近玻尔速度Ne2+离子穿过碳膜引起的电子发射

本文测量了入射能为2–25 keV/u的Ne²⁺离子穿过不同厚度碳膜诱导的前向、后向 (分别对应出射表面和入射表面) 电子发射产额. 实验中通过改变炮弹离子的能量, 系统的研究了势能沉积、电子能损以及反冲原子对前向、后向电子发射产额的贡献. 结果表明, 离子的势能沉积只对后向电子发射有贡献, 前向、后向电子发射产额分别与Ne²⁺离子在薄膜出射、入射表面的电子能损近似成正比关系, 其中电子能损很低 (对应于离子能量很低) 的时候, 反冲原子对电子发射的贡献不能忽略. 关键词： 近玻尔速度 电子发射 电子能损 反冲原子     

反冲原子对低速离子轰击Si表面时电子发射产额的影响

在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源高电荷态原子物理实验平台上,用低能(0.75keV/u≤EP/MP≤10.5keV/u,即3.8×105m/s≤vP≤1.42×106m/s)He2+,O2+和Ne2+离子束正入射到自清洁Si表面时二次电子发射产额的实验结果.结果表明电子发射产额γ近似正比于入射离子动能EP/MP.在相同动能下,γ(O)γ(Ne)γ(He),对于原子序数ZP比较大的O2+和Ne2+离子,ZP大者反而γ小,这与较高入射能量时的结果截然不同.通过计算不同入射能量下入射离子的阻止能损S,发现反冲原子对激发二次电子的作用随入射离子能量的降低显著增大,这正是导致在较低能量范围内二次电子发射产额与较高入射能量时存在差异的主要原因.     

50~250 keV质子入射SiC和Si靶时的电子发射特性研究

在中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室测量了能量范围为50~250 keV 的质子入射碳化硅靶和硅靶表面的电子发射产额。实验结果发现,两种半导体靶材的电子发射产额随质子入射能量变化趋势均与作用过程中电子能损随质子入射能量的变化趋势相似。通过分析电子发射的能量来源,发现实验中电子发射产额主要由动能电子发射产额贡献,势能电子发射产额可以忽略不计。两种靶材的电子发射产额均近似地正比于质子入射靶材过程中的电子能损,比例系数B随入射能量略有变化。     

质子轰击钨靶表面时的电子发射产额与靶温度的相关性研究

在中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室测量了能量为50~250 keV 的质子入射不同温度下钨靶表面的电子发射产额。实验结果发现,不同能量的质子引起的电子发射产额均随着靶温度的升高而降低;利用功函数对温度的依赖性定性地解释了该结果。在不同靶温度下,总电子发射产额与电子能损的比值随着质子能量的增加而逐渐变小;利用靶原子不同壳层中电子之间的电离竞争机制来解释实验结果。     

高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)与Si(110)固体表面作用的电子发射研究

报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子²⁰⁷Pb^q+(24≤q≤36)入射到Si(110)表面产生的电子发射的实验测量结果.结果表明,高电荷态离子与固体表面相互作用产生的电子发射产额Y与入射离子的电荷态q、入射角度ψ和入射能量E都有很强的关联.首次发现,电子发射产额Y与入射角度ψ间有接近1/tanψ的关系.理论分析认为,这些过程与基于经典过垒模型的势能电子发射过程密切相关. 关键词： 高电荷态离子 经典过垒模型 电子发射产额     

高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)与Si(110)固体表面作用的电子发射研究

报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)入射到Si(110)表面产生的电子发射的实验测量结果.结果表明,高电荷态离子与固体表面相互作用产生的电子发射产额Y与入射离子的电荷态q、入射角度ψ和入射能量E都有很强的关联.首次发现,电子发射产额Y与入射角度ψ间有接近1/tanψ的关系.理论分析认为,这些过程与基于经典过垒模型的势能电子发射过程密切相关.     

高电荷态离子40Arq+与Si表面作用中的电子发射产额

报道了在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源原子物理实验平台上，用高电荷态⁴⁰Ar^q+(1≤q≤12)离子作用于半导体Si固体表面时的电子发射产额实验测量.实验中，通过改变炮弹离子的电荷态和引出电压选取其不同的势能和动能，系统地研究了入射离子势能沉积和与其在固体中的电子能损对表面电子发射产额的贡献.结果表明，作为引起表面电子发射的两个主要因素，单离子的电子发射产额与炮弹离子在固体表面的势能沉积和电子能损都有近似的正比关系.     

低速~(84)Kr~(15+,17+)离子轰击GaAs单晶

用345 keV的Kr15+和340 keV的Kr17+离子以45fi角入射n型GaAs单晶(100)面,测量了表面形貌的变化和发射的375—500 nm Ga I和Kr II的特征光谱线.Krq+(q=15,17)离子轰击后表面形貌的变化主要取决于入射离子的电荷态q.离子沉积到靶表面的能量引起Ga原子激发,其辐射光谱为Ga I 403.2 nm和Ga I 417.0 nm.入射离子中性化过程中俘获GaAs导带电子形成高激发态原子,通过级联退激填充3p,4d等空穴,P壳层电子跃迁发射谱线为Kr II 410.0 nm,Kr II 430.4 nm,Kr II 434.0 nm和Kr II 486.0 nm,Kr II486.0 nm为较强谱线.实验结果表明,入射离子与GaAs单晶相互作用发射的可见光产额与入射离子的电荷态密切相关,较高电荷态Kr17+离子入射产生的光辐射产额大约为Kr15+离子的两倍.     

低速多电荷态离子He2+、O2+和Ne2+与W靶表面相互作用的动能电子发射研究

本文报道了He2 ,O2 和Ne2 与W靶表面相互作用中的动能电子产额随离子入射速度变化的实验测量结果.结果表明:在本实验的入射速度范围内,对同一入射离子,动能电子产额随入射离子的速度增大而线性增加.基于动能电子发射的机理,我们分析了影响动能电子产额的因素,理论上得出动能电子产额与入射速度增长呈线性增加的关系,取得了实验上和理论上一致的结果.     

He2+离子与H原子的重粒子碰撞电离过程

利用初态程函近似的连续扭曲波方法研究了He²⁺离子与Ｈ原子的碰撞电离过程. 计 算得到了入射离子能量从30keV/u到2000keV/u的碰撞电离总截面、随电离电子能量和角度变 化的一阶和二阶微分散射截面，及随入射离子能量变化的电离电子平均能量.计算的总电离 截面与其他理论和实验结果进行了比较，在入射离子能量大于100keV／u的能区，计算结果 与实验符合得很好；在较低的能区，各种理论结果之间有较大差别，计算结果比实验约小50 ％.利用计算的二阶微分散射截面讨论了软碰撞、电子俘获到入射离子连续态、两体相遇碰 撞等碰撞电离机理. 关键词： 重粒子碰撞电离 初态程函近似 总截面 一阶和二阶微分散射截面     

二次电子发射对质子束流测量精度的影响

二次电子发射直接影响法拉第探测器测量质子束流的精度,减小或消除二次电子发射的影响是提高束流测量精度的关键。根据二次电子补偿原理设计了二次电子补偿型同轴法拉第探测器,实验发现探测器测量质子束流强度时不能完全实现二次电子补偿。为改进和完善探测器的设计,从理论上分析了补偿片未能完全消除二次电子对束流测量影响的原因,是由于补偿片前向发射二次电子数目大于收集极后向发射二次电子数目所致。为此设计了质子束穿过金属箔发射二次电子测量装置,测量得到能量为5~10MeV质子穿过10μm厚铜箔时前向与后向发射二次电子产额,验证了理论分析的正确性。     

高效率受激喇曼散射源

本文报道在有机溶液(CH₃)₂SO中,用宽带5314埃激光泵浦,得到强6296埃斯托克斯相干受激喇曼辐射的实验。在中等泵浦功率密度下,受激喇曼斯托克斯辐射前向波能量转换效率达38％,观察到了后向斯托克斯受激辐射,后向波强度是前向散射波强度的80％,测量了前向散射的增益为2.5×10^-3厘米/兆瓦,测量了前向、后向散射光束的空间分布。论证了后向散射光束方向性的改善。 关键词：     

Energy distribution of electrons ejected from a thin carbon foil by alpha particles and fission products

Secondary electron spectra up to 3.5 keV electron energy arising from the passage of alpha particles and²⁵²Cf fission products through a 2μg/cm² carbon foil are measured for a forward (42°) and a backward (138°) angle of emission. The forward spectra induced by alpha-particles are compared to binary encounter calculations and to a gas target spectrum. Systematic differences in the shapes of the alpha particle and the fission product induced spectra are discussed. Total yields and mean energies of the secondary electrons are derived from the spectra.     

The influence of ion bombardment on emission properties of small dust grains

Dust grains that are present in many plasma and vacuum systems and in the space usually carry a non-negligible charge. Their charging significantly depends on surface properties of the grain material. In cold plasma, charging is mainly given by electron attachment, nevertheless, when plasma becomes hot, other processes (secondary electron emission, field emission, etc.) take place. Emission properties of the grain surface could be modified by grain baking or by ion bombardment. Our study is carried out at the dust charging experiment dealing with a single dust grain electro-dynamically levitated in a 3D quadrupole trap. The grain can be exposed to the ion beam in the energy range of 100 eV–5 keV and to the electron beam in the energy range of 100 eV–10 keV. We have chosen He⁺ and Ar⁺ ions for the surface treatment and the observed influence on the surface properties is discussed in terms of secondary emission. A non-negligible shift of the secondary electron emission yield, as well as a change of energy distribution of secondary electrons, were measured after Ar⁺ bombardment. A preliminary study suggests that the effects of He⁺ and Ar⁺ are comparable.     

中性束注入加热下旋转和Zeff对EAST中子出射影响的研究

为了判断中性束注入加热效果和研究等离子体宏观旋转和有效电荷数(Z_eff)对中子出射的影响,结合实验数据,利用TRANSP模拟程序研究了EAST中性束注入加热时,等离子体旋转速度、有效电荷数Z_eff以及等离子体储能与中子出射率的关系。模拟结果表明,在能量为65keV、功率为2.89MW的中性束注入加热时,等离子体产生较大的旋转,旋转减少快离子热化时间,降低中子产额;有效电荷数Zeff增加时,快离子投掷角散射增强,束靶反应减少,中子产额缩减。中子出射率随等离子体储能的增加而增加。     

X-Rays emission by high-intensity pulsed lasers irradiating thin foils at PALS laboratory

X-rays and forward ion emission from laser-generated plasma in the Target Normal Sheath Acceleration regime of different targets with 10-μm thickness, irradiated at Prague Asterix Laser System (PALS) laboratory at about 10¹⁶ W/cm² intensity, employing a 1,315 nm-wavelength laser with a 300-ps pulse duration, are investigated. The photon and ion emissions were mainly measured using Silicon Carbide (SiC) detectors in time-of-flight configuration and X-ray streak camera imaging. The results show that the maximum proton acceleration value and the X-ray emission yield growth are proportional to the atomic number of the irradiated targets. The X-ray emission is not isotropic, with energies increasing from 1 keV for light atomic targets to about 2.5 keV for heavy atomic targets. The laser focal position significantly influences the X-ray emission from light and heavy irradiated targets, indicating the possible induction of self-focusing effects when the laser beam is focalized in front of the light target surface and of electron density enhancement for focalization inside the target.     

CLUSTER EFFECTS IN DEUTERIUM CLUSTER ION IMPLANTATION ON SOLIDS

Atomic and nuclear cluster effects of (D⁺₃) were studied by alternative implantation of deuterium cluster ion beam and isolated deuteron (D⁺) beam on metal targets. The beam energy was adjusted from 10keV/d to 100keV/d in experiment. The atomic cluster effect was shown by the enhancement of X-ray emission induced by cluster deuterion. The average ratio of X-ray intensity induced by each cluster deuteron to that induced by each isolated deuteron is about 2.6 in the experimental energy region. The nuclear cluster effect is shown by the difference of D-D fusion rates induced by two kinds of deuterons under the same experimental conditions. The ratio of the D-D fusion rates induced by the two kinds of deuterons is energy dependent.     

基于二次电子发射的离子束剖面测量

介绍了利用二次电子发射测量束流强度分布的基本原理。针对能量为几十keV的低能离子束,制作了一个基于印刷线路板工艺的离子束剖面测量系统模型。模型采用宽度1.8 mm的金属条作为收集电极,相邻两条之间的间距为2 mm。利用电子回旋共振源对束流剖面测量系统进行了性能测试,考察了网栅电压对信号收集的影响以及系统的线性响应和成像特性。结果表明,探测器输出信号与束流强度之间具有较好的线性关系,系统能得到离子束的一维横向强度分布,位置分辨率2 mm。