22 MeV/u的Fe离子在PET 膜中引起的辐照效应研究

用能量为22 MeV/u的 Fe离子在室温和真空条件下辐照了多层堆叠的半晶质聚酯膜, 采用傅里叶转换红外吸收光谱、 紫外/可见吸收光谱 和X射线衍射技术分析测量了辐照后聚酯膜的微观结构所发生的变化, 详细研究了分子结构的变化和非晶化转变与离子剂量、 离子在样品中的平均电子能损以及吸收剂量的依赖关系． 分析结果表明: 辐照导致化学键的断裂、 新化学键的形成和非晶化转变． 非晶化效应和化学键的断裂随离子剂量和电子能损的增加而增大, 但变化的总量仅依赖于总的吸收剂量, 表明在所涉及的能损范围里, 辐照产生的变化与辐照离子的种类和能量没有直接的关系, 而只决定于材料对辐照离子能量的吸收程度． Semicrystalline polyethylene terephthalate (PET) film stacks were irradiated with 22 MeV/u Fe ions at room temperature under vacuum. Ion beam induced microscopic structural modifications and amorphous transformation were investigated by means of Fourier transform infrared spectrosocopy (FTIR), ultraviolet visible absorption spectrosocopy (UV/Vis) and X ray diffractometer (XRD). It was found that irradiation induces bond breaking, formation of new free radiculs and amorphous transformation. These effects were found to depend on ion fluence , the electronic energy loss and aborbed dose. The creation of alkyne groups was found only at the aborbed dose higher than 5.0 MGy.     

Lu2Ti2O7和Lu2TiO5陶瓷材料的Kr离子辐照损伤研究

钛酸盐因其优异的物理化学性能,可作为高放射性核废物（HLW）和锕系元素（钚）的重要候选固化材料之一。采用传统的陶瓷烧结工艺制备了多晶的Lu₂Ti₂O₇和Lu₂TiO₅陶瓷材料。在室温下,用800 keVKr2+对两种材料进行辐照,辐照后的样品采用GIXRD进行表征,观察到两种样品都经历了先肿胀、然后再发生非晶相变的过程。不同的是Lu₂Ti₂O₇的晶格肿胀程度大于Lu₂TiO₅。另外,Lu₂TiO₅样品的辐照到2×10₁₄ ions/cm₂时非晶含量达95.54%,而Lu₂Ti₂O₇样品在此剂量下非晶含量只有74.66%。通过第一性原理计算了Lu₂Ti₂O₇晶体的晶格肿胀随反位浓度的变化关系,结果表明,Lu₂Ti₂O₇出现非晶前的晶格肿胀主要由阳离子反位导致,而Lu₂TiO₅是无序的萤石结构,其辐照所导致的晶格肿胀不含阳离子反位的贡献,晶格肿胀程度较低。     

KZnF3:Fe3+体系局域晶体结构的理论研究

本文采用对角化三角场中d5组态完全能量矩阵的方法,研究了KZnF3Fe3+体系的局域晶体结构和EPR参量之间的关系.在分析中我们引入了双层配位模型,即配位体包括Fe3+离子最近邻的6个F-离子和次近邻的8个K+离子.计算表明KZnF3Fe3+的局域结构畸变源于一个K+离子沿C3轴方向(即[111]方向)向Fe3+离子的移动,从而诱导F-离子的位移,使得Fe3+-F-键与C3轴夹角发生变化.通过计算EPR的低对称参量D和(a-F),我们分别得出室温(T=300K)时的畸变角为△θ1=2.58°,△θ2=-1.4°和低温(T7=77 K)时畸变角为△θ1=2.85°,△θ2=-1.40计算结果与实验观察值△θ1=2.8±0.3°,△θ2=-1.1±0.3°相符合.     

35MeV/uAr离子辐照聚酯膜引起的效应研究

采用多种手段研究了 35Me V/u的 Ar离子辐照聚酯 (PET)膜产生的微观结构变化 .结果表明 ,辐照使聚酯的化学键断裂并产生了炔端不饱和基团和自由基 .断键主要发生在乙二醇残留物、苯环的对位和酯的 C— O键上 .随着吸收剂量的增加 ,材料的结晶度逐渐降低 ,由原始的41 .7%减至最高辐照量时的 1 5.0 % .研究发现 ,聚脂的非晶化转变截面与电子能损呈线性关系 ;断键和非晶化效应主要取决于样品的吸收剂量 ,并存在一个约 4.0 MGy的阈值.Stacked polyethylene terephthalate films were irradiated with 35 MeV/u Ar ions at room temperature. The ion induced effects were studied by ultraviolet visible spectrometer, Fourier transform infrared spectroscopy, X ray diffractometer, X ray photoelectron spectroscopy, electron spin resonance spectroscopy and differential scanning calorimetry. Bond breaking and the formation of alkyne end groups and free radicals were observed. The bond breaking processes occurred mainly...     

榍石的冲击高压行为与辐照损伤效应对比研究

高压和辐照这两种极端条件会造成晶体材料的晶体结构发生改变或损伤。以榍石(CaTiSiO_5)为研究对象,利用冲击高压和样品回收技术,探索冲击高压作用后结构的变化规律,并与辐照造成的损伤榍石作对比研究,认识冲击高压与辐照造成榍石结构损伤的异同。研究表明:冲击高压作用下,晶态的榍石出现结构损伤和非晶化,出现类似于榍石的辐照损伤现象,但具体过程和受损的晶体结构有明显不同。具体表现为:X射线衍射、红外和拉曼光谱的特征峰强度减弱,谱线变宽,细节丢失;冲击高压导致晶态榍石拉曼光谱的Ti–O伸缩振动主峰出现红移,与辐照损伤蜕晶化过程出现的蓝移相反。此外,晶胞参数a、b、c和晶胞体积V减小,与辐照损伤过程相反。     

20MeV以下快中子与56Fe非弹性散射截面的分歧研究

56Fe的非弹性散射截面在核装置中子输运计算中扮演着重要的角色,但无论从实验数据还是从评价数据,非弹性散射截面都存在很大分歧,它的数据直接影响到核装置的设计、建造与运行维护。本工作从实验数据本身出发,深入分析了不同实验室测得的847 keV的γ产生截面的分歧,经转化后补充非弹性散射截面的实验空白能区,并同时利用满足全截面、去弹截面等截面自洽关系的评价方法推荐了高精度的快中子与56Fe的非弹反应截面结果。积分检验表明,新的非弹截面的改进使得评价数据与积分实验结果一致,较CENDL-3.1的评价数据结果有显著改善。Knowledge about the inelastic scattering cross section of 56Fe is very important in neutron transportation calculation. However there are great discrepancies not only between experimental data but also between evaluated data. More detail analysis was performed for inelastic scattering cross section in the fast range up to 20 MeV where there are significant differences among the main evaluated libraries, mainly caused by the different inelastic scattering cross section measurements. The large discrepancies on 56Fe(n, n₁'γ) cross section which could fill the neutron energy blank of the 56Fe(n,inl) were clarified and were converted to the inelastic scattering cross section of 56Fe. And the high-quality results were evaluated by using the unitarity constrain among total cross section, noelastic reaction and other reactions. The integral experiment result indicates that the new evaluated result of inelastic cross section brings greater improvement than that of CENDL-3.1.     

辐照损伤对钨晶格热导率影响的分子动力学研究

钨是最具应用前景的面向等离子体候选材料,但核聚变堆内强烈的辐照环境会使钨的近表面区域产生辐照损伤,进而影响其关键的导热性能.本文构建了包含辐照损伤相关缺陷的晶体钨模型,并采用非平衡分子动力学的方法定量研究了这些缺陷对钨导热性能的影响.结果表明,随中子辐射能量的增加,晶体内部留下的Frenkel缺陷数目增多进而导致钨的晶格热导率降低;间隙原子比空位更易于向晶界偏聚,且钨中的间隙钨原子与空位相比,使晶格热导率下降程度更大.纳米级氦气泡导致晶格热导率的显著降低,气孔率为2.1%时晶格热导率降至完美晶体的约25%.这些不同的缺陷造成不同程度的周围晶格扭曲,增加了声子散射几率,是导致晶格热导率下降的根源.     

常温下YGaG:Fe3+体系的EPR谱研究

本文采用对角化三角晶场中d5组态离子的完全能量矩阵的方法,研究了YGaG:Fe3 体系的EPR谱与局域晶格畸变的关系,利用EPR谱的低对称参量D和(a-F)的实验值确定出Fe3 离子在YGaG:Fe3 体系中的键长R=0.2005 nm,键角θ=51.498°,以及晶格畸变角Δθ=0.954°。     

Al2O3:Fe3+体系晶格局域结构的EPR理论研究

本文通过分析Al2O3∶Fe3+体系中Fe3+离子的EPR谱,研究Fe3+的局域晶体结构结果表明Al2O3∶Fe3+的局域结构存在各向异性膨胀.用拟合EPR谱的低对称参量D和(a-F)实验值的方法,求得两个三棱锥的棱与C3轴的夹角分别为θ1=46.54°和θ2=61.26°,相对于原Al2O3结构的畸变角分别是Δθ1=-1.1°±0.1°,Δθ2=-1.8°.两畸变角同时均小于0说明Al2O3∶Fe3+体系中含Fe3+离子的晶格主要产生沿C3轴的伸长畸变.     

钨酸铅晶体的辐照损伤研究

报道对钨酸铅晶体作低剂量辐照损伤研究的实验装置、方法、和结果.利用北京计量科学研究院的小型⁶⁰Co放射源对4块钨酸铅晶体作了辐照损伤的实验,发现光产额随辐照剂量的增加呈现指数衰减,最后趋于饱和.     

12C+13C在库仑位垒以下能区的熔合截面测量

深垒下能区的12C+13C熔合截面测量对检验天体中熔合反应外推模型具有很重要的意义。目前在库仑位垒以下能区存在的各种测量结果,都利用了统计模型来修正得到熔合截面,但对于这些方法间的系统误差仍没有很好地研究。实验采用离线活度测量的方法,在E_c.m.=4.4～5.8 MeV能区内对12C+13C熔合截面进行测量。经Hauser-Feshbach统计模型对分支比的修正后,熔合总截面由24Na活度推导出。通过本实验数据与其它实验方法获得的数据进行比较,确定了统计模型的系统误差为14%。The study of fusion reactions of 12C+13C at the deep sub-barrier energies is very important for the test of predictive power of the extrapolation models for nuclear reactions for astrophysics. Until now, all the measurements below Coulomb barrier energies have to use the statistical model calculations to estimate the branching ratios to deduce the total fusion cross sections. However, the systematic uncertainty induced by the calculated corrections has not been studied well. In this experiment, the fusion cross sections of 12C+13C have been measured using an offline activity measurement in the range of E_c.m.=4.4 to 5.8 MeV. The total fusion cross sections have been deduced from the 24Na activities after correcting the branching ratios estimated with the Hauser-Feshbach statistical model. Through the comparison between our result and other data obtained with other methods, the systematic uncertainty of statistical model has been determined to be 14%.     

N2O+离子A2Σ+电子态的光解动力学研究

用一束波长为360.55nm的激光，通过N2O分子的（3+1）共振多光子电离（REMPI）过程制备纯净且布居完全处于X2Π(000)态的母体离子N2O+，然后用另一束波长在275—328nm范围内的可调谐激光将制备的N2O+离子激发至预解离电子态A2Σ+.实验发现，由于解离碎片NO+所具有的一定的反冲速度，其TOF质谱峰明显比N2O+母体宽.通过分析NO+碎片TOF质谱峰形状，得到了解离产物的总平均平动能〈ET〉；通过考察〈ET〉随光解能量的变化，发现光解能量在32000cm-1附近约250cm-1的变化 关键词： N2O+离子A2Σ+态 TOF质谱峰 预解离机理     

Ar+, He+，S+离子轰击n-InP单晶表面的机理研究

通过X射线光电子能谱和低能电子衍射实验研究了10～180 eV的Ar⁺、 He⁺、S⁺离子轰击n-InP(100)表面, 发现S⁺离子轰击可以产生In-S组分,减轻离子轰击对表面的物理损伤.对于Ar⁺离子轰击后的表面,经过S⁺离子处理和加热过程以后,表面损伤得到了修复,最终得到了2×2的InP表面,进一步验证了S⁺离子对InP表面的修复作用.     

Electron-nuclear double resonance of cubic 55Mn2+ in GaP

ENDOR measurements were used to determine the cubic crystal field splitting parameter a, and the nuclear spin-Hamiltonian parameters A, g_Nβ_N and U of the cubic ⁵⁵Mn²⁺ centre in GaP at 4.2K.     

二烯丙基二硫对12C6+离子束辐照损伤小鼠的保护作用研究

研究大蒜素重要活性成分二烯丙基二硫( Diallyl disulfide, 简称DADS) 对12C6+离子束辐照损伤小鼠的保护作用。利用4 Gy 剂量12C6+离子束对不同浓度DADS 预处理的雄性昆明小鼠进行单次全身照射。随后检测骨髓细胞微核率和肝组织中丙二醛(MDA) 含量、蛋白质总羰基含量、总抗氧化能力( TAOC)及谷丙转氨酶(ALT ) 活性。结果显示,与单纯照射组相比,低浓度DADS 预处理组骨髓细胞微核率和肝组织ALT 活性均显著降低(p<0.001),而肝组织T-AOC明显增强( p < 0.05 );中浓度DADS 预处理组肝组织中MDA 含量和蛋白质总羰基含量均显著减少( p < 0.05 )。结果提示,DADS通过抑制氧化应激,有效地保护了脂质、蛋白质和遗传物质免受12C6+离子束辐照引起的损伤。The radioprotective effect of Diallyl disulfide (DADS) on 12C6+ ion irradiation was studied. Pretreated with DADS of different concentration, male Kung-Ming mice were exposed to whole body irradiation with dosage of 4 Gy 12C6+ ion. The animals were sacrificed after irradiation. Then the bone marrow cells micronucleus rate, malondialdehyde (MDA) levels, content of protein carbonylation, total antioxidant capacity ( T-AOC) and alanine aminotransferase ( ALT ) activity were measured. As compared with those in irradiated group, the ratio of micronucleus cells in marrow and the hepatic ALT activity in the pretreatment group with low dose DADS decreased significantly ( p < 0.001 ). Similarly,the content of protein carbonylation and the levels of MDA droped dramatically in the group with middle dose DADS treatment ( p < 0.05 ). On the contrary, the hepatic T-AOC increased markedly in the group of pretreatment with low dose DADS ( p < 0.05 ). The results showed that DADS protect lipoid, protein and genetic material from 12C6+ ion irradiation by right of resisting oxidative stress.     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐微结构光纤激光器

用棒管法拉制了Tm³⁺/Ho³⁺掺杂的碲酸盐微结构光纤,并获得了2 μm的激光输出。以1 560 nm的Er³⁺掺杂石英光纤激光器作为泵浦源,在22 cm长的微结构光纤中,得到了最大功率为8.34 mW、波长为2 065 nm的连续激光输出,泵浦光功率为507 mW,斜率效率为2.97%。研究结果表明,Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐微结构光纤是一种用于研制2 μm激光器的理想材料。     

Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS光谱特性的比较研究

基于密度泛函理论和投影平面波方法,采用第一性原理对比分析了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS 的电子结构和光学性能。晶体中二价掺杂离子的态密度、能带结构和几何优化由广义梯度近似的PBE描述。Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS的近中红外光谱表明,特征吸收来自于局域激发的d和p-d杂化轨道之间的跃迁,Fe2+: ZnS的中心跃迁能量比Cr2+: ZnS的要低,红移0.34 eV;分别制备了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS晶体,并测得了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS的吸收光谱,证实了Fe2+: ZnS的特征吸收峰较Cr2+: ZnS红移0.34 eV。     

Cr~(2+):ZnS和Fe~(2+):ZnS光谱特性的比较研究

基于密度泛函理论和投影平面波方法,采用第一性原理对比分析了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的电子结构和光学性能。晶体中二价掺杂离子的态密度、能带结构和几何优化由广义梯度近似的PBE描述。Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的近中红外光谱表明,特征吸收来自于局域激发的d和p-d杂化轨道之间的跃迁,Fe2+:ZnS的中心跃迁能量比Cr2+:ZnS的要低,红移0.34eV;分别制备了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS晶体,并测得了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的吸收光谱,证实了Fe2+:ZnS的特征吸收峰较Cr2+:ZnS红移0.34eV。     

高准确度的钙离子光频标

近年来,冷原子技术和激光技术促进了高精度光频标的发展,有望在建立时间基准、推动基础研究和满足国家需求等方面发挥重要的作用.本文介绍了中国科学院武汉物理与数学研究所近年来在高准确度钙离子(~(40)Ca~+)光频标研究方面的进展:采用新的ULE腔系统,实现了729 nm钟跃迁激光器1—100 s的频率稳定度均优于2×10~(-15),通过对外场和环境效应的控制及克服,特别是囚禁离子运动效应的抑制,获得单个钙离子光频标的不确定度优于5.5×10~(-17);通过两台光频标的比对,测得20000 s的稳定度也进入10~(-17)量级;基于高精度钙离子光频标平台,进行了相关精密测量的工作,包括:基于全球定位系统的超高精度远程光频绝对值测量方案,第二次测量了钙离子的光频跃迁绝对值,该测量结果再次被国际时间频率咨询委员会采纳,更新了钙离子的频率推荐值;精确测量了钙离子的钟跃迁魔幻波长,由此提出新型的全光囚禁离子光频标的方法;精密测量了钙离子的亚稳态寿命等参数.以上工作推动了基于冷原子的精密测量工作.