中国科学院西安光机所科技成果介绍之四

近年来,随着世界电子技术的迅速发展,国内外正在广泛深入地开展晶体、半导体的研究工作:包括单晶表面与内部晶体辐射损伤的研究,晶体内杂质分布的研究晶体内部及表面的缺陷、移动原子、层错、弯曲、结晶表面无序的研究,半导体的离子注入、离子渗杂等的研究。所有这些研究工作都可以通过离子沟道效应、沟道辐射的研究而进行的。高精的沟道辐射的研究和离子沟道效应的研究有赖于多维精密定角仪。     

振镜法测量等离子体离子温度

 离子温度是托卡马克等离子体一个重要参数，介绍了一套振镜扫描装置，该装置主要由0.5m单色仪和安装在出射狭缝前的振动的石英镜片组成，时间分辨率小于10ms，系统测量误差小于20eV。测量了HT-6M托卡马克CV(227.1nm)谱线的线形，并由谱线的多普勒展宽得出欧姆加热和离子回旋共振加热（ICRH）下的离子温度，结果表明ICRH期间离子温度由200eV升高到300eV。这套装置广泛应用在中小型托卡马克上。     

基于成像板-X射线条纹相机的精密耦合技术

为实现惯性约束聚变(ICF)实验中同时获取靶点的X射线1维动态和2维静态积分图像,提出了一种全新的X射线图像采集方法。结合成像板与X射线条纹相机的工作特性,通过在阴极狭缝前精密耦合成像板,实现X射线图像到达狭缝的同时采集其外围区域的静态积分图像。该方法具有对靶点X射线图像的1维动态与2维静态图像对比分析、成像系统像面位置精密空间定位的功能。利用该方法在神光Ⅱ装置上实现搭载Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜获得内爆靶球压缩流线图,并应用于流体不稳定性实验中。     

纳米金属掩膜和离子辐照技术制备高温超导约瑟夫森结

研究了一种利用纳米金属掩膜和离子辐照技术在高温超导YBCO薄膜上制备Josephson结的方法.首先用在YBCO薄膜甩上一层800nm左右的光刻胶(PMMA),继而在光刻胶上用直流磁控溅射的方法镀上一层大约300nm左右的Cr膜,利用紫外曝光和离子刻蚀的方法在YBCO薄膜上形成覆盖有Cr膜的微桥,然后,利用聚焦离子束系统(FIB)在微桥上刻出一个50nm左右的狭缝,最后利用120keV的H2 对狭缝内的材料进行辐照,从而使狭缝部分的材料超导电性减弱,形成类似SNS型的Josephson结.     

基于有限元方法的离子俘获装置模拟计算

利用有限元程序ANSYS,开展潘宁离子俘获装置的电场模拟计算。基于电场数据,结合Runge_Kutta_Fehlberg方法进行潘宁装置在多种模式下的离子俘获过程模拟工作,得到了准确的离子俘获结果。并对实际条件下具有偏离理想情况电极分布的俘获装置进行了优化计算及电场分析,同样实现了离子俘获过程的准确模拟。有限元方法用于离子俘获装置的电场计算以及后续离子俘获过程模拟流程的建立,为类似的电势阱离子俘获装置建造运行提供有效的技术支持。     

啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究

利用啁啾相移光纤光栅狭缝的中心波长对应变点和应变量的波长敏感性,实现应变与应变点精确定位的传感.当啁啾光纤光栅上的某一位置产生微应变时,该应变点会产生相移,其频谱则会出现一个与之对应的狭缝,且狭缝的深度和中心波长与应变的大小和位置相关.当串接不同中心波长的啁啾光纤光栅后,即可实现一定范围内的分布式应变与应变点精确定位检测.本文通过V-I传输矩阵法建立了狭缝深度和中心波长关于应变量和应变位置的理论模型,分析结果表明理论上可以实现微米量级的精确定位.搭建了级联啁啾相移光纤光栅的分布式应变传感装置,实验获得的最大应变灵敏度为0.19 pm/με.该精确定位传感装置在先进制造、精密加工、航空航天、铁路系统等高新技术领域具有重要的应用前景.     

离子质谱计

质谱计是一种价格昂贵的大型精密分析仪器.在测量元素同位素、鉴定有机化合物分子结构以及对复杂样品进行分析等方面,质谱计是十分重要的分析仪器.其基本工作原理是:首先将样品中的原子或分子电离成离子,并加速到具有一定的能量,这一部分称为离子源.由离子源产生含有不同原子或分子质量,具有一定方向分散和能量分散的离子束进入质谱分析器.分析器将离子按质量和电荷(称为质荷比m/e)大小分离和聚焦,类似于光谱仪的三棱镜或光栅将不同波长的光波分开和聚焦.质谱分析器有磁场单聚焦、电场和磁场双聚焦、四极滤质器等不同结构.分离后的离子由高…     

利用同步辐射与离子阱研究高电离态离子

近年来,各种形式的离子阱作为“清洁”的离子存储器被应用于低能高电离态离子的碰撞和光谱学的研究.同步辐射作为一种新型光源,其能量范围宽,产生的光子能量高,是高电离态产生、电离和激发的有力手段.把二者的优点结合起来,可开辟新的科学生长点.[1] 研究低能高电离态离子,对于实验室等离子体和天体等离子体中的光电离和碰撞过程;对于量子电动力学的精密检验; 对于研究高电离态离子的能极结构和谱线;对于检验和发展光电离以及其他光与离子相互作用理论,都具有非常重要的意义,是当前原子、分子物理学的重要研究前沿. 利用同步辐射光产生离子…     

单离子微束离子入射点定位

 为满足辐射实验的定位精确度要求,提出了一种对微束离子入射点进行捕捉和定位的方案。该方案根据离子束流轰击闪烁体能激发出光信号的特性,结合单离子微束装置的显微图像采集系统,通过对离子激发出的光斑进行图像采集分析实现了对离子入射点的定位。验证实验通过一种CR39膜记录离子辐射径迹, 采用的毛细玻璃管瞄准器内径为5 μm,长度为980 μm。实验得出了运用该方案进行入射点定位时装置的整体定位精度。     

离子导体薄膜

最近十几年来,发现了一些离子电导率很高的固体材料即超离子导体或快离子导体.然而与液体电解质相比,其离子电导率仍然很低.为了克服这个缺点,在探索电导率更高的离子导体新材料的同时,也开展了离子导体薄膜的研究.本文综述了离子导体薄膜的研究情况. 一、薄膜生长和物理性质1.衬底 通常将薄膜制备在衬底上,以获得适当的机械强度.因而衬底材料的选择和处理就是离子导体薄膜研究中的重要问题. 在离子导体薄膜器件中通常有几个薄膜叠在一起,除了原始衬底外,每一层薄膜又成为下一层的衬底,这样就涉及到膜与衬底和膜与膜之间的相互作用.薄膜与衬…     

半导体量子阱中束缚离子激子的研究

在多维球坐标体系中,我们对施主为束缚离子激子用二维方法求解薛定谔方程.研究表明,该方法对于半定量分析简便易行,并获得了一个重要的质量比σc=0.512.     

Paul阱中离子运动及稳定性分析

Paul离子阱由于没有外加磁场所引起的塞曼效应的影响,已成为离子存储及研究离子的重要装置.根据在实验中所采用的Paul离子阱结构及电场分布特点,列出阱内离子运动方程并进行求解,对其中各种运动进行分析,同时还分析了离子存储稳定性.最后对所作的研究进行总结,得到如下结论:阱中离子的运动为谐振运动、基频微运动和高阶微振动.     

星载高光谱成像光谱仪狭缝函数测试方法的研究

为了满足大气微量成分高精度测量需求,需要能准确描述星载高光谱大气微量成份探测仪的仪器狭缝函数。针对高光谱大气微量成份探测仪视场大、波段宽、空间分辨率和光谱分辨率高等特点,研制了狭缝函数测量仪。介绍了狭缝函数测量仪的工作原理及基本结构,并利用狭缝函数测量仪可同时实现高分辨率、宽谱段测量的特点,通过搭建定标装置,对高光谱大气微量成份探测仪进行全视场的狭缝函数测试,得出了仪器狭缝函数的数学表达式,给出仪器狭缝函数的特性分布,并对结果进行分析。测试结果表明：高光谱大气微量成份探测仪全视场光谱分辨率在0.423～0.597 nm之间,其狭缝函数特性曲线近似满足高斯分布规律。由于星载大视场成像光谱仪存在光谱弯曲现象,从而导致边缘视场分辨能力略低于中心视场分辨能力。狭缝函数测量仪是基于中阶梯衍射光栅设计,可同时输出多条高分辨率谱线,且分布均匀,不仅可以测量高光谱成像光谱仪的仪器狭缝函数,也可对星载高光谱仪器光谱定标,为后续研究提供了参考依据和方法。     

用于CSRe上16O5+离子精密激光谱学实验的极紫外光子探测系统的研制

高电荷态离子的精密谱学研究不仅为强场QED效应、相对论效应、电子关联效应等基础前沿理论模型的精确检验提供了良好的条件,而且对同位素移动、高电荷态离子光钟等诸多前沿物理研究具有重要意义。为了在兰州重离子加速器冷却储存环的CSRe上开展相对论能量类锂16O5+离子2s_1/2→2p_1/2和2s_1/2→2p_3/2光学跃迁精密测量的激光谱学实验研究,研制了一套适用于前向发射荧光收集测量的新型非拦截式极紫外光子探测系统。该探测系统主要由抛物面型SiC反射镜、镀有CsI的微通道板(MCP)探测器以及高速步进电机等部分组成。在CSRe的高温烘烤环境和超高真空实验环境下,该探测系统能够在不影响储存环内离子束正常运转的同时实现对极紫外波段(50~200 nm)前向发射光子的高效探测,其探测效率较CSRe上现有光子通道倍增管荧光探测器提升约50倍。该探测系统不仅能够为CSRe上高电荷态离子的精密激光谱学实验提供高效实时的探测工具,亦为将来在大科学装置HIAF上开展更高能量、更高电荷态重离子的精密激光谱学实验研究奠定了坚实的基础。     

HT-7 装置回旋质谱探测器边界离子诊断

介绍了回旋质谱探测器的原理和设计及其在HT-7 装置欧姆放电下对边缘等离子体中离子的诊断实验。探测器安装在限制器附近, 通过一小孔引进等离子体; 设置的前置偏压使电子和离子分离, 并使离子减速; 进入腔体内部的离子在射频电场和平行磁场的作用下发生回旋共振; 通过考察收集的离子电流信号中的共振峰可得到离子的荷质比、回旋频率等参数。实验中观察到荷质比为1、0. 5、0. 3333、0 . 1819 的离子共振峰。     

离子液体[Emim]Br水溶液的密度和超额体积

离子液体作为一种新的环境友好的溶剂,拥有作为吸收式工质对的优良特性.本文对离子液体[Emim]Br及其水溶液的热力学性质进行了研究,使用DMA-55型精密数字密度计测定了[Emim]Br-水二元混合物在298.15 K,308.15K和318.15 K三个温度下全浓度范围内的密度数据,关联得出密度与组成和温度的关系式.计算了三个温度下混合物的超额体积,并用六参数Redlich-Kister方程进行关联.     

利用离子声波朗道阻尼测量氧化物阴极放电中的离子温度

作为等离子体重要参数之一, 特别是在低温等离子体中离子温度的测量一直较为困难. 在磁化线性等离子体装置氧化物阴极脉冲放电条件下, 利用栅网激发离子声波, 通过测量波幅在朗道阻尼作用下随空间的演化, 利用阻尼长度是离子温度和电子温度的函数, 计算得到离子温度为0.3 eV. 测量值与国外类似装置利用光谱诊断所得结果基本相同.     

同步辐射微束X射线荧光分析实验站

北京同步辐射装置微束X射线荧光实验站位于4W1A白光束线末端,主要仪器设备包括:束流强度监测用电离室系统、狭缝及激光对准光路系统、多维精密样品移动台及其步进马达驱动系统、体视显微镜及电视观测系统、Si(Li)能量色散谱仪系统等,实验装置在微区荧光分析中具有很清的灵敏度(绝对检测限达到10^－10－10^—13g,相对检测限为Nμg/g-N0.1μg/g级,在全反射XRF实验条件下,相对检测限为1-5ng/g),良好的空间分辨率(厚样几十μm,生物薄样200μm).本实验站在地学、生命科学、材料科学等方面开展了大量的研究工作.     

稀土元素的原子／离子荧光光谱分析进展

本文首次系统地评述了离子元素原子／离子荧光分析的研究进展。主要讨论了稀土元素原子／离子荧光分析的实验装置、应用和特点，展望了其发展趋势。目前研究主要集中在发展不同的激发光源和原子／离子化器以提高分析的灵敏度，克服干扰，作为激发光源，染料激光器得到了广泛的应用，空心阴极灯也深受关注，电感耦合等离子体是常用的原子／离子化器之一。原子／离子ＩＣＰ荧光光谱分析了光谱干扰，线性范围宽，是稀土元素分析的有效方     

Penning型离子存储器的研制

原子分子物理学家对于孤立的、静止的粒子的获得是非常感兴趣的.因为这样的理想的实验条件可以使问题简化,从而得到精确的实验数据。60年代以来人们首先用电场和磁场将非常低速运动的离子束缚在很小的空间内,持续一段相当长的时间,称之为离子的存储,使用的装置称为离子存储器或离子阱(ion trap)。近年来有人利用激光场停止原子束的运动而获得储存的原子。离子存储器主要有两种类型:一种为电场—高频电场约束(称为rf型),另一来为静电场—静磁场约束(称为Penning型),前者有人用来进行光谱精细结构的研究工作,而后者有人用来进行离子—原子碰撞的研究工作。我们在国内首次研制了Penning型离子存储器获得成功,并将用于离子—原子碰撞电荷交换过程的研究。做为这一系列研究报告的首篇报导,本文将详细地介绍Penning型离子存储器的工作原理和实验技术的细节。