129I加速器质谱分析研究

通过对129I加速器质谱(AMS)分析中影响敏度和准确度各种参数的研究,如靶电极制备、压样、靶样中辅助介质（Matrix）的选择及使用比例等,优化了用于3 MV加速器质谱仪的SO-110型离子源的条件参数,确定129I-AMS测量的最佳靶电极材料为Cu,最佳的辅助介质为Nb粉末,Nb与AgI样品的最佳体积比为3∶1。在此条件下可以获得稳定且持续的I-束流进行测量129I/127I原子比值,实验测得西安加速器质谱仪的129I/127I本底值为1.5210-14。     

加速器质谱及其小型化技术

加速器质谱(AMS)是迄今测量长寿命放射性核素灵敏度最高的分析技术,在考古、地质、环境、物理等领域得到了较为广泛的应用.随着技术的不断改进,AMS装置亦朝着小型化方向发展,并也得到了很好应用.对AMS所具有的长寿命放射性核素高灵敏分析能力的关键技术进行了综合论述,并针对小型化AMS系统所采用的特色技术进行了系统介绍.最...     

加速器质谱测量182Hf的效率研究

182Hf是长寿命放射性核素,其半衰期约为9×106 a. 测量环境样品中的182Hf对核天体物理学和核工程的研究具有重要的意义. 加速器质谱(AMS)作为一门超高灵敏核分析技术,可以测量样品中极其微量的182 Hf. 本工作在中国原子能科学研究院HI 13串列加速器核物理国家实验室的AMS装置上对182 Hf的AMS效率进行了测量,得到了初步的测量结果.     

基于HI-13串列加速器的中子俘获反应截面测量方法

利用BaF₂晶体对γ射线探测效率高、时间分辨率好的特点,研制了国内首套由40个BaF₂探测器单元组成的γ全吸收型探测装置,用于在线测量中子俘获反应截面。在HI-13串列加速器上建立250～850 keV的中子源,其0°角的源强约为5.09×106 n/（Sr·s）,使用γ全吸收型探测装置,通过瞬发γ射线法测量了93Nb、197Au、natC和空样品的实验数据。根据BaF₂探测器信号的特征,采用了基线补偿、软件阈值设置、时间窗限定、脉冲幅度积分增长率设置和快慢成分比设置等多种数字化波形分析方法,剔除噪声信号以提高效应本底比。以197Au样品数据为标准,natC样品数据为样品相关性本底,空样品数据为样品无关性本底,采用相对测量法得到了93Nb的中子俘获反应截面实验数据。通过与ENDF评价库数据的比较,验证了测量装置和技术方法的可行性。     

铋黄铜中微量元素的高重复频率激光剥离-火花诱导击穿光谱定量分析

铋黄铜具有很好的机械加工性能且更为环保,具有广泛的应用.本文采用高重复频率激光剥离-火花诱导击穿光谱技术来实现铋黄铜中微量元素的快速和高灵敏分析.实验采用小型化光纤激光器作为剥离光源,采用小型化光纤光谱仪采集光谱,对铋黄铜中的铋、铅和锡三元素开展了定量分析.实验确定等离子体的温度和电子密度分别为7962±300 K和1.049×10~(–17) cm~(–3).在该条件下建立了铋、铅和锡三元素的校正曲线,并得到了较好的拟合优度.现有条件下三元素的检测限分别达到了25.5×10~(–6),64.2×10~(–6)和316.5×10~(–6).其中锡的检出限较高,与锡的原子谱线强度较弱有关.结果表明,采用小型化的高重复频率激光剥离-火花诱导击穿光谱仪可以实现对铋黄铜中微量元素的便捷和高灵敏分析.     

加速器质谱技术及其在教学科研中的应用

加速器质谱（AMS）技术是上世纪70年代末发展起来的一种分析微量核素和探测稀有粒子的新方法。因其具有排除分子离子干扰以及鉴别同量异位素等多方面优势,故比常规分析技术和普通质谱计具有更高的灵敏度（丰度灵敏度可达到10-15）。自发展起来以来,这种技术己广泛应用于不同的研究领域。本文对AMS的基本原理、装置、技术发展以及其在核物理及核天体物理、地质年代学、生物医学示踪、环境监测等领域中的教学科研应用进行了详细阐述。     

一种低能散RFQ加速器的物理设计

讨论了脉冲束注入、逐步增加同步相位、减小电极调制系数和极间电压等降低RFQ加速器能散的途径, 并在此基础上设计了一台能散为0.6%的RFQ加速器. 该加速器用于加速器质谱对¹⁴C, ¹³C, ²C 3种 离子的传输有很强的选择性, 有利于降低测量本底、简化装置.     

超灵敏小型回旋加速器质谱计的研制

超灵敏小型回旋加速器质谱计的研制已按预定目标完成,其研究水平居国际领先地位．本文介绍其研制意义和背景,概述设计思想和总体方案,并就其创新学术思想和独特技术路线、以及进一步研究任务,作了扼要介绍． The paper reviews the recent achievement of developing a mini-cyclotron mass spectrometer (AMS) for 14C dating, a key project supported by National Natural Science Foundation of China and Chinese Academy of Sciences. The background and significance of the project are briefed. Features of the novel machine, the criteria of its design, the new ideas and unique technical approaches in developing the system are described. Further efforts are being made to improve the mini-cyclotron AMS.     

基于色氨酸本征荧光测量的生物气溶胶检测技术研究

生物气溶胶与环境质量和人类健康密切相关。基于光学测量的气溶胶检测技术具有快速、无损和灵敏的优点,是目前的研究主流。而对检测系统的标定技术及其评价方法尚无国家标准可依。基于本征荧光测量技术,研制完成了一套针对包括病毒气溶胶在内的生物气溶胶检测装置。并在此基础上,以色氨酸气溶胶作为被检物,提出了一种生物气溶胶检测与标定方法。实验结果表明,研制的检测装置对色氨酸气溶胶具良好的线性响应特性,线性相关系数R2≥0.99,灵敏度达到4000L-1。证明了通过测量气溶胶中色氨酸含量检测生物气溶胶技术的可行性与可靠性。还探讨了利用多通道本征荧光检测技术实现对生物粒子种类进行预判别的可行性。     

实时单发测量的汤姆逊离子谱仪

介绍一种使用闪烁体耦合电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)的方式对离子进行记录的汤姆逊能谱仪,可实现对离子能谱的实时单发测量。同时,该谱仪利用倾斜电极板对离子进行偏转,可减少由于离子打在电极板上产生的电磁噪声,能够提高实验结果的信噪比。该谱仪在北京大学4.5 MV静电加速器和2×6MV串列加速器上进行了标定实验,测量了闪烁体将离子转化成光子后的探测效率,实验结果也验证了该谱仪的可行性和稳定性。该汤姆逊谱仪将用于北京大学激光加速器CLAPA对离子束流的测量研究。     

加速器质谱方法测量41Ca及其在生物医学中的应用

介绍了用AMS测量41Ca的方法及其在生物医学中的应用,以及中国原子能科学研究院目前开展4 1Ca的AMS测量及其应用研究的情况.Ca(T 1/2 =1.0×10 5 a) as a tracer, confined with Accelerator Mass Spectrometry (AMS) method and its applications are reviewed. Measurement of 41 Ca with HI-13 tandem AMS system at the China Institute of Atomic Energy is also introduced. The measurement of 41 Ca used for studying mechanism of cancer caused by carcinogenic substances and mechanism of Ca supplement in human body diseases are being developed in collaboration with Department of Occupational Health, Beijing Universit...     

Frontier applications of electrostatic accelerators

Electrostatic accelerator is a powerflfl tool in many research fields, such as nuclear physics, radiation biology, material science a.rchaeology and earth sciences. Two electrostatic accelerators, one is the single stage Vail de Gi＇aaff with terminal voltage of 4.5 MV and another one is tile EN tamteIn with terminal voltage of 6 MV, were installed in 1980s and had been put into operation since the early 1990s at tile Institute of Heavy Ion Physics. Marly applications have been carried out since then. These two accelerators are described and summaries of the most important applications on neutron physics and technology, radiation biology and material science, as well as accelerator mass spectrometry （AMS） are presented.     

A small and compact AMS facility for tritium depth profiling

Depth profiling measurements of tritium in carbon samples have been performed during the past seven years at the AMS facility installed at the Rossendorf 3 MV Tandetron. The samples have been cut from the inner walls of the fusion experiments ASDEX-upgrade/Garching and JET/Culham. The tritium content of the samples from JET required a dedicated AMS facility to prevent any contamination of the versatile 3 MV Tandetron. On the basis of an air-insulated 100 kV tandem accelerator equipped with a gas stripper an AMS facility exclusively devoted to tritium depth profiling was installed, tested and used for routine measurements. After additional successful tests employing diamond-like carbon (DLC) stripper foils at this accelerator, another small and compact 100 kV tandem accelerator with SF₆ insulation and a DLC stripper has been installed at the AMS facility. Results obtained with the different tandem accelerators are presented.     

New developments in design and applications for pelletron accelerators

Most of the developments over the last several years related to Pelletron accelerator are in the field of accelerator mass spectrometry (AMS) and other low beam current applications with the exception of a very high DC electron recirculation Pelletron. High precision AMS systems based on tandem Pelletrons from 500 kV to 5 MV terminal potential are now in use for routine high precision AMS measurements. Their performance will be reported. In addition, there has been significant advancement in the design of the multi-cathode SNICS source for the use of both gas and solid samples within a single source. The latest performance of these sources will be discussed. New diagnostics is being developed for very low beam currents. The latest design of the low current beam profile monitor (LCBPM) will also be presented.     

具有单相单向换能器的水平剪切声表面波压力传感器插入损耗特性

为实现水平剪切声表面波压力传感器低损耗设计,系统研究了均匀叉指换能器(IDT)和单相单向换能器(SPUDT)器件的声波能量损耗性能。在确定最优反射系数的SPUDT结构的基础上,建立3D周期性有限元仿真模型,计算器件表面振动位移和双向输出电压瞬态响应。通过对电压信号进行傅里叶变换获得器件模型的插入损耗,并制备两种不同换能器的声学传感器,测试其频率特性和灵敏度。与均匀IDT相比,基于SPUDT器件插入损耗的仿真和实验结果分别降低了5.2 dB和5.6 dB,SPUDT器件灵敏度约为均匀IDT器件的两倍。结果表明,SPUDT能有效降低SH-SAW压力传感器声波能量的单向损耗,提高检测灵敏度,且构建的3D周期性有限元仿真模型有助于声学传感器的声波损耗分析,实现高精度和小型化的声学测量系统。      

AlGaN/GaN双异质结F注入增强型高电子迁移率晶体管

理论模拟了不同GaN沟道厚度的双异质结(AlGaN/GaN/AlGaN/GaN)材料对高电子迁移率晶体管(HEMT)特性的影响,并模拟了不同F注入剂量下用该材料制作的增强型器件的特性差异.采用双异质结材料,结合F注入工艺成功地研制出了较高正向阈值电压的增强型HEMT器件.实验研究了三种GaN沟道厚度制作的增强型器件直流特性的差异,与模拟结果进行了对比验证.采用降低的F注入等离子体功率,减小了等离子体处理工艺对器件沟道迁移率的损伤,研制出的器件未经高温退火即实现了较高的跨导和饱和电流特性.对14 nm GaN沟道厚度的器件进行了阈值电压温度稳定性和栅泄漏电流的比较研究,并且分析了双异质结器件的漏致势垒降低效应.     

基于超薄Al2O3栅绝缘层的低工作电压IGZO薄膜晶体管及其在共源极放大器中的应用

随着薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)在各类新兴电子产品中得到广泛应用,作为各类电子设备的关键组件,其工作电压和稳定性面临着巨大挑战。为了满足未来高度集成化、功能复杂的应用场合,实现其低工作电压和高稳定性就变得异常重要。我们在150 mm×150 mm大面积玻璃基底上,采用磁控溅射非晶铟镓锌氧化物(amorphous indium-gallium-zinc-oxide,a-IGZO)作为有源层,以原子层沉积(ALD)Al2O3为栅绝缘层,制备了底栅顶接触型a-IGZO TFT,并研究了50,40,30,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层对TFT器件的影响。其中,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层TFT具有最优综合性能:1 V的低工作电压、接近0 V的阈值电压和仅为65.21 mV/dec的亚阈值摆幅,还具有15.52 cm^2/(V·s)的高载流子迁移率以及5.85×10^7的高开关比。同时,器件还表现出优异的稳定性:栅极±5 V偏压1 h阈值电压波动最小仅为0.09 V以及优良的150 mm×150 mm大面积分布均一性。实现了TFT器件的低工作电压和高稳定性。最后,以该TFT器件为基础设计了共源极放大器,得到14 dB的放大增益。     

电极材料及偏压极性对氧化物介质击穿行为的影响及机制

忆阻器和能量存储电容器具有相同的三明治结构,然而两个器件需要的操作电压有明显差异,因此在同一个器件中,研究操作电压的影响因素并对操作电压进行调控,实现器件在不同领域的应用是十分必要的一个工作.本文利用反应磁控溅射技术在ITO导电玻璃、Pt/Si基底上生长了多晶ZrO_2和非晶TaO_x薄膜,选用不同金属材料Au, Ag和Al用作上电极构建了多种金属/氧化物介质/金属三明治结构的电容器,研究了器件在不同偏压极性下的击穿强度.结果发现:底电极是ITO的ZrO_2基电容器在负偏压下的击穿电场比Pt电极器件稍大.不管底电极是ITO还是Pt, Ag作为上电极时器件的击穿强度均存在明显的偏压极性依赖性,正偏压下的击穿电场减小了一个数量级;相反,在Al作为上电极的Al/TaO_x/Pt器件中,正向偏压比负向偏压下的击穿电场增加了近2倍.上述器件的不同击穿行为分别可以由氧化物电极和介质界面层间氧的迁移和重排、电化学活性金属电极的溶解迁移和还原以及化学活性金属电极与氧化物界面的氧化还原反应来解释.该实验结果对有不同操作电压要求的器件,如忆阻器和介质储能电容器等在器件设计和操作方面具有指导意义.