用蒙特卡罗方法模拟直接转换X射线探测器的响应特性

采用Monte Carlo方法模拟了HgI₂、非晶Se和CdTe几种直接X射线转换探测器在医用X射线范围(10—100keV)的透过谱、背向散射谱、吸收效率和光电灵敏度. 对X射线和HgI₂的作用过程模拟采用了EGSnrc Monte Carlo代码系统, 对信号电荷的产生考虑了电荷产生的高斯噪声和材料深陷阱作用造成的部分电荷收集影响. 结果表明, 载流子平均自由程(Schubweg)在相对于探测材料厚度较小时, 陷阱作用能很大地影响探测灵敏度. HgI₂的灵敏度是非晶Se的5倍以上, CdTe的灵敏度是非晶Se的10倍以上, 采用高Z序数材料可以大大提高探测灵敏度.     

2000 1/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 1/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

2000 l/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 l/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

Gd3Ga5O12:Ag薄膜电致发光材料的制备及其发光性质

研究了Gd₃Ga₅O₁₂:Ag材料的制备及其发光性质.Gd₃Ga₅O₁₂:Ag材料通过固相反应法制得,采用X射线衍射法分 析了材料的结晶度及成分.用电子束蒸发将该材料制备成交流的薄膜电致发光器件,得到了 较好的蓝紫色发光,发光峰分别位于397和467nm.通过对材料的光致发光和激发光谱的研究 和比较,得出397和467nm分别来自于氧空位和Ag⁺的发光.     

北京同步辐射装置X射线衍射实验站在材料科学研究中的应用

简述了北京同步辐射装置X射线衍射实验站的实验装置,工作性能.利用X射线衍射仪开展了非晶周期多层膜、半导体超晶格结构研究,测量了Si₃N₄材料残存应力微区分布.     

高k介质在新型半导体器件中的应用

当CMOS器件特征尺寸缩小到45 nm以下, SiO₂作为栅介质材料已经无法满足性能和功耗的需要, 用高 k材料替代SiO₂是必然选择. 然而, 由于高 k材料自身存在局限性, 且与器件其他部分的兼容性差, 产生了很多新的问题如界面特性差、 阈值电压增大、 迁移率降低等. 本文简要回顾了高 k栅介质在平面型硅基器件中应用存在的问题以及从材料、 结构和工艺等方面采取的解决措施, 重点介绍了高k材料在新型半导体器件中的应用, 并展望了未来的发展趋势.     

Ag60纳米颗粒[{Cl@Ag12}@Ag48(dppm)12]的结构(其中dppm=双(二苯基膦基)甲烷

本文合成一种新的双膦连接Ag₆₀纳米团簇[{Cl@Ag₁₂}@Ag₄₈(dppm)₁₂],并通过X射线晶体学进行表征. 二十面体的银处于核心位置,里面是中心氯化物组成,外面有48 个银原子/离子的包裹,顶端是12个双(二苯基膦基)甲烷(dppm)配体. 同时利用密度泛函理论对阳离子[{Cl@Ag₁₂}@Ag₄₈(dppm)₁₂]⁺进行计算,以确定该结构是否对应于核心数n=58的超原子. DFT计算的优化结构与X射线一致,但是HOMO-LUMO的能差并不能保证其超级稳定性.     

氮化硅薄膜中硅纳米颗粒的形成机制研究

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以SiH₄作为硅源, NH₃和N₂共同作为氮源,在单晶硅衬底上制备了不同的氮化硅薄膜. X射线衍射分析薄膜晶体结构,通过计算晶格尺寸大小证明了纳米硅颗粒的存在. 傅里叶变换红外光谱分析了薄膜中的键合作用的变化并结合化学反应过程对氮化硅薄膜中纳米硅颗粒的形成机制进行了研究,发现Si—Si键作为硅纳米颗粒的初始位置, 当反应朝着生成Si—Si的方向进行时,可以促进氮化硅薄膜中硅纳米颗粒的形成. X射线衍射分析和光致发光实验结果表明Si—Si键浓度增大时, 所形成的纳米硅颗粒的尺寸和浓度都随之增大.     

相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究

 在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法，进行了硬X射线产生的实验研究。在47cm传输距离上，电子束与钽靶作用，获得了面积积分剂量率为2.1×10¹⁰Gy·cm²/s的硬X射线辐射（能谱范围为20～120keV），在总的辐照面积上(4π方向)面积积分剂量达1 843Gy·cm²，X射线转换率达到108Gy·cm²/kJ。     

吡嗪分子在硅(100)面吸附构型的XPS和NEXAFS谱理论研究

本文利用X射线谱研究了吡嗪(C₄H₄N₂)分子共价吸附于硅(100)面的几种吸附构型的几何结构和电子结构. 利用密度泛函理论结合团簇模型,对预测的吸附结构的碳K壳层(1s)X射线光电子能谱(XPS)和近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)谱进行了模拟. 计算结果阐明了XPS和NEXAFS谱与不同吸附构型的对应关系. 与XPS谱相比,NEXAFS谱对所研究的吡嗪/硅(100)体系的结构有明显的依赖性,可以很好地用于结构鉴定. 根据碳原子的分类,研究了在NEXAFS光谱中不同化学环境下碳原子的光谱成分.     

X射线Kirkpatrick-Baez显微镜用超反射镜的研制

 介绍了一种可应用于X射线Kirkpatrick-Baez（KB）显微镜的光学元件—X射线超反射镜。选用的W和B₄C作为镀膜材料,膜对数为20,采用单纯型调优的方法实现了X射线超反射镜设计,用磁控溅射的方法在Si基片上完成了W/B₄C X射线超反射镜的制备。采用高分辨率X射线衍射仪（8 keV）测量了X射线超反射镜的反射特性。制备的X射线超反射镜在掠入射角分别为1.052°和1.143°处,反射角度带宽为0.3°,反射率达到20%,可满足KB型显微镜的要求。     

高空核爆炸下大气的X射线电离及演化过程数值模拟

利用数值模拟程序模拟了不同高度核爆炸下大气的X射线电离及演化过程.结果表明: X射线电离产生的电子数密度在射线到达后约100 ns时刻达到峰值, 峰值数密度随着到裸核区距离的增加而减小;电子具有较长的寿命, 电子寿命随着到裸核区距离的增加而增大; X射线电离空气产生正离子O⁺, O₂⁺, N₂⁺,爆高为120 km情况下 O⁺的峰值数密度与O₂⁺的相近,能维持约1 s. X射线对空气的电离影响范围在数十千米以内,在距裸核区较近的区域, 爆高为80 km时产生的电子峰值数密度比爆高为120 km时的电子峰值数密度高, 在距裸核区较远的区域则相反.     

YBCO薄膜微结构的表征

用X射线衍射技术和扫描电镜详细表征了生长在Y-ZrO₂(YSZ)衬底上YBa₂Cu₃O_7-σ(YBCO)薄膜的微结构.结果发现,采用Eu₂CuO₄(ECO)做缓冲层,可以提高YBCO薄膜的质量,而不改变其超导性能.     

3333lp/mm X射线透射光栅的研制

针对X射线透射光栅摄谱仪中的高线密度光栅,研究了采用电子束曝光和X射线曝光技术结合制作高线密度X射线透射光栅的工艺技术.首先利用电子束曝光和微电镀技术在镂空的薄膜上制备母光栅X射线掩模版,然后利用X射线曝光和微电镀技术小批量复制光栅.在国内首次完成了3333lp/mm X射线透射光栅的研制,栅线宽度为150nm,周期为300nm,金吸收体厚度为500nm.衍射效率标定的结果表明,该光栅的占空比合理、侧壁陡直,具有良好的色散特性,能够满足空间探测、同步辐射和变等离子诊断等多个领域的应用.     

电子束蒸发法制备ZrO2薄膜的相变模型分析

 用电子束蒸发方法制备了纯的ZrO₂薄膜和含Y₂O₃摩尔分数为7%和13%的ZrO₂薄膜,即YSZ薄膜,通过测定薄膜的损伤阈值来验证温度诱导相变模型;并用X射线衍射（XRD）来测定ZrO₂和YSZ镀膜材料和薄膜的结构特征。结果表明：ZrO₂镀膜材料和薄膜室温下都表现为单斜相,YSZ镀膜材料和薄膜室温下都以立方相存在;YSZ薄膜的损伤阈值远高于ZrO₂薄膜的损伤阈值,这是因为添加Y₂O₃后的YSZ材料的相比较稳定,在蒸发过程中不会发生相变,而ZrO₂材料则发生相变,产生缺陷,缺陷在激光作用下成为吸收中心和初始破坏点,导致ZrO₂薄膜的损伤阈值降低。     

用云母弯晶谱仪探测Z箍缩等离子体X射线光谱

 为了研究Z箍缩等离子体辐射的X射线光谱,研制了可用于“阳”加速器上探测宽频谱范围的X射线椭圆弯曲晶体谱仪。该谱仪晶体分析器采用云母材料,椭圆焦距为1 350 mm,离心率为0.948 5,覆盖布拉格范围为30°~60°,可探测X射线波长范围为0.10~1.73 nm(0.86~1.00 nm除外),用X射线胶片接收光谱信号。探测实验在中国工程物理研究院“阳”加速器上进行,实验结果表明:谱仪获取了氩的类氢共振线L_ya及其伴线、类氦共振线(1s2p¹P₁-1s2¹S₀)w线及磁四级M₂2跃迁(1s2p³P₂-1s²¹S₀)x线、互组合跃迁(1s2p³P₁-1s²¹S­₀)y线、禁戒谱线(1s2p³S₁-1s²¹S₀)z线和K­_-a线,谱线分辨率达到564。实验证明弯晶谱仪适合于Z箍缩等离子体X射线光谱学诊断。     

Cr4+:Ca2GeO4激光晶体生长及结构表征

采用助熔剂法,以CaCl₂为助熔剂,生长Cr⁴⁺ :Ca₂GeO₄新型近红外可调谐激光晶体.通过X射线衍射(XRD)、激光Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)等方法对晶体进行结构表征.结果表明,得到的晶体为单斜晶系镁橄榄石结构的低温γ-Cr⁴⁺ :Ca₂GeO₄单晶,晶格参数为a=5.3209 (1 =0.1 nm)     

单模硫系光纤色散特性分析

本文对目前红外光纤研究的热点-硫系光纤独特的色散特性进行理论分析.研究主要针对As2S3光纤的材料特性进行.理论计算和分析显示:As₂S₃光纤的材料色散高达-100ps/km.nm以上,比硅基材料光纤高1～2个数量级,可以与硅基光纤光栅相媲美.特殊的色散特性,预示了硫系光纤及其器件广阔的应用前景.     

飞秒激光-物质相互作用产生Kα X射线

 用无色散X射线谱仪分别在靶前后测量了飞秒激光辐照铜箔产生的Kα X射线,获得了能量转换效率。入射激光脉冲宽度33 fs,能量在50 mJ～5 J,强度10₁₇～10₁₉ W/cm₂。靶后发射的Kα X射线强度随入射激光能量的增加而增加,其单色性较靶前好。采用100 μm厚靶,其能量转换率为2.2×10_-5。     

软X射线投影光刻技术

软 X射线投影光刻作为特征线宽小于 0 .1μm的集成电路制造技术 ,倍受日美两个集成电路制造设备生产大国重视。随着用于软 X射线投影光刻的无污染激光等离子体光源、高分辨率大视场投影光学系统、无应力光学装调工艺、深亚纳米级镜面加工和多层膜制备、低缺陷反射式掩模、表面成像光刻胶。