退火对He注入及随后208Pb27+辐照的Al2O3单晶PL谱的影响

利用高能离子研究了110 keV 的He⁺注入Al₂O₃单晶及随后230 MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照并在不同温度条件下退火样品的光致发光的特性. 从测试结果可以清楚地看到在375 nm，390 nm，413 nm 和450 nm 出现了强烈的发光峰. 经过600 K退火2 h后测试结果显示，390 nm发光峰增强剧烈，而别的发光峰显示不明显. 在900 K退火条件下，390 nm的发光峰开始减弱相反在510 nm出现了较强的发光峰，到1100 K退火完毕后390 nm的发光峰完全消失，而510 nm的发光峰相对增强. 从辐照样品的FTIR谱中看到，波数在460—510 cm^-1间的吸收是振动模式，经过离子辐照后，吸收带展宽，随着辐照量的增大，Al₂O₃振动吸收峰消失，说明Al₂O₃振动模式被完全破坏. 1000—1300 cm^-1之间为Al-O-Al桥氧的伸缩振动模式，辐照后吸收带向高波数方向移动. 退火后的FTIR谱变化不大.     

退火对Pb辐照Al2O3单晶发光特性的影响

研究了230MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照Al₂O₃样品及随后在600,900,1100K高温条件下退火后的光致发光特性。从辐照样品的测试结果可以清楚地看到在波长为390,450nm处出现了强的发光峰。辐照量为1×10¹³ions/cm²时,样品的发光峰最强。经过600K退火2h后测试结果显示,380nm发光峰剧烈增强,而其他发光峰显示不明显。在900K退火条件下,380nm的发光峰开始减弱,而在360,510nm出现了明显的发光峰,至到1100K退火完毕后380nm的发光峰完全消失,而360,510nm的发光峰相对增强。从被辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460~510cm^-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al₂O₃振动吸收峰消失,说明Al₂O₃振动模式被完全破坏。1000~1300cm^-1之间为Al—O—Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动,说明其振动模式受到影响。辐照剂量较小的样品,损伤程度相对较低,经退火晶化后,振动模式基本恢复到单晶状态;辐照剂量较高的样品,损伤程度大,退火处理后表面变得较粗糙,振动模式并未出现,说明结构破坏严重。     

α-Al2O3: Mn单晶的三维热释发光谱研究

测量了α-Al2O3: Mn单晶中子辐照前后的三维热释发光谱.观察到α-Al2O3: Mn:Mn单晶γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，峰温在350℃波长为680nm处有一宽发光峰，这可能与Mn2+离子有关；波长为695nm峰温在170℃和350℃的线状光谱，叠加在680nm宽发光峰上，是Cr3+离子的发光谱线,其中可能有Mn4+离子的贡献.与纯α-Al2O3单晶的热释发光谱相比，掺入Mn杂质后，γ射线照射的三维热释发光谱中完全地抑制了波长为416nm的α-Al2O3的F心发光峰.经1017cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，在150℃出现了波长为416和695nm的发光峰，以及在250℃波长为680和695nm的发光峰，其中695nm新发光峰的强度略超过了中子辐照前α-Al2O3:Mn在350℃波长为695nm的发光峰，说明中子辐照产生了大量浅陷阱能级和F心.然而，经1018cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，出现了峰温150℃，190℃和250℃波长为520nm的Mn2+离子发光峰，以及300℃波长为680和695nm的Cr3+（或Mn4+）的发光峰，表明增高中子注量的辐照，产生了温度为190℃，250℃和300℃深陷阱能级和F心，并使Mn2+离子发光峰明显加强. 关键词： α-Al2O3:Mn 三维发光谱 缺陷结构 发光机理     

离子注入/辐照引起Al2O3单晶的改性研究

600K温度下用110keV的He^＋,Ne^＋,Ar^＋离子注入及320K温度下用230MeV的^208Pb^27＋辐照Al2O3单晶样品,研究了离子注入和辐照对Al2O3单晶样品结构和光学特性的影响。从测得的光致发光谱可以清楚地看到,所有样品在波长为375,413和450nm处出现了强的发光峰。且所有5×10^16ion／cm^2注入样品的发光峰均最强。经过高能Pb辐照后的样品,在390nm处出现了新的发光峰。透射电镜分析发现在注入氖样品100nm入射深度以内形成了高浓度的小空洞（1-2nm）,在Ne沉积区域有少量大空洞形成。傅立叶变换红外光谱分析发现,波数在460-510cm^-1间的振动吸收带经过离子辐照后展宽,随着辐照量的增大,该振动吸收强度显著减弱。1000—1300cm^-1对应Al-O-Al桥氧伸缩振动模式的吸收带,辐照后向高波数方向移动。对离子注入和辐照对Al2O3单晶样品结构损伤机理进行了初步探讨。Single crystal sapphire （Al2O3 ） samples were implanted at 600 K by He, Ne and Ar ions with energy of 110 keV to doses ranging from 5 × 10^16 to 2× 10^17 ion/cm^2 or irradiated at 320 K by ^208Pb^27＋ ion with energy of 1.1 MeV/u to the fluences ranging from 1 × 10^12 to 5 × 10^14 ion/cm^2. The modification of structure and optical properties induced by ion implantation or irradiation were analyzed by using photoluminescence（PL） and Fourier transformation infrared spectrum（FIR） spectra and transmission electron microscopy（ TEM ） measurements. The PL measurements showed that absorption peaks located at 375,413 and 450 nm appeared in all the implanted or irradiated samples, the PL intensities reached up to the maximum for the 5 × 10^16 ion/cm^2 implanted samples. After Pb-ion irradiation, a new peak located at 390 nm formed. TEM analyses showed that small size voids,（ 1--2 nm） with high density were formed in the region from the surface till to about 100 nm in depth and also large size Nebubble formed in the Ne-doped region. From the obtained FTIR spectra, it was found that Pb-ion irradiation induced broadening of the absorption band in 460-510 cm^-1 and position shift of the absorption band in 1 000- 1 300 cm^- 1 towards to high wavenumber. The possible damage mechanism in single crystal sapphire induced by energetic ion implantation or irradiation was briefly discussed.     

高温注氦及随后230MeV的208Pb27+辐照Al2O3的光致发光谱的研究

主要研究了110keV的He⁺高温注入Al₂O₃单晶及1.1MeV/u的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照注氦Al₂O₃样品的光致发光的特性. 从测试结果可以清楚地看到在375nm, 413nm和450nm处出现了强烈的发光峰. 并且在600K, 5×10sup>16ions/cm²剂量点, 样品的发光峰是最强的. 这 表明He⁺注入Al₂O₃后使带隙中深的辐射中心复合的效率大幅度提高, 极大的增强了其发光强度,而且发光伴随着蓝移现象. 而经过高能²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照后的样品, 在390nm出现了新的发光峰,从FTIR谱中我们能够看到, 可能是²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照相对沉积膜出现一定的晶化, 其中含有许多纳米尺寸的Al₂O₃晶粒所致.     

X射线辐照后BaFC1中缺陷性质的研究

未掺Eu2+的BaFCl粉末样品在80K下经X射线辐照后,在不同的温度条件下(从80K副273K),用580nm的光波激励样品时观测到310nm和380nm的发光峰.经分析认为,样品经X射线辐照后,在晶体中形成两种卤素离子的F-H''心对.当用F心吸收带的光波激励样品时,两种F—H心对衰变成相应的自陷激子态并复合发光.310nm和380nm分别对应于F-离子和Cl-离子的自陷激子的发光,并且它们的发光强度强烈地依赖于温度的变化。     

γ-辐照对纯Y_2SiO_5和Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu3+掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260~270 nm和320 nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu3+∶Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O-心吸收峰,而且还有Eu2+离子在300 nm和390 nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu3+∶Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

注入Ar+的蓝宝石晶体退火前后光致发光谱的分析

对注入Ar⁺后不同晶面取向的蓝宝石晶体在不同退火条件下的光致发光谱进行了分析.分析结果表明:三种晶面取向的蓝宝石样品经Ar⁺注入后,其光致发光谱中均出现了新的位于506nm处的发光峰;真空和空气气氛下的退火均对样品在506nm处的发光有增强作用,不同晶面取向的样品发光增强程度不同,且发光增强至最大时的退火温度也不同,空气气氛下的退火使样品发光增强程度更为显著.由此可以看出,退火气氛、退火温度和晶面取向均对样品发光峰强度有影响. 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 离子注入 退火 光致发光谱     

γ-辐照对纯Y2SiO5和Eu3+:Y2SiO5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu^3＋掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260-270nm和320nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O^-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu^3＋;Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O心吸收峰,而且还有Eu^2＋离子在300nm和390nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu^3＋：Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

X射线辐照后BaFC1中缺陷性质的研究

未掺Eu~(2+)的BaFCl粉末样品在80K下经X射线辐照后,在不同的温度条件下(从80K副273K),用580nm的光波激励样品时观测到310nm和380nm的发光峰.经分析认为,样品经X射线辐照后,在晶体中形成两种卤素离子的F-H’心对.当用F心吸收带的光波激励样品时,两种F—H心对衰变成相应的自陷激子态并复合发光.310nm和380nm分别对应于F-离子和Cl-离子的自陷激子的发光,并且它们的发光强度强烈地依赖于温度的变化。     

Development of arc ion sources for heavy ion fusion

An overview of the development of arc ion sources for heavy ion fusion is presented. Two approaches to heavy ion fusion (HIF)-the RF linac-storage ring approach and the induction linac approach-are described. RF linac schemes require low emittance and moderate current levels, because the beam is accumulated in storage rings before being focused on target. The induction linac approach requires low emittance and high current, because this is a single-pass approach to HIF and one wishes to limit the number of beams in the machine. The RF scheme generally uses long pulse sources together with a buncher of RFQ. The induction linac approach requires sources in the microsecond pulse length range, with good optics being maintained during the pulse. Emphasis is on the induction linac approach pursued at the Lawrence Berkeley Laboratory     

All-optical ion generation for ion trap loading

We have investigated the all-optical generation of ions by photo-ionisation of atoms generated by pulsed laser ablation. A direct comparison between a resistively heated oven source and pulsed laser ablation is reported. Pulsed laser ablation with 10 ns Nd:YAG laser pulses is shown to produce large calcium flux, corresponding to atomic beams produced with oven temperatures greater than 650 K. For an equivalent atomic flux, pulsed laser ablation is shown to produce a thermal load more than one order of magnitude smaller than the oven source. The atomic beam distributions obey Maxwell–Boltzmann statistics with most probable speeds corresponding to temperatures greater than 2200 K. Below a threshold pulse fluence between 280 mJ/cm² and 330 mJ/cm², the atomic beam is composed exclusively of ground-state atoms. For higher fluences ions and excited atoms are generated.     

Penning阱中离子谱的优化及Hn^＋离子的分析

根据Penning阱存储离子的探测原理,系统分析了阱内离子信号及信号本身的噪声、实验仪器及探测电路的噪声干扰,采用适当的品质因数和电子束流,得到较高信噪比和分辨率的离子谱.并对Hn+离子的形成机制和结构进行了分析.     

离子检测仪器中离子运动轨迹模拟研究

结合Simon 7.0程序编程,将最新而又最经典的离子与分子碰撞模型即Monte Carlo算法应用于离子运动轨迹模拟.本文以离子检测分析技术中的代表质子转移反应质谱(PTR-MS)检测技术为例,结合PTR-MS实验条件,实现了在1.0 Torr和298.15 K条件下对处于均匀电场漂移管中反应离子H3O+的运动轨迹模拟.根据离子运动轨迹模拟和统计分析,为离子检测分析技术性能优化进而提高离子的透过率提供理论支撑和参考,该理论模拟方法在提高离子检测分析技术及其同类检测仪器灵敏度方面显示出一定的应用优势和潜力.     

Paul阱中存储离子的研究

根据Paul离子阱结构及电场分布特点,列出阱内离子运动方程并求解,对其中离子运动、硅团簇离子碰撞解离反应进行了分析.     

Penning阱中离子运动的分析

根据Penning离子阱结构及电磁场分布特点,列出阱内离子运动方程并进行求解,对其中沿z轴运动和在xy平面上的运动进行详细分析,最后得到比荷为m/q的离子在Penning阱内的运动为沿磁场方向的简谐振动、绕磁感线旋转的回旋运动和垂直于z轴及径向绕z轴的漂移运动的叠加.     

Velocity scaling of ion neutralization in low energy ion scattering

The ion fraction P+ is measured for He+ ions scattered by 129 degrees from a Cu surface. Both the primary energy and the angles of incidence and of exit are varied. From our results we conclude the following: along the incoming and outgoing trajectories, neutralization is due to Auger processes and depends on the normal velocity component v( perpendicular ) only. At higher energies, additional charge exchange is due to collision induced neutralization and reionization, both depending on the total ion energy only. Also in this regime P+ depends on v( perpendicular ), but via a two-valued function of the scattering geometry at fixed energy.