多功能扫描质子核探针信号探测和数据获取系统

为了在一次扫描质子核探针实验中能获取多种物理信息,研制了多功能信号探测与数据获取系统。系统由组合探测器、多站多参量数据采集与束流扫描、样品台控制与显微观测三个子系统组成。组合探测器包括了Si(Li)X射线探测器,高纯Geγ射线探测器,以及Au(Si)面垒带电粒子探测器,可完成多种物理参数的同时获取。系统的核心数据采集与束流扫描系统基于NI公司的PXI-7852R数据采集卡和LabVIEW软件平台,具备了多个物理信号采集、多能谱显示以及束流扫描和二维成像等功能。六轴高精度真空样品台由计算机控制,可实现显微图像对样品的定位及对扫描区域的可视化选择。初步实验验证了该系统的可靠性与稳定性。     

基于4MV静电加速器的高温辐照装置研制及离子辐照初步实验北大核心CSCD

为了模拟钍基熔盐堆(TMSR)材料的中子辐照损伤,基于中国科学院上海应用物理研究所(SINAP)的4 MV静电加速器,研制了一台专用的离子束辐照装置。装置主要由束流传输线和高温、高真空靶室组成。束流传输线装有用于束流磁场扫描和束流监测的设备。装置可提供H^+,He^+,Ar^+等束流用于离子束辐照,束流最高能量4 Me V,最大流强2μA。辐照温度范围为液氮温度至950℃。辐照面积最大为30 mm×30mm。装在靶室的由旋转铝片构成的变能器对束流能量进行调制,可以在样品中得到均匀的辐照损伤。初步的实验结果表明,装置适用于高温合金及其他熔盐堆材料的辐照损伤研究。     

扫描质子微探针质子束刻写

质子束刻写技术利用MeV能量的聚焦质子束对抗蚀剂材料直接刻写m甚至nm尺度微结构。研究了质子束刻写中抗蚀剂胶层样品厚度与涂层机旋转速度的关系以及曝光对抗蚀剂的影响,解决了质子束刻写中抗蚀剂厚胶层样品的制备、固化、显影等技术问题,利用扫描质子微探针系统,在正型抗蚀剂胶层上刻写出m尺度的海宝图形、 双矩形结构,在负型抗蚀剂上刻写出m尺度的平行线条、十字形微结构。     

弹性反冲探测分析技术在材料氦行为研究中的应用

弹性反冲探测分析技术（ERDA）对轻元素的测定具有灵敏度高、包含深度信息的优势,因此在材料氦行为研究中发挥着重要作用。镍基哈氏N合金被认为是未来熔盐堆的结构材料,氦脆是其服役性能下降的主要因素之一。利用掠入射模式的ERDA,解析了哈氏N合金样品中的氦原子浓度及其分布,但仅局限于0~175 nm深度范围内。结果表明:在800℃的退火条件下,距离样品辐照表面~33 nm深度区域内,出现了氦原子逃逸现象。更高温度的退火（1 050℃）可加剧氦原子的逃逸,但样品中仍有氦原子滞留。另外,采用透射式的ERDA,极大地扩大了对氦原子分析的深度范围,得到了纯镍薄膜在0~950 nm深度区域内的氦原子浓度分布。这表明将块体材料制备成薄膜样品,利用透射模式的ERDA,将可以得到氦原子在更大范围内的扩散、逃逸行为。Since the elastic recoil detection analysis (ERDA) technique has the advantages of high sensitivity and deep information in analyzing the light elements, it plays an important role in the study of helium behavior in materials. Helium embrittlement is one of the main reasons for the degradation of the Hastelloy N alloy, which has been considered as the promising candidate structural material for the further molten salt reactor. In this work, the profile of helium concentrationin sample of Hastelloy N alloy was analyzed by ERDA experiments applying grazing-incidence geometry. However, the result was limited within the depth range of 0~175 nm, and it shown that helium atoms escaped in the range from the irradiated surface of the sample to the depth of ~33 nm when annealing the sample at 800℃ The annealing at higher temperature (1 050℃) increased the escape of helium atoms, but a small fraction of helium atoms still trapped in the sample. In addition, the profile of helium concentration was obtained in the helium-irradiated pure nickel film in the depth range of 0~950 nm, using the ERDA experiments in transmission geometry. This indicates that the diffusion behavior of helium atoms in bulk samples can be completely obtained using the ERDA experiments in tranmission geometry if the bulk material can be prepared into a thin film sample.