电子束在相对论返波管振荡器收集极上的能量沉积

在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹;研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明:随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。     

电子能量对收集极中电子束能量沉积的影响北大核心CSCD

理论分析了收集极中运动电子的失能机制和电子能量对电子束能量沉积的影响,用蒙特卡罗方法计算了不同能量下入射电子的能量沉积分布,分析了电子能量对电子束在收集极中能量沉积的影响,并据此提出了提高收集极耐电子束轰击能力的两种途径。结果表明:激发和电离是收集极中入射电子的主要失能机制;电子的能量越高,在材料中的穿透能力越强,收集极中被收集电子束的最大能量沉积密度越低。综合考虑束流密度分布对能量沉积的影响,可通过两种途径来提高收集极耐电子束轰击的能力:一是通过结构设计增大电子束的收集面积,减小收集极上被收集电子束的束流密度;二是设计高阻抗器件,增大被收集电子束的电子能量,减小收集极上被收集电子束的束流密度。     

γ射线在LSO晶体中的能量沉积

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布,分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响,总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上,不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布,在表面能量沉积密度较小;在径向方向,γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高,在距入射轴较近的区域,主要是次级电子产生沉积能量,随着距离的增大,γ射线能量沉积逐渐减小;在距入射轴较远的区域,能量沉积主要是散射γ射线产生。     

金属的高能二次电子发射系数与入射能量和能量幂次的关系

 根据原电子射程表达式和金属的有效真二次电子发射系数表达式,推导出金属的高能有效真二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式;并根据金属的高能有效真二次电子发射系数与金属的高能二次电子发射系数的关系,推导出金属的高能二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式。用实验数据计算出高能原电子轰击在金或银上时原电子入射能量幂次n,采用实验数据证实高能二次电子发射系数与原电子入射能量和能量幂次三者的关系,对结果进行讨论并得出结论：当高能原电子轰击在同一块金属上时,高能二次电子发射系数与原电子入射能量的n-1次幂之积近似为一常数。     

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     

微结构X射线源中电子与阳极作用的蒙特卡罗模拟

根据电子多重散射理论,基于蒙特卡罗方法研究不同能量电子垂直入射不同材料的阳极靶后,电子在阳极靶内的沉积能量分布,及X射线发射位置的能量分布.结果表明：电子在靶内的轨迹扩展和入射电子能量、靶材料有关,99%电子能量沉积在近似圆柱形区域内.且电子在入射方向上的沉积能量分布不是直接递减,而是先递增到一定深度后再递减,符合电子背散射理论.说明X射线产生区域是在距表面一定深度区域内.另外,通过对比分析发现金刚石膜作为电子吸收光栅是不可行的,但作为热沉材料有很大的潜力.这些结论可为微结构X射线源研究及高亮度高相干X射线源设计提供参考.     

中子针孔成像点扩展函数模拟研究

应用Geant4系统对中子针孔成像的点扩展函数进行了模拟研究.建立了点扩展函数的数学模型,并将其分布图像与能量沉积数据的分布图像作了比较,可看出点扩展函数与能量沉积数据吻合得较好.研究结果表明,在一定偏移量范围内,拟合得到的点扩展函数更好,能得到较好的图像分辨率.通过对不同入射能量在一定偏移量入射下的点扩展函数讨论认为,入射能量增大虽然会增强图像的对比度,但会降低分辨率.     

中高能电子和N2（^1Σ^＋g）,CO（^1Σ^＋）弹性散射全截面的计算

此文采用由原子轨道线性组合构成的自洽场分子轨道，用一级玻恩近似计算了能量为１００－５０００ｅＶ的电子与Ｎ２（＾１Σ＾＋ｇ、ＣＯ（＾１Σ＾＋）弹性散射的微分截面和全截面。由于采用Ｇａｕｓｓ函数的线性组合拟合Ｓｌａｔｅｒ函数的方法，得到了弹性散射微分截面的解析表达式，使计算大大简化，计算得到的电子和Ｎ２，ＣＯ散射的总截面和实验结果进行了比较，当入射电子的能量大于１ｋｅＶ时，理论值和实验值之间符合得很好     

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。     

激光驻波场中电子运动与能量分析

采用相对论Lorentz方程,数值计算了高能电子在线极化激光驻波场中的运动过程。计算结果表明,电子能量存在一个临界值,能量超过临界值的入射电子在驻波场中振荡运动的稳定平衡位置由波节变成波腹。在波腹处平行于电场入射的高能电子在强电场作用下速度和能量快速振荡,其振幅包络近似为余弦函数。而在波节处垂直于磁场入射的电子仅在Lorentz力作用下快速振荡,在穿过驻波中心前获得能量,穿过中心后失去能量,电子出射后能量均保持不变。     

Measurment of the energy spectrum of an electron beam extracted from an accelerator

The electron energy spectrum is one of the most important characteristics of an electron beam that is extracted from a linear accelerator. The most direct way to determine an electron spectrum would be to use a magnetic spectrometer and this method could also give results with high precision and effectiveness. In this article we describe our design of a new multilayer absorption method, which is based on the depth-dose curves method that can be used in most irradiation accelerators,and adds the Monte Carlo simulation and iterative algorithm in order to reconstruct the electron energy spectrum. In this article the energy spectrum was measured using these two methods, and good results were acquired. These results could be crosschecked, which made the results more reliable.     

基于复合结构的气体电子倍增器增益模拟和实验研究

气体电子倍增器(GEM)作为高性能的微结构气体探测器在高能物理相关领域内得到了广泛的研究和应用.其中增益是GEM探测器基本性能研究中的一个重要参数,该值的精确测量至关重要.增益的测量一般采用电流测量或者能谱测量方法,但均存在精度较低或者过程繁琐的问题,且无法精确测量低增益值.针对GEM探测器增益的精确测量,本文提出了一种由GEM探测器与微网结构气体探测器(MM)级联构成的复合结构探测器(GEM-MM).利用GEM-MM结构以相对方法实现GEM增益的精确测量.该方法既可以省去传统方法中复杂的电子学标定过程,同时不需要进行原初电离电子数的估算,保证了增益的精确测量,并且可以实现GEM低增益的测量.基于GEM-MM测量GEM增益的原理,本文首先对GEM-MM电荷输运过程进行了模拟研究,优化了合适的工作电压.比较了三种不同类型和配比工作气体下GEM增益模拟结果,并在Ar/iC_4H_(10)(95/5)气体中测量了单层GEM在3—24范围内的有效增益.不同Penning系数下GEM增益的模拟结果表明,Penning系数为0.32时GEM增益的模拟结果与实验测量结果符合得很好.由此可以确定一个大气压下的Ar/iC_4H_(10)(95/5)气体中,Penning系数为0.32±0.01.     

Photoluminescence enhancement from hybrid structures of metallic single-walled carbon nanotube/ZnO films

We investigated the dependence of localized surface plasmon resonance (LSPR) coupled photoluminescence (PL) emission on the density of a metallic single-walled carbon nanotube (m-SWCNT). The m-SWCNTs of various densities were deposited on top of ZnO films by spin coating and filtration transfer method to form the hybrid structures. We observed PL enhancement from ZnO films deposited with spin coated m-SWCNT, comparing with pure ZnO film. The m-SWCNT acts as absorbers for the light emitted due to SPR. After resonant excitation, hot electrons in m-SWCNT are created in high energy states, which can then transfer from the m-SWCNT to the conduction band of the ZnO films. We discuss the relationship between the hot electron flow generated by internal photoemission and LSPR.     

光合作用原初过程能量和电荷超快传递过程原理浅析

文章侧重于从物理的角度,介绍光合作用原初过程中能量和电荷超快传递过程的相关物理化学原理,如费米黄金规则,Frster及Dexter传能机制,Marcus电荷转移理论及激子理论.辨析相关原理的适用范围、共性及差异,并力图在上述相关原理的基础上阐述光合膜蛋结构与功能的关系,勾画出该研究方向的基本脉络.     

磁控溅射铂抑制镀银表面的二次电子发射

降低表面的二次电子产额是抑制微波部件二次电子倍增效应和提升功率阈值的有效途径之一,目前主要采用在表面构造陷阱结构和沉积非金属薄膜的方法降低二次电子产额,其缺点是会改变部件的电性能.针对此问题,采用在表面沉积高功函数且化学惰性的金属薄膜来降低二次电子产额.首先,采用磁控溅射方法在铝合金镀银样片表面沉积100 nm铂,测量结果显示沉积铂后样片的二次电子产额最大值由2.40降至1.77,降幅达26%.其次,用相关唯象模型对二次电子发射特性测量数据进行了拟合,获得了在40-1500 eV能量范围内能够准确描述样片二次电子产额特性的Vaughan模型参数,以及在0-50 eV能量范围内能够很好地拟合二次电子能谱曲线的Chung-Everhart模型参数.最后,将获得的实验数据和相关拟合参数用于Ku频段阻抗变换器的二次电子倍增效应功率阈值仿真研究,结果表明通过沉积铂可将部件的功率阈值由7500 W提升至36000 W,证实了所提方法的有效性.研究结果为金属材料二次电子发射特性的研究提供实验数据参考,对抑制大功率微波部件二次电子倍增效应具有参考价值.     

注入激光腔的束电子能谱计算

介绍一种用于计算电子束穿透薄层物质后的能谱分布的简单蒙特卡罗模拟方法,并对具可靠性进行了论证。利用这种方法对相对论性电子束泵浦强激光时,具有一定能谱分布的电子束穿透阳极膜,撑条(HIBACHI)及主膜后的能谱变化进行了模拟计算。     

一种由电子能量损失谱计算过渡金属d电子数的优化方法

提出了一种由电子能量损失谱(EELS)计算过渡金属d电子数的“浮动窗口”方法,该方法是对现有方法的优化,它消除了现有方法中存在的严重的系统误差,能达到较高的精度. 它的应用对于认识元素合金化后d电子数的变化以及电子结构与材料性能的关系具有重要意义. 关键词： 电子能量损失谱 浮动窗口方法 d电子数     

Monitoring the energy variation of an electron linac using a Cerenkov detector

A new method to monitor the energy variation of a multi-energy electron linac by combining a Cerenkov detector and a CsI(Tl) detector is reported. The signals in the Cerenkov detector show an appreciable but different dependence on the energy of the electron linac from the traditional CsI(T1) detector due to the particular response of the former to charged electrons with high velocity above threshold. The method is more convenient than the HVL (half-value layer) method which is commonly employed to calibrate the energy of an electron linac for real time monitoring. The preliminary validity of the method is verified in a dual-energy electron linac with 6 MeV and 3 MeV gears. Moreover, the method combining the Cerenkov detector and the CsI(Tl) detector is applicable to probe the X-ray spectrum hardened by the inspected material and may serve as a novel tool for material discrimination with effective atomic number in radiation imaging.     

Determination of complex dielectric functions at HfO2/Si interface by using STEM-VEELS

The complex dielectric functions and refractive index of atomic layer deposited HfO₂ were determined by the line scan method of the valence electron energy loss spectrum (VEELS) in a scanning transmission electron microscope (STEM). The complex dielectric functions and dielectric constant of monoclinic HfO₂ were calculated by the density functional theory (DFT) method. The resulting two dielectric functions were relatively well matched. On the other hand, the refractive index of HfO₂ was measured as 2.18 by VEELS analysis and 2.1 by DFT calculation. The electronic structure of HfO₂ was revealed by the comparison of the inter-band transition strength, obtained by STEM-VEELS, with the density of states (DOS) calculated by DFT calculation.     

EACVD中用氢原子谱线测定电子平均能量

采用蒙特卡罗方法，对EACVD中氢原子的发射过程进行了模拟。给出了由氢原子谱线测定电子平均能量的方法，结果对EACVD生长金刚石薄膜过程中实时监测电子平均能量，进而可以有效地控制工艺条件，生长出高质量的金刚石薄膜具有重要意义。