膜能有效地透过电子,阻止反馈离子。图4参6(严寒)     

干涉效应对ITO薄膜光学性能的影响

为揭示ITO薄膜膜厚对透光率及色泽感影响规律,本文采用TFCalc光学薄膜设计软件计算了50～700 nm膜厚的ITO薄膜可见光透光率,平均透光率和人眼最为敏感波长550 nm的透光率与膜厚的关系.采用膜层干涉理论研究了ITO膜厚和入射角对其透光率和色泽感影响规律和物理机制.研究结果表明:对特定膜厚的ITO薄膜,其可见光随膜厚增加会出现系列透射峰,膜厚越大,对应透射峰也相应增加.ITO薄膜可见光透光率,平均透光率和特定波长550 nm的可见光透光率随膜厚的增加呈锯齿状;随膜厚增加,ITO薄膜的颜色呈现黄绿色、橙色、紫红色、青色、黄绿色周期性的变化.当ITO膜厚为300 nm,入射角从30°增加到60°时,薄膜色泽从暗紫色变为亮紫色.通过本论文的研究,建立了ITO薄膜和膜厚关系的色卡,这对工业控制及改善ITO薄膜的色泽提供技术支撑.     

高斯光束斜入射窄带滤光片的透射光强分布

基于多光束干涉原理,推导了高斯光束斜入射角度调谐窄带滤光片后的透射光强表达式.在此基础上研究了入射角对高斯光束的透射特性的影响.计算和实验结果表明:随着入射角的增大,透射光强的光斑会出现一定程度的展宽现象;当入射角度较小时,输出为单一光斑,但其光强峰值位置产生了一定的偏移,并不在呈现高斯分布;当入射角度较大时,输出则为一系列的离散光斑.     

高斯光束斜入射窄带滤光片的透射光强分布

基于多光束干涉原理,推导了高斯光束斜入射角度调谐窄带滤光片后的透射光强表达式.在此基础上研究了入射角对高斯光束的透射特性的影响.计算和实验结果表明：随着入射角的增大,透射光强的光斑会出现一定程度的展宽现象|当入射角度较小时,输出为单一光斑,但其光强峰值位置产生了一定的偏移,并不在呈现高斯分布|当入射角度较大时,输出则为一系列的离散光斑.     

低能Cl^-在Al2O3绝缘微孔膜中的输运过程

研究了10 keV Cl^-离子穿越Al2O3绝缘微孔膜的物理过程,发现穿越的Cl^-其分布中心在初束中心即0°附近,Cl^-离子穿透率下降与几何穿透一致,这是典型的直接几何穿越有一定角发散的微孔导致的结果;而出射的Cl0和Cl^+以微孔轴向为中心分布,Cl^+和Cl0穿透率下降慢于几何穿透.模拟计算发现沉积电荷会使出射粒子中Cl^-占主要成分,并使出射Cl^-角分布中心移动到微孔轴向方向而随微孔膜倾角移动;而在不考虑沉积电荷的情况下,计算结果较好地符合了实验结果.通过分析在不同倾角下散射过程对出射粒子的角分布和电荷态分布的影响,发现绝大部分的Cl0是通过一次和两次散射出射的,其中一次散射出射的Cl0占主要成分,从而导致出射的Cl0沿微孔轴向出射而Cl^+主要是经过一次碰撞出射.这导致了随倾角增大,出射的Cl0穿透率下降速度比Cl^+小,Cl0所占比例相对增大较快,从而导致观测到的Cl^+/Cl0的比例下降.本文结果更仔细地描述了低能离子穿越绝缘体微孔的物理机理,印证了之前实验和理论工作的结果,发现在10 keV以上能区的Cl^-离子穿越绝缘微孔膜的过程中,沉积电荷并未起到主要作用,其主要穿透特征是散射过程造成的.     

金膜上亚波长周期性孔阵的模拟与研制

分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象.通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型,并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析.结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长的光实现一定程度的选择透过性.当孔阵周期为450 am,中心缺陷孔径为400 nm,孔阵中单个孔孔径为150 nm时,980 nm波跃光透过该孔阵时具有明显的透射增强效应,并且距孔阵表面3μm的远场光斑尺寸被局限在亚波长尺度(880 nm).研究了使用聚焦离子束在金膜上制备孔阵的工艺,成功研制了与没计尺寸一致的孔阵.这种孔阵可以集成在980 nm垂直腔面发射激光器上,用于改善器件的远场光学特性.     

双折射消偏振膜的设计和制备

基于倾斜沉积薄膜材料的双折射特性,采用单一TiO2设计和制备了中心波长为632 nm的双折射消偏振膜。首先以60°和70°的沉积角度镀制了TiO2单层膜,通过单层膜的透射光谱分别拟合出两种沉积角度下薄膜对s和p偏振光的等效折射率nPH,nSH和nPL,nSL。通过对折射率的组合,实现正入射时s偏振光透射率大于p偏振光,而入射角度增大会使两者透射率差值减小,基于这一思想设计并制备了消偏振膜。分别测量了消偏振薄膜在400~800 nm波段范围内正入射及倾斜入射条件下s和p偏振光的透射光谱。入射角为60°时,s偏振光反射带宽基本与p偏振光反射带宽重合,在波长632 nm左右基本实现消偏振。结果表明,利用材料的双折射特性,可以设计和制备出倾斜入射条件下消偏振薄膜。     

低能电子穿越绝缘体微孔膜动力学过程研究

采用二维位置灵敏的微通道板探测器对能量为1500 eV的低能电子束穿过孔径为400 nm、未经照射过的的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微孔膜后的全角分布以及时间演化进行了测量,同时采用自制的积分式能谱测量装置测量了穿透电子的能量分布。实验结果表明:在充电阶段,当入射电子束束流较弱时,透射电子强度随充电时间逐渐上升;充电过程中,透射电子的角分布宽度由小变大,但是角分布中心基本不随膜的倾角移动。对出射电子达到平衡态时的电子能谱的测量表明,穿透电子的能量保持着入射时的能量。对于理解电子在绝缘体微孔中的传输给出了新的实验证据,给出了可能形成“导向效应”的微孔内部电场的条件。     

Guided transmission of oxygen ions through Al2O3 nanocapillaries

The transmissions of oxygen ions through Al2O3 nanocapillaries each 50 nm in diameter and 10 μm in length at a series of different tilt angles are measured,where the ions with energies ranging from 10 to 60 keV and charge states from 1 up to 6 are involved.The angular distribution and the transmission yields of transported ions are investigated.Our results indicate both the existence of a guiding effect when ions pass through the capillary and a significant dependence of the ion transmission on the energy and the charge state of the ions.The guiding effects are observed to be enhanced at lower projectile energies and higher charge states.Meanwhile,the results also exhibit that the transmission yields increase as the tilt angle decreases at a given energy and charge state.     

30 keV He~(2+)在不同倾斜角度的聚碳酸酯微孔膜中的传输过程

本文测量了30 keV的He~(2+)入射倾斜角度分别为-0.5~?,-1~?,-1.5~?和-2.5~?的聚碳酸酯纳米微孔膜后,出射粒子角度分布、电荷态分布以及相对穿透率随时间的演化.当微孔膜倾斜角度在-0.5~?,-1~?和-1.5~?时,出射的He~(2+)离子始终保持在入射束流方向,出射的He~0原子出射方向由微孔孔道方向逐渐转移到入射束流方向,在实验过程中观测到明显的电荷交换,这一现象与之前发现的导向效应不同,微孔内部沉积的电荷斑和微孔内表面原子的短程集体散射作用,克服入射离子的横向动量,使入射离子在微孔内表面以上以类似镜面掠射的方式出射,并发生时间演化效应,主要传输机制为电荷斑辅助的表面以上的类似镜面掠射行为.而当倾斜角度在-2.5~?时,出射的He~(2+)离子始终保持在入射束流方向,出射的He~0原子始终保持在微孔孔道方向,沉积的电荷斑很难克服入射离子的横向动量,没有时间演化效应,主要传输机制为微孔内表面以下的多次随机非弹性碰撞过程.这一物理图像使中能离子入射不同倾斜角度的微孔膜物理认识更加深入和完整.     

Simulations of guiding of low-energy ions through a single nanocapillary in insulating materials

Simulations of guiding of low-energy ions through a single nanocapillary in insulating polymers are reported. The nanocapillary has a diameter of 100 nm and a length of 10 μm. Different from previous work, in our simulations a hyperbolic function is used to describe the decay of the charges deposited on the capillary surface. The present simulations reproduce the self-organized charge-up process occurring in the capillary. It is shown that lower-energy ions undergo more oscillations to get guiding equilibrium than those of higher-energy ions, resulting in a longer charging time, which is in good agreement with previous experimental results. Moreover, the experimentally observed mass independence of ion guiding is proved in our simulations. In particular, it is found that the maximum of the repulsive field within the capillary is independent of the ion energy as well as the tilt angle. To counterbalance the increasing of the transversal energy caused by increasing the tilt angle or incident energy, the effective length of the repulsive field is expanded in a self-organizing manner.     

30 keV H+在聚碳酸酯微孔膜中动态输运过程的实验和理论研究

测量了30 keV的H⁺入射倾斜角度为-1°和-2°的聚碳酸酯微孔膜后,出射粒子二维分布图、角度分布、相对穿透率以及出射H⁺电荷态纯度随沉积电荷的演化.实验中30 keV的H⁺在微孔膜中输运特性与之前其他能区离子在微孔膜中输运特性有显著不同,实验中直接观测到出射粒子导向部分和散射部分的动态演化过程,出射的H⁺由沿微孔孔轴方向的导向H⁺和沿入射束流方向的散射H⁺两部分组成,随着微孔内电荷斑的沉积,出射的导向H⁺的占比不断减小,出射散射H⁺占比不断增加;出射H⁰占总出射粒子的比例不断减小,其中心方向逐步向入射束流方向偏转.微孔膜处于不同倾斜角度时,微孔内沉积电荷斑的位置和电场强度是不同的.同时模拟计算了入射H⁺在微孔内部的运动轨迹、微孔内部电荷斑电势和场强分布,实验结果和理论结果得到了很好的验证.对出射离子导向部分和散射部分的动态演化过程的观测和理论解释,使得对中能区离子在微孔膜中输运机制有更好的认识.     

低能电子在外层导电屏蔽的玻璃锥管中的传输

采用新的具有常数锥角的玻璃锥管,并对玻璃锥管进行了外表面导电屏蔽,通过对电子穿越玻璃锥管的二维角分布随时间演化的观测,研究了低能电子与玻璃管相互作用的机制.发现电子穿越完全放电的玻璃锥管时穿透率先下降后平稳,整个过程中角分布中心发生微小移动,但角分布的半高宽几乎保持不变.这与我们之前发表的工作(2016 Acta Phys.Sin.65 204103)不同,这是由于对玻璃锥管进行外表面导电屏蔽会阻止外界不确定的快速充放电的影响,并形成了新的稳定放电通道,有利于实现电子的稳定穿透.电子的穿透率随倾角呈类似矩形的分布,透射电子的角分布中心伴随倾角的变化而移动,其穿透所容许的倾角与几何穿透一致.     

300和600keV O~(7+)离子与宏观玻璃管的相互作用

实验研究了300和600 ke V的O7+离子与宏观玻璃管内壁的相互作用,利用位置灵敏法拉第筒测量了传输离子的偏转角和传输效率随倾斜角的变化关系,观察到偏转角不等于倾斜角的不完全导向现象。实验结果证实,高能入射离子在玻璃管内壁产生的沉积电势相对于入射离子动能横向分量较小,难以使传输离子沿着玻璃管的轴向出射,从而发生不完全导向现象;并且,入射离子的能量越高,导向效应越不明显。     

100-keV质子在聚碳酸酯微孔膜中传输的动态演化过程

本工作测量了100 keV质子穿过倾角为+1°的聚碳酸酯(PC)纳米微孔膜后, 出射粒子电荷态、位置的分布以及相对穿透率随时间的演化. 实验发现, 100 keV(E/q约为100 kV)质子穿过绝缘纳米微孔的物理机理与keV能区的导向过程有根本的不同. 在实验测量初期, 微孔内部无电荷沉积, 质子主要通过在微孔内表面以下的多次随机二体碰撞过程为主要传输机理; 而当充放电平衡后, 微孔内部有明显的电荷斑, 主要传输机理为电荷斑辅助的表面以上(或近表面)的镜面散射行为. 这一物理图像使质子穿过微孔的物理认识更加深入和完整, 也将促进百千电子伏质子微束的应用.     

Transmission of 3 keV Ne7+ ions through nanocapillaries etched in polymer foils: evidence for capillary guiding

We report unprecedented transmission experiments of 3 keV Ne7+ ions through capillaries of 100 nm diameter and 10 microm length produced by etching ion tracks in a polymer foil. We studied foils tilted up to +/-20 degrees for which the incident ions are forced to interact with the capillary surface. Surprisingly, the majority of Ne7+ ions were found to survive the surface scattering events in their initial charge state. The angular distributions of the transmitted particles indicate propagation of the Ne7+ ions along the capillary axis. This capillary guiding of the Ne7+ ion provides evidence that the inner walls of the capillaries become charged and electron capture from the surface is suppressed in a self-organizing process.     

平行玻璃板对105 keV Ar7+离子的导向效应

研究了平行玻璃板对高流强（约80 nA）105 keV Ar7+离子的导向效应, 利用一维位置灵敏探测器测量了不同倾斜角下出射离子的强度及角分布。 实验结果表明, 平行玻璃板对Ar7+离子有导向作用。 与离子在微孔膜中的导向效应不同, 从平行玻璃板出射的Ar离子角分布的FWHM随着倾斜角的改变而改变, 并且出射离子角分布最大值处对应的观察角不等于倾斜角。 The transmission of 105 keV Ar7+ ions with high incident current (about 80 nA) through the gap formed by a paired parallel glass plates was investigated. The intensity and angular distribution of the transmitted ions for various tilt angles were measured using a one dimensional position sensitive detector. The results indicate the existence of a guiding effect when Ar7+ ions pass through the gap, but it is different from that for ions passing through nonacapillaries. We found a measurable dependence of the full width at half maximum (FWHM) of the transmitted ions as a function of the tilt angle. In addition, when the gap was tilted with respect to the direction of the incident beam, the observation angle related to the center of the transmitted ions profile was not equal to the tilt angle.