等离子体源离子注入离子鞘层及鞘层扩展动力学计算方法

综述了近年来国内外对等离子体源离子注入离子鞘层理论研究的进展情况. 介绍了研究离子鞘层扩展动力学所常用的几种计算方法并通过比较指出了其各自的优缺点及适用条件. 通过对一些计算结果的分析指出了在PSII实验中常见的样品表面离子注入不均匀等问题出现的原因及解决办法, 介绍了PSII方法用于柱状长管子内表面改性时的计算结果, 并力图展望今后PSII离子鞘层扩展动力学计算的发展趋势.     

等离子体源离子束混合注入对金属表面改性的研究

现行的离子注入除可有效地用于半导体和集成电路生产外还可用于金属表面改性.但它是一种“直视”加工,如靶是非平面状的,为了能注入其各面,必须操纵靶能平动或转动.即使配有复杂的靶控制系统,由于靶的最大保留剂量受到离子束入射角的影响,因此这种束线注入器的性能仍受到限制.为使具有曲面状的靶获得合适的剂量均匀性,常在靶上加一掩蔽以限制离子束的入射角.纵然靶具有适于掩蔽的对称性,结果也总要降低系统性能,而掩蔽的溅射又会反过来沾污靶面.     

离子注入技术在光解水电极材料改性中的应用

半导体光催化分解水制氢是一种装置简单,相对廉价可靠的能源利用方式.开发具有高光制氢效率的光电极材料一直是材料科学研究领域的热点.目前的半导体光催化材料普遍面临缺乏可见光吸收和载流子分离效率低的问题.这些问题导致目前光解水制氢电极材料的效率较低,达不到商业应用的要求.因此,发展改性的光电极材料尤为重要.离子注入技术作为一种重要的半导体改性技术,相对于传统的化学掺杂方法具有诸多优点.离子注入方法能够保证注入离子的纯度,能够通过控制注入离子的能量和剂量从而控制注入杂质的浓度和深度分布.离子注入技术可以使掺杂不受扩散系数和化学结合力等因素的限制,各种元素均可掺杂.因此,离子注入技术在光电极材料改性方面具有很大的应用前景.本文首先介绍了光解水制氢及离子注入技术的基本原理,然后结合本课题组及其他学者的工作,综述了目前离子注入技术改性光电极材料的特点和研究进展,最后展望了离子注入技术在光解水电极改性应用的未来发展方向.     

空腔约束对土壤等离子体辐射特性的影响

为了改善激光诱导击穿光谱的质量,提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤样品中痕量元素的检测能力,研究了碳质空腔距离样品表面的高度变化对等离子体辐射强度的影响.结果表明,当有空腔约束等离子体时,其辐射强度比没有空腔约束时明显增强;随着空腔距离样品表面高度的加大,等离子体辐射强度逐渐升高,并在11 mm处达到最强,随后减弱.计算可知,样品中元素Fe,Mn,K和Ti在空腔距离靶面11 mm处的谱线强度和光谱信噪比与无空腔约束时相比,都有较大提高.最后,用Boltzmann图方法和光谱线Stark展宽法测量了等离子体的电子温度和电子密度,对等离子体辐射增强的机理进行了讨论.     

介质阻挡放电在微型化光谱和质谱分析中的研究进展

介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电, 又称无声放电. 其最显著的特点是能够在高气压(大气压)下产生低温等离子体, 从而省去了真空装置. 该技术目前已经被广泛地应用于臭氧合成、尾气处理、聚合物表面改性、薄膜生长、等离子体显示等诸多领域. 近年来, 人们开始关注介质阻挡放电技术在分析科学领域中的应用, 并取得了一系列新进展. 在介质阻挡放电技术中, 当放电电极两端施加足够高的交流电压时, 电极间的气体会被击穿而形成低温等离子体. 由于介质阻挡放电所产生的高能电子在与周围气体分子的碰撞过程中, 可产生大量的自由基或离子, 这一特点决定了DBD在分析科学领域中的潜在应用.     

电离毛细管等离子体在激光加速领域的应用

激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电流驱动的高梯度横向聚焦磁场,在紧凑型激光加速器、辐射源及等离子体透镜的研究中发挥着重要作用.本文介绍了电离毛细管等离子体的原理及特性,归纳了它在激光加速领域的主要应用,包括作为加速段进一步提高激光等离子体加速粒子束的能量及质量、作为束流传输元件匹配加速粒子束的实际应用需求.在此基础上,对毛细管等离子体未来的发展趋势进行了展望,并简要介绍了北京大学电离毛细管等离子体平台的建设情况.     

光学蛋白质芯片

本文介绍一种新型光学蛋白质芯片技术。它通过表面格式化、表面改性和配基固定形成多元生物活性感应表面;借助蛋白质的特异结合性和高分辨率的生物光学显微成像技术达到识别和检测蛋白质的目的。它是一种标记的多元蛋白质定量分析方法。     

神光装置

神光装置是一台输出功率高达10~(12)瓦的激光装置,也是目前世界上为数不多的大型激光装置之一。它主要用于激光核聚变新能源的基础研究、X光激光的基础研究以及高温高压和高密度等离子体行为等的研究。建造这台装置的元件、材料以及技术绝大部分是立足于国内的,带动起来的先进技术有10多项,其中有一些是独创的。一燃料,是产生热和动力的源泉。常见的燃料有木柴、煤、煤气、石油等。本世纪60年代,人们开始使用一种新燃料——核燃料,它是铀的同位素铀235。现在人们又在探讨另外一种核燃料——氢的同位素氘     

等离子体化学新进展

等离子体化学是在等离子体物理学的基础上发展而形成的一门新兴学科。由于等离子体化学反应与已实现工业化的一些高温化学反应、光化学反应、放射或辐射化学反应相比,具有较高的收率和良好的选择性,所以近年来在应用研究上已取得了重大突破。《等离子体化学新进展》一文介绍了等离子体化学在金属处理、材料表面改性、合成反应、聚合反应和研制超微粒子等方面的进展及研究动态。     

CF4/CH4等离子体表面阻燃改性聚丙烯途径的探索

等离子体技术常被用于聚合物表面改性,以赋予新的表面功能,在研究ＣＦ４／ＣＨ４等离子体改性ＰＰ表面过程中表面对热与火的响应规律,并探索了新的阻燃途径,通过改变等离子态中ＣＦ４％等参数,分别观测了Ｆ／Ｃ比,Ｃｌｓ谱强度,表面不饱和度,接触角等随ＣＦ４％变化以及对沉积速率,燃烧速率的影响规律。     

一种新型双电流探针研究激光等离子体自发电流

激光辐照固体靶产生的激光等离子体自发电流研究是高温、高密度等离子体物理研究的一项重要内容。传统的研究方法是采用带耦合线圈的单电流探针。我们首次研制了一种新型的双电流探针研究激光等离子体自发电流。优点是在一次激光辐照靶中,不仅可以测量到激光等离子体自发电流随时间的变化,而且可同时得到电流空间分布两个点的数据。这种新方法测量精度较以往的单电流探针法高。在实验方法上,传统的实验均采用较长脉冲宽     

水热法直接合成介孔功能新材料

报道了一种合成碱土金属或过渡金属氧化物负载型介孔功能材料的“直接法”原位改性新途径. 它不再沿袭传统的“先合成样品再进行改性处理”工艺思路, 而是利用某些盐类不干扰强酸性合成体系, 却易形成氧化物的特点, 将它们加入合成体系, 吸附/沉积于介孔硅分子筛表面上, 但是在样品焙烧时转变成目标氧化物. 新方法将“合成”和“改性”集为一举, 在合成过程中同时就完成了调变改性.     

新一代的托卡马克

受控热核反应有希望成为21世纪的新能源。在各种各样研究受控热核反应的装置中,磁约束环形装置托卡马克目前仍处于领先的地位。近十年来托卡马克取得了一些技术进展:一是采用较好的真空系统使放电更为纯净。对约束系统加上磁偏滤器进一步改善了等离子体的净度。西德伽兴的Asdex托卡马克采用极向偏滤器后记录到等离子体的持续时间达到10秒。二是用辅助加热改善托卡马克性能。如用中性注入加热、普林斯顿建立的等离子体(记录)温度高达8千万度。看来,托卡     

微机控制的扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜(STM)是近几年发展起来的一种用于物质表面研究的新仪器。它利用量子隧道效应的原理,将原子线度的极细针尖在接近样品处(<10)扫描,通过监测样品与钎尖间隧道电流随距离的变化,得到样品表面的形貌。 图1为中国科学院化学研究所于1988年4月研制成功的一台由微机控制的STM。据测得的数据表明,该仪器垂直于表面方向的分辨串为0.1,横向分辨率为1。仪器性能指标达到目前国际上实验室研制仪器的     

激光等离子体中的快离子发射

快离子的发射是激光与等离子体相互作用研究中的重要课题,本文报道使用波长1.06μm、脉宽100ps、靶面强度为(10~(13)—5×10~(14))W/cm~2的单束激光与多种材料平面靶相互作用时,快离子发射特性与激光强度及靶原子序数的依从关系,实验用本所的六路激光装置     

冲击玻璃和玻璃质岩石的红外光谱研究

核爆炸和撞击坑靶岩,及冲击试验产物等的熔体凝聚物称为冲击玻璃.它是外成冲击变质过程中的一种非晶态固体.从液相或直接从固相转变到固态玻璃,所历经的时间大致在10~(-7)-10~(-3)s范围内,比正常玻璃约低6-7个数量级.广布在地球表层的(微)玻璃陨石,它是地球表面撞击事件的产物.故玻璃陨石也属于冲击玻璃.自然界还存在一种非晶态聚集体,那就是来自地球深部岩浆上升接近地表或火山爆发时的骤冷相——玻璃质岩石如黑曜岩、松     

化学镀钴基垂直磁化膜的磁力显微镜研究

垂直磁记录是一种高密度的磁记录方式.从实用的角度出发,逢坂弥哲在1981年提出了用化学镀方法制备CoNiMnP垂直磁化膜;薄膜的磁结构对其磁记录性能具有直接影响.磁力显微镜(MFM)是扫描探针显微术(SPM)的一种,通过控制磁性针尖在样品表面的扫描可获得表面磁场信息,它被较多地应用于研究磁头和磁盘或其他存储介质上的数据位结构,例如数据位的大小和形状、介质噪音、重写和材料承受高密度存储的能力,获得有关磁头性能及存储介质质量的的信息,分辨率优于25nm.MFM的一个主要优点是不需要特殊的样品制备技术,甚至样品表面可以裹镀非磁性薄层.我们根据多年研究制定的工艺参数,镀制了几种不同的CoNiMnP膜,对其形貌、磁性能等作了观察和分析,并用MFM观察和分析了这     

低温等离子体化学及其进展

等离子体,是物质存在的第四态。物质被电离后,其中电子和正离子密度几乎相等,故称之为等离子体。在浩瀚的宇宙中,以等离子体状态存在的物质占90％以上,如各类恒星、星际空间,包覆在地球表面的电离层等等,均是以物质第四态存在着。在我们这个得天独厚的地球上,等离子体的存在就颇为稀罕,如难得见到的极光、闪电等。以人工方法可获得等离子体,如以光、X射线或γ射线的辐照,产生较低电荷密度的电离,也可从直流到微波频率的放电生成不同的等离子体,其他如冲击波,激光辐照、燃烧等等,都可产生各种     

不同气压背景下激光烧蚀Al靶的发射光谱

激光与物质的相互作用除了与激光的特性和材料的性能相关之外,还与背景有着密切的联系.不同的气氛对激光与物质的相互作用过程带来很大的影响.本文采用时间和空间分辨谱技术,对不同气压下激光辐照Al靶的等离子体羽发射过程进行了研究,测量了不同气压下出射粒子的飞行速度,对等离子体羽产生和膨胀的机制进行了讨论.1 实验由Q开关Nd:YAG激光器(Spectra quanta ray DCR-3)发出的1.06μm,10ns的脉冲激光经由3个棱镜组成的延迟光路之后,由石英透镜(f=6.3cm)会聚在真空室中的Al靶表面上,由激光器输出的Q开关同步脉冲信号通过快速脉冲延迟器延迟后,同时触发脉宽为5ns的快速脉冲发生器和光学多道分析仪(PARC OMAⅢ)的数据采集系统,快速脉冲发生器发出了-200V高压脉冲使OMA的光电探头选通5ns的曝光时间,从而可获得高分辨率的光谱信息,调节快速脉冲延迟器的时间延迟,可摄取不同时刻的时间分辨光谱.一组柱面透镜把距靶表面一定距离处的光谱成像在谱仪的狭缝上,经谱仪色散后被探头接收.然后送到OMA的数据采集系统进行数据采集和处理.样品Al经抛光后使用,其纯度为99.999%.     

离子注入前后的FeBSiC非晶合金的穆斯堡尔效应的研究

一、引言 离子注入技术是近年来发展起来的一种新技术,在六十年代开始在半导体器件生产中应用。到目前为止离子注入技术已迅速地扩大应用到固体物理和材料科学等许多领域。但是目前利用此技术对非晶合金材料的研究工作还不是很多。