强流脉冲离子束与钛靶相互作用数值研究

简要讨论了强脉冲离子束与钛靶相互作用的理论模型,选取特定参数,应用数值计算的方法模拟计算离子能量为100 keV、300 keV和450 keV的H 、C 离子束与钛靶相互作用,给出了钛靶在辐照后离子浓度-深度分布、能量梯度分布等模拟计算结果.H 与钛靶相互作用过程中的能量损失在钛靶内部出现峰值,然后迅速减少为零,而C 在钛靶表面沉积较多的能量.     

强流脉冲离子束辐照钨靶温度场演化数值研究

强流脉冲离子束(HIPIB)使材料表面气化产生喷发等离子体从而进行薄膜生长、纳米粉的制备等工作。金属钨的熔点高,热导性好,是耐高热流密度防护层最可能的材料。为了研究金属钨在高热负荷下的响应,建立了HIPIB辐照钨靶的考虑相变的非线性热力学方程,并采用有限元方法数值求解了靶材辐照后的二维温度场演化问题,得到了钨靶温度场的时空演化规律。当离子束流密度为100 A/cm2时,脉冲结束后束流入射中心表层约0.3μm厚的材料熔化,且熔化是从表面开始的,而后因热传导固化;脉冲结束后开始时靶材表面温度急剧下降,而后变得缓慢,温降的梯度在不同时刻均存在峰值,且随时间增加峰值向纵向深度处移动。     

强流离子束辐照加热过程的数值计算

考虑瞬态的热传导过程,用有限差分方法计算了强流恒定离子束辐照过程的温度效应.由温升曲线的计算可知,对中等以上的注量率(>10~(13)cm~(-2)s~(-1))来说,快速注入过程都将是非稳态的,由此可知对强流离子束辐照过程进行瞬态热传导分析是必要的.若注量固定,晶片表面温度与离子能量的关系在低能部分(<100keV)很平缓,在高能部分很陡峭,在大注量注入情况下,降低靶座温度以抑制晶片表面温升是可行的方法之一.     

暂态强热流作用下钨烧蚀过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法, 对金属钨在由离子辐照引起的暂态热流下的烧蚀现象进行研究。建立一维热传模型, 通过施加不同能量的热脉冲, 研究钨靶材的热响应。计算烧蚀阈值并与理论值进行比较, 统计分析烧蚀深度与热脉冲能量的关系。研究热脉冲作用过程中能量的转移分配状况, 并对低于和高于烧蚀阈值下的不同能量分布状况进行讨论。从模拟的角度, 建立一个对钨在离子辐照下烧蚀过程的初步的物理图像。     

暂态强热流作用下钨烧蚀过程的分子动力学模拟（英文）

采用分子动力学方法,对金属钨在由离子辐照引起的暂态热流下的烧蚀现象进行研究。建立一维热传模型,通过施加不同能量的热脉冲,研究钨靶材的热响应。计算烧蚀阈值并与理论值进行比较,统计分析烧蚀深度与热脉冲能量的关系。研究热脉冲作用过程中能量的转移分配状况,并对低于和高于烧蚀阈值下的不同能量分布状况进行讨论。从模拟的角度,建立一个对钨在离子辐照下烧蚀过程的初步的物理图像。     

长脉冲激光与硅材料相互作用的温度场

采用Matlab软件数值模拟了长脉冲高斯激光辐照硅材料的径向与全场温度场分布,分析了激光能量与辐照时间对硅材料温升的影响。模拟结果表明:靶材温升区域主要集中在激光半径的辐照区域,并且温升区域随激光能量和辐照时间的增大而扩大,随着径向与轴向方向的延伸,温升逐渐减小。     

激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的模拟计算

通过理论分析,建立了激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的物理模型,以及Geant4模拟程序.以100 Me V量级的激光等离子体加速电子束参数为输入,模拟研究了不同靶材和靶厚条件下正电子束的产额、能量、角分布等主要物理参数.结果表明:金靶和钽靶是较优秀的电子—正电子转换靶材;对于相同的金属靶材面密度,正电子产额与原子序数Z的四次方成正比,与原子质量数A的平方成反比,即Ne+∝(Z2/A)2;对于不同的靶材,正电子产额有Ne+∝d2,其中d为靶材厚度,但仍存在一个最佳靶厚度.与利用拍瓦、皮秒激光束与固体靶相互作用产生正电子束的方案相比,利用本方案有望获得更高能量以及更小角发散的相对论正电子束,其流强可达107/shot.     

强脉冲离子束对Ni/Ti和Al/Ti体系的辐照混合研究

研究了强脉冲离子束(IPIB)对Ni/Ti和Al/Ti体系的混合效果,并与常规离子束混合进行了对比研究,表明IPIB辐照确实获得了比常规离子束辐照更厚的混合层,且混合效率远高于常规离子束。但对于不同的膜/基体体系,IPIB混合效果相差很大。这与膜和基体的热力学特性的差异相关。在IPIB辐照过程中,膜材料损失严重,特别是膜和基体的热力学特性差异大的样品损失更加严重。探讨了IPIB辐照不同于常规离子束混合的两种特殊混合机制以及膜材料损失的原因。     

高压加速辉光放电离子阵鞘层离子轰击靶阴极的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法模拟计算了辉光放电中脉冲加速离子阵鞘层Ｎ＋１，Ｎ＋２离子到达靶阴极表面的能量分布和入射角分布。研究了靶室不同气压和不同温度下能量分布和入射角分布的变化     

脉冲激光制膜技术烧蚀阶段的热特性研究

研究了用脉冲激光制备薄膜时激光烧蚀靶材的的全过程.从能量平衡原理出发,考虑气化带走热量的影响,分阶段地建立了含有气化项与热源项的适合于不同烧蚀阶段的热流方程,给出了相应的初始条件和边界条件.以单晶硅为例,用有限差分法进行模拟计算,得到了靶材在各个阶段温度随时间以及气化速度随时间的演化规律.结果表明,靶材熔融前(0相似文献