快重离子在固体材料中的强电子激发效应

简要介绍了快重离子在固体材料中强电子激发效应的基本特点、研究现状和在HIRFL上获得的部分实验结果,并对今后的研究工作进行了展望。In this paper the outline of intense electronic excitation effects in solid materials induced by swift heavy ions and international research status were briefly reviewed. Few examples of experimental results obtained on HIRFL were presented. And also the developing tendency in the field was looked into the future.     

C60中非线性激发的动力学研究

用电子－晶格耦合的紧束缚模型和求解实时牛顿动力学方程的方法研究了Ｃ₆₀受光激发后的动力学过程，得到了受光激发后Ｃ₆₀分子的能量，键结构和电子状态的动态演化，结果表明光激发Ｃ₆₀分子演化成环状双极化子激子。该计算结果与中性富勒烯材料的荧光实验所得出的结论一致。 关键词：     

低能离子在C60薄膜中引起的辐照效应

用Raman(拉曼)散射技术分析了120keV的H,Ar和Fe离子在C₆₀薄膜中引起的辐照效应,主要指由晶态向非晶态的转变.分析结果表明,在Fe和Ar离子辐照的C₆₀薄膜中,核碰撞主导了由晶态向非晶态的转变过程.而在H离子辐照的情况下,电子能损起主导作用,并发现在H离子辐照过程中,电子能损有明显的退火效应,致使由晶态向非晶态转变的过程中,经历了一个石墨化的中间过程.     

GeV能量的Fe离子在C60薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98 GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5 keV/nm时， 不同辐照剂量（5×1010 —8×1013 ions/cm2)下， 在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。 分析表明， Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。 在辐照剂量达到一中间值1×1012 ions/cm2， C60分子的损伤得到部分恢复， 归因于电子激发引起的退火效应。 通过对Raman数据的拟合分析， 演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14 cm2。     

聚合物材料的快重离子辐照效应

简要介绍了快重离子辐照损伤的特点,通过与低电离辐射粒子辐照在聚合物材料中产生的效应的类比论述了快重离子辐照在聚合物材料中产生的效应及其研究现状 ,并结合快重离子辐照效应的应用展望了该领域未来的发展.The irradiation effects in polymers induced by swift heavy ions were reviewed in comparison with that induced by low ionization particles based on the characteristics of swift heavy ion irradiations. It is shown that bond breaking and cross linking, gas releasing, amorphization and carbonization of polymers depend strongly on the electronic energy loss. Besides special effects such as alkynes production, can be induced under swift heavy ion irradiation. The perspectives...     

C60薄膜的离子注入损伤研究

在200 keV重离子加速器上，用120—360 keV的H,N,Ar和Mo离子注入C₆₀薄膜．对注入后薄膜的拉曼谱进行了分析．结果表明，不同离子注入C₆₀薄膜后，C₆₀的1469 cm^-1特征峰随注入剂量的增加均呈指数式下降，同时在1300—1700 cm^-1范围出现非晶碳峰，并逐渐增强，最终完全非晶化．而且1469 cm^-1拉曼峰的强度及C₆₀薄膜完全非晶化所对应的剂量与注入离子的种类和能量有关．进一步的分析表明，C₆₀分子的损伤主要是由注入离子的核能量转移所造成，与电子能量转移无关．H离子注入C₆₀薄膜后，1469 cm^-1处特征拉曼峰向短波方向非对称展宽，这可能是注入的H离子通过电子能量转移使C₆₀分子发生聚合的结果. 关键词：     

快重离子辐照效应的穆斯堡尔谱学研究

概述了利用穆斯堡尔效应开展的固体材料快重离子辐照效应研究的部分结果 ,并对建立在兰州重离子加速器 (HIRFL)上的在束穆斯堡尔谱学研究装置及其应用作了简要的介绍.Mssbauer spectroscopy study of irradiation effects induced by swift heavy ions in solid materials were briefly presented.Amorphization phenomenon of yttrium iron garnet irradiated by 1 GeV Ar ions has been investigated. For the first time, the nearly complete amorphous state was observed. Stainless steel 316L samples were irradiated with 54 MeV C ions and phase transformation of the samples was observed. HT 9 ferrite steel was irradiated with 510 MeV C ions. Its phase...     

K3C60晶体中的电子屏蔽效应

用屏蔽的静电库仑相互作用势,引入各离子的屏蔽参数,并考虑离子间的短程相互作用,计算了K3C60晶体中各离子和原胞的结合能随屏蔽参数的变化.分析计算表明K3C60晶体中电子的屏蔽主要是指对钾离子势能的屏蔽,特别是对四面体空隙中的钾离子K+T,虽然屏蔽参数很小,但对晶体结构的稳定极为重要 关键词：     

快重离子在凝聚态物质中引起的效应——电子能损效应

简述了快重离子在凝聚态物质中引起的效应——电子能损效应,主要包括缺陷的产生和潜径迹的形成、各向异性的塑性形变、由弹性碰撞产生的缺陷的部分退火、相变（非晶化）,以及尝试性的理论解释．     

荷能离子在C60薄膜中引起的辐照效应

用 Raman散射和 XPS技术分析了能量为几百 ke V到几百 Me V的多种离子在 C60 薄膜中引起的辐照效应.分析结果表明 ,在低能重离子辐照的 C60 薄膜中 ,其晶态向非晶态的转变过程是由核碰撞主导的.在快离子 (1 2 0 ke V的 H离子和171.2 Me V的 S离子 )辐照的情况下,电子能损起主导作用.发现在H离子辐照过程中,电子能损有明显的退火效应 ,致使 C60 由晶态向非晶态转变的过程中,经历了一个石墨化的中间过程;而在 S离子辐照的情况下 ,电子能损的破坏作用超过了退火效应 ,因此 ,在C₆₀ 由晶态向非晶态转变的过程中,无石墨化的中间过程.Irradiation effecs (mainly including transformation from crystalline into amorphous state) of C 60 films induced by 120 keV H, He, N, Ar, Fe and Mo ions, 240 keV and 360 keV Ar ions, and 171.2 MeV, 125.3 MeV and 75.8 MeV S ions were analysed by means of Raman scattering and XPS technique. The analysis results indicate that amorphization process in the cases of N, Ar, Fe and Mo ions irradiation is dominated by nuclear collision, but in the case of H ion irradiation, the process is...     

快重离子辐照对非晶态SiO2薄膜光致发光谱的影响

用湿氧化法在单晶硅表面生长了非晶态SiO2薄膜,再用高能Pb和Xe离子对薄膜进行辐照,最后用荧光光谱分析了辐照参数(剂量、电子能损值)与发光特性改变的相关性.研究发现,快重离子辐照能显著影响薄膜的发光特性,进一步分析显示,辐照导致了SiO2薄膜内O-Si-O缺陷、缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的产生,且缺氧缺陷和非桥式氧空...     

共振相干激发的最新实验研究(英文)

在满足沟道效应条件下 ,高能离子在穿过晶体时 ,离子穿过的是周期性的原子序列或者有序平面阵列 .在入射离子的坐标系中 ,离子感受到一种振动场的作用 .如果与此振动频率相关的能量与离子的电子态跃迁能量相匹配 ,则离子有可能被激发 ,这种现象就称为共振相干激发 (RCE) .1998年 ,成功地观测到了类氢Ar17+ 离子以相对论速度穿过Si晶体时 ,其 1s电子到n =2态的共振激发 .此后 ,有关出射离子电荷态分布以及退激X射线谱的实验研究取得了很大进展 ,近期的实验研究还观测到了类氢离子的 1s电子到更高电子态 (n =3,4 ,5 )的RCE和更重离子的RCE ,以及类氦离子的RCE .这些实验结果有助于详细研究这种共振现象 .实验结果表明 ,RCE也能够作为研究高精度原子谱学的一种潜在的工具 . When energetic ions penetrate into a crystal in a channeling condition, they travel across a periodic array of the atomic strings or ordered planes. These ions feel an oscillating field in the projectile frame. If the energy corresponding to this frequency matches with the transition energy of the electronic states of the ions, the ions have a chance to be excited. It is called Resonant Coherent Excitation (RCE). We have succeeded in observing resonant excitation of 1s electron to the n=2 states in H-like...     

C60、C60F60及C60H60“分子滚珠”的压缩特性与电子结构

采用量子分子动力学技术,模拟了C60、C60F60与C60H60分子的压缩过程,计算了这些"分子滚珠"受压变形后的电子结构.根据计算结果,对比、分析了三种分子的压缩力学特性以及压缩变形对其电子结构的影响.研究表明,1)三种分子的抗压缩载荷与能量吸收能力有C60F60＞C60H60＞C60的排序,但抗变形能力相当;2)随着压缩变形的增大,三种分子的化学活性增加,但相同应变下,C60F60和C60H60分子有着比C60更好的化学稳定性.     

固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应

快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应是近年来才发现的,离子速度效应是指快重离子在固体材料中引起辐照损伤的损伤截面, 损伤效率和损伤形貌的离子速度相关性, 简要介绍了固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中离子速度效应的发现、研究现状和主要实验结果, 并进行了尝试性评价.     

快重离子辐照引起Ni/SiO2界面原子混合及相变研究

在室温下用308 MeV的Xe离子和853 MeV的Pb离子辐照Ni/SiO2样品, 用卢瑟福背散射和X射线衍射技术对样品进行了分析。 通过分析Ni/SiO2样品中元素成分分布和结构随离子辐照剂量和电子能损的变化, 探索了离子辐照在Ni/SiO2样品中引起的界面原子混合与结构相变现象。 实验结果显示, Xe和Pb离子辐照均能引起明显的Ni原子向SiO2基体的扩散并导致界面附近Ni, Si和O原子的混合。 实验观测到低剂量Xe离子辐照可产生NiSi2相, 而高剂量Xe离子辐照则导致了Ni3Si和NiO相的形成。 根据热峰模型, Ni原子的扩散和新相的形成可能由沿离子入射路径强电子激发引起的瞬间热峰过程驱动。Ni/SiO2 interface were irradiated at room temperature with 308 MeV Xe ions to 1×1012, 5×1012 Xe/cm2 and 853 MeV Pb ions to 5×1011 Pb/cm2, respectively. These samples were analyzed using Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and X ray diffraction spectroscopy (XRD), from which the intermixing and phase change were investigated. The obtained results show that both Xe and Pb ions could induce diffusion of Ni atoms to SiO2 substrates and result in intermixing of Ni with SiO2. Furthermore, 1.0×1012 Xe/cm2 irradiation induced the formation of NiSi2 and 5.0×1012 Xe/cm2 irradiation created Ni3Si and NiO phases. The diffusion of Ni atoms and the formation of new phase may be driven by a transient thermal spike process induced by the intense electronic energy loss along the incident ion path.     

C60-甲苯衍生物对酞菁铜/C60薄膜光电性能的影响

从光电导－时间关系，瞬态光电导能谱和光诱导放电曲线（PIDC）等方面研究C60－甲苯衍生物对酞菁铜（CuPc)/C60薄膜光电性能的影响，并对其机理进行了探讨，C60－甲苯衍生物对C60－甲苯衍生物／CuPc/C60多层膜的光电性能具有明显的增强效应。     

A comparative study of ion-induced damages in C60 and C70 fullerenes

The stability of fullerenes (C₆₀ and C₇₀) under swift heavy ion irradiation is investigated. C₆₀ and C₇₀ thin films were irradiated with 120 MeV Ag ions at fluences from 1×10¹² to 3×10¹³ ions/cm². The damage cross-section and radius of damaged cylindrical zone were found to be higher for C₆₀ than C₇₀ as evaluated by Raman spectroscopy, which shows that the C₇₀ molecule is more stable under energetic ion impact. The higher damage cross-section of the C₆₀ molecule compared with that of the C₇₀ molecule is explained on the basis of thermal conductivity in the framework of the thermal spike model. The surface morphology of pristine C₆₀ and C₇₀ films is studied by atomic force microscopy. UV-visible absorption studies revealed that band gap for C₆₀ and C₇₀ fullerenes thin films decreases with increasing ion fluence. Resistivity of C₆₀ and C₇₀ thin films decreases with increasing ion fluence but the decrease is faster for C₆₀ than C₇₀, indicating higher damage in C₆₀. Irradiation at a fluence of 3×10¹³ ions/cm² results in complete damage of fullerenes (C₆₀ and C₇₀) into amorphous carbon.