keV质子辐照Kapton/Al的能量传输过程

采用TRIM和SRIM2003软件模拟计算了10—300keV能量区间质子辐照Kapton/Al的能量传输过程. 依据模拟结果选取了辐照能量参数, 在室温真空条件下, 采用空间综合辐照设备对Kapton/Al进行了质子辐照. 借助于表面红外光谱技术, 对Kapton的重要官能团特征峰做了定量分析, 通过特征峰处吸光度的变化得到了典型分子键的损伤截面. 平均损伤截面和电子能损的强烈依赖关系及TRIM计算结果一致说明keV质子辐照Kapton/Al的辐照损伤主要来自电子能损效应. 太阳吸收比的变化趋势和模拟结果都表明在入射能量80keV附近, 质子辐照Kapton/Al的辐照效应最大.     

石英玻璃低能质子辐照损伤动力学研究

地面模拟研究了JGS3光学石英玻璃在真空、热沉和能量低于200keV的低能质子辐照下表面光学性能变化的基本规律．并建立了辐照损伤色心演化的动力学唯象模型。试验结果表明．大通量低能质子辐照对石英玻璃表层具有明显的表面损伤效应。随着辐照吸收剂量的增加,光密度变化先以线性规律迅速增加．加进一步增加时逐渐呈现饱和趋势;采用较高能量辐照作用后光密度变化出现饱和趋势的拐点提前,且饱和数值降低。根据对试验结果的分析,建立了低能质子辐照下石英玻璃色心演化的动力学模型．并给出了光密度变化的表达式。采用模型结果进行数学模拟,模拟曲线与试验结果曲线相似。因此所建立的动力学模型可以用来定量描述低能质子辐照下石英玻璃光学性能随辐照吸收剂量的变化规律。     

辐射变色薄膜的质子辐照响应

 用J-2.5质子静电加速器提供的质子束,对研制的一种高灵敏度新型辐射变色膜进行质子辐射响应研究。该变色膜以聚乙烯醇缩聚物为基质,以类丁二炔化合物为有机染色材料,质子能量为2.0 MeV,辐照注量为1.0×10¹⁰～1.0×10¹² cm^-2。用光谱响应测试薄膜的辐射效应显示：变色薄膜颜色由粉红渐变为蓝色, 并随着辐照剂量的增加而逐渐加深;用图像分析仪分析辐照后靶材的光密度发现,图像的光密度随聚焦斑距离的增大而减小;用分光光度计测试其吸收光谱发现,主吸收峰值出现在660 nm附近,且吸收峰处的响应吸光度与质子注量具有较好的线性关系;对新型变色薄膜辐照后持续效应的研究表明,变色膜辐照后续效应微弱,辐照后可以立即测量,且对测量环境变化不敏感。     

辐射变色薄膜的质子辐照响应

用J-2.5质子静电加速器提供的质子束,对研制的一种高灵敏度新型辐射变色膜进行质子辐射响应研究。该变色膜以聚乙烯醇缩聚物为基质,以类丁二炔化合物为有机染色材料,质子能量为2.0 MeV,辐照注量为1.0×1010～1.0×1012 cm-2。用光谱响应测试薄膜的辐射效应显示：变色薄膜颜色由粉红渐变为蓝色, 并随着辐照剂量的增加而逐渐加深;用图像分析仪分析辐照后靶材的光密度发现,图像的光密度随聚焦斑距离的增大而减小;用分光光度计测试其吸收光谱发现,主吸收峰值出现在660 nm附近,且吸收峰处的响应吸光度与质子注量具有较好的线性关系;对新型变色薄膜辐照后持续效应的研究表明,变色膜辐照后续效应微弱,辐照后可以立即测量,且对测量环境变化不敏感。     

强流质子束辐照形成的冲击波

 对强流质子束在铝材料中引起的冲击波进行了数值模拟，其中强流质子束在铝中的能量沉积行为采用蒙特卡罗方法模拟，而能量的非均匀沉积后引起的力学效应采用一维流体弹塑性模型进行计算。计算给出了强流质子束在铝材料中的能量沉积曲线和引起的冲击波的时间演化规律。     

低能质子束产生感生放射性的蒙特卡罗模拟

质子束轰击探测器产生的感生放射性核素,将使探测器成为一个典型的外照射辐射源,针对感生放射性核素种类、活度的计算有利于辐射防护工作的开展。使用FLUKA蒙特卡罗程序,研究了低能质子束（20 MeV以内）轰击三种探头材料（铜、钽、钨）产生的感生放射性问题,得到探头材料在一定照射时间下的放射性核素活度及指定冷却时间后的剂量水平。研究结果表明,质子束轰击铜探头产生感生放射性的能量阈值最低（4~5 MeV）,而钨、钽探头与质子束产生感生放射性的能量阈值较高。相同照射时间下的钨、钽探头产生感生放射性总活度远低于铜探头,在冷却1 h后其放射性总活度降至最低。     

低能质子束在氢等离子体中的能损研究

实验测量了100 keV的质子束穿过部分电离氢等离子体靶后的能量损失. 等离子体靶由气体放电方式产生, 其自由电子密度在10¹⁶ cm^-3量级, 电子温度约1–2 eV, 维持时间在微秒量级. 研究结果表明: 质子束在等离子体靶中的能量损失与自由电子密度密切相关且明显大于在同密度条件下中性气体靶中的能量损失; 在自由电子密度达到峰值处, 通过实验结果计算得到此时的自由电子库仑对数约为10.8, 与理论计算结果符合较好, 该值比Bethe公式给出的中性气体靶中束缚电子库仑对数高4.3倍,相应的能损增强因子为2.9.     

低温下质子辐照对Y-Ba-Cu—O和La-Sr-Cu-O性质的影响

使用外延YBa₂Cu₃O₇薄膜,测量了低温下(液氮或液氦温度)质子辐照对样品输运性质的影响。不仅观察到由低温辐照引起的样品超导转变温度T_c下降及电阻率P上升,还观察到dp/dT的上升和发生金属至非金属的相变。经室温热循环的样品显示出强烈室温退火效应。近60％由辐照引起的样品电阻升高和T_c下降可以得到恢复,并可伴随发生非金属至金属的相变,在La-Sr-Cu-O薄膜的低温辐照实验中观察到了类似的室温退 关键词：     

带有质量分析系统的强流质子束低能传输线研究

强流质子源与低能传输线（LEBT）是作为CIADS注入器的超导强流质子直线加速器的关键前端系统。目前LEBT采用双螺线管匹配结构设计,并安装有限制锥,但仍然不能避免少量H₂+和H₃+进入后端加速装置,这对直线加速器长期运行稳定性与可靠性会产生一定影响。为此,在LEBT加入分析磁铁对混合束（H+,H+2,H₃+）进行分离再注入后端加速器腔体,将是一个有效的方案。本研究对经过带有30度分析磁铁的LEBT的强流质子束的束流品质进行了模拟与实验测量。结果表明,分析磁铁高阶磁场的影响使经过分析磁铁的强流质子束束流品质变差,并且该影响随着束流包络的增大而增大。这些结果为CIADS注入器的低能传输线设计提供了参考依据。High current proton source and the low energy beam transport(LEBT) are the key front-end systems for CIADS injector:high current proton linac accelerator. CIADS injector's LEBT adopts double solenoid matching structure, using a limit cone which can partially avoid H₂+ and H₃+ which injecting into the back-end linac accelerator may impact the long-term stability and reliability of the whole system. It will be an effective method to separate the hybrid ions (H+, H₂+, H₃+) by adding a dipole magnet at LEBT. In this article, we simulated and mesasured the high current proton beam quality behind the LEBT with a 30 degree dipole. The results show that the the proton beam quality is significantly effected by high-order magnetic fields of the dipole magnet, and the effect increases with the increase of the beam envelope. The achieved result is useful for the LEBT design of CIADS injector.     

1～50keV低能质子束注入装置北大核心CSCD

为了开展空间环境中低能粒子对航天电子器件作用规律的研究,根据研究项目需要,研制一台1～50ke V的低能质子束装置。该装置具有无需机械调节即可对质子能量、注入面积、注量率等参数进行大范围调节的特点。装置设计紧凑、所占空间小、成本低。介绍了质子束装置的基本构成以及聚焦透镜、速度选择器、扫描器等主要元件的结构特点及优化措施。调试结果表明,装置的性能达到了预期的技术指标,在有效注入面积内可达90%以上的均匀度,并能够长期稳定运行,满足了研究的需要。     

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.     

中能质子在重核上的反应机制研究

利用量子分子动力学分析中高能质子轰击薄靶的物理过程研究结果表明,当入射质子能量小于1.5GeV时,主要是直接、级联和蒸发3个过程的竞争和转化.3个反应过程相应的时间区间分别小于30fm/c,30—100fm/c和大于100fm/c.量子分子动力学分析(p,xn)反应的双微分截面能较好地再现实验数据.     

质子和1MeV中子在硅中能量沉积的模拟计算

在现有中子截面数据和粒子与物质相互作用的理论基础上,编写了计算中子非电离能量损失(NIEL)和电离能量损失(IEL)程序,利用该程序和引进的TRIM95程序计算了1MeV中子和质子在硅中IEL和NIEL的大小和分布等,并对计算结果进行了分析和比较.     

低能电子径迹中能量沉积频率分布

根据我们建立的径迹结构Monte Carlo计算模型,计算了低能电子在液态水中径迹范围内DNA分子片段模型和染色质丝片段模型区域内的能量沉积频率分布,结果与OREC和CPA程序结果进行了比较,这些计算结果为解释低能重离子注入生物体造成深部生物效应而提出的一种物理机制──软X射线机制提供了理论依据.     

氮化物抛物量子阱中磁极化子的能量

利用改进的Lee-Low-Pines(LLP)方法和变分法研究了在外磁场作用下氮化物无限抛物量子阱中自由极化子的能级,得到了极化子基态能量随量子阱阱宽和外磁场变化的规律,对GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱进行了数值计算.结果表明:外磁场对极化子的能量有明显的影响,极化子基态能量随阱宽的增强而减小,随磁场的增强而增大,并且电子-声子相互作用对氮化物量子阱中极化子能量的贡献是很大的.     

The Effect of Substrate Temperature on the Properties of Nanostructured Silicon Carbide Films Deposited by Hypersonic Plasma Particle Deposition

Nanostructured silicon carbide films have been deposited on molybdenum substrates by hypersonic plasma particle deposition. In this process a thermal plasma with injected reactants (SiCl₄ and CH₄) is expanded through a nozzle leading to the nucleation of ultrafine particles. Particles entrained in the supersonic flow are then inertially deposited in vacuum onto a temperature-controlled substrate, leading to the formation of a consolidated film. In the experiments reported, the deposition substrate temperature T_s has ranged from 250°C to 700°C, and the effect of T_s on film morphology, composition, and mechanical properties has been studied. Examination of the films by scanning electron microscopy has shown that the grain sizes in the films did not vary significantly with T_s. Micro-X-ray diffraction analysis of the deposits has shown that amorphous films are deposited at low T_s, while crystalline films are formed at high T_s. Rutherford backscattering spectrometry has indicated that the films are largely stoichiometric silicon carbide with small amounts of chlorine. The chlorine content decreases from 8% to 1.5% when the deposition temperature is raised from 450°C to 700°C. Nanoindentation and microindentation tests have been performed on as-deposited films to measure hardness, Young's modulus and to evaluate adhesion strength. The tests show that film adhesion, hardness and Young's modulus increase with increasing T_s. These results taken together demonstrate that in HPPD, as in vapor deposition processes, the substrate temperature may be used to control film properties, and that better quality films are obtained at higher substrate temperatures, i.e. T_s700°C.     

A study of scattering of neon and argon ions by polycrystalline cobalt

The effect of polymorphous transitions on the temperature dependence of the number of ions scattered in a given direction has been studied for different scattering angles.     

磁控溅射制备氧化硅薄膜生长速率

氧化硅薄膜是半导体工业中常见的薄膜材料,通常采用化学气相沉积方法制备。但是这种制备方法存在缺欠。采用磁控溅射的方法首先在石英衬底上制备了氧化硅薄膜。研究了射频功率、氧气含量和溅射压强对氧化硅薄膜沉积速率的影响。发现沉积速率随着射频功率的增加而增加;随着氧气含量的增加,先减小后增大;当溅射压强在0.4~0.8 Pa之间变化时,沉积速率变化很小,当溅射压强超过0.8 Pa时沉积速率迅速下降。讨论了不同生长条件下造成氧化硅薄膜生长速率变化的原因。     

利用射频腔对激光加速质子能谱的优化

基于靶背鞘层加速机制（TNSA）产生的质子束具有宽能谱的特性,限制了其应用范围。为了产生准单能质子束,研究了基于直线加速器射频腔结构的质子能谱优化方法。在给定射频腔电压和频率情况下,计算了腔间距随优化能量的变化关系,并针对不同优化能量设计了不同大小的腔间距和腔数。在给定腔数情况下,发现只在某个能量附近可以获得单能性最好的单能峰。对能量接受范围进行了分析,要实现最终2%的能散,进入射频腔的质子束能散不能大于15%,并分析了射频腔频率对能量接受范围的影响。最后对PIC模拟得到的半高全宽为15%的一个能谱进行优化,获得了谱宽小于2%的准单色质子能谱。 .