采用磁过滤MEVVA源制备DLC膜的研究

采用磁过滤MEVVA沉积技术以石墨为阴极在几种衬底表面(单晶硅、不锈钢和工具钢等)上制备高质量类金刚石(DLC)薄膜.实验结果表明,沉积能量对薄膜的sp3键含量的影响为先随能量的增加而增加,达到最大值后,再增加沉积能量含量反而下降.硬度测试结果表明,非晶金刚石薄膜具有极高的硬度,为70～78GPa,远远高于衬底材料的硬度值.对非晶金刚石薄膜的摩擦性能试验结果表明,非晶金刚石薄膜的摩擦因数为0.16～0.2,大大低于衬底材料.     

过滤管道作为第二阳极的磁过滤阴极真空弧沉积系统

建立了一台磁过滤脉冲阴极真空弧沉积装置,通过在90度磁过滤管道和阴极之间加30－60V的正偏压使系统沉积速率得到了大幅度提高,研究和观察表明,此时在过滤管道和阴之间产生了阴极真空弧放电,并因此使阴极消耗率大幅度增大,对此放电回路及其和MEVVA阳极－阴极之间弧放电的相互影响进行了初步的实验研究。     

用质子激发X射线能谱分析技术测量FVAPD装置合成薄膜均匀性

采用质子激发的X射线能谱分析(PIXE)方法对磁过滤阴极真空弧沉积(FVAPD)装置在Al板上合成Ti膜相对厚度进行了测量,给出了沉积靶室中不同位置大面积合成薄膜的均匀性.通过同背散射分析(RBS)测量结果的比较表明:利用在轻衬底上合成重元素薄膜的PIXE分析可以快速、无损和精确地测量FVAPD装置合成薄膜的均匀性.     

北京师范大学大气颗粒物外束PIXE分析系统

北京师范大学串列加速器实验室建立了大气颗粒物外束PIXE分析系统,并利用标准样品获得了16种大气颗粒物常见元素的外束PIXE分析系统刻度因子.对Z≥15的大多数元素,刻度因子的重复性较好,相对标准偏差在2%左右.通过降低样品与探测器Be窗之间空气层的有效厚度来削弱空气对低能X射线的吸收作用并降低空气中Ar元素的峰面积,可使标准样品中Mg的探测限由9 157ng.cm-2降至331ng.cm-2,Al的探测限由645ng.cm-2降至191ng.cm-2.大气颗粒物样品中Al及原子序数高于Al的元素外束PIXE的探测限约为内束PIXE的2～6倍.     

北京市夏季大气不同粒径气溶胶中 碳质及质量重建研究

对北京市城区2012年夏季大气气溶胶进行PM2.5和PM10石英膜采样,利用热光反射法得到了有机碳(OC,organic carbon)和元素碳(EC,elemental carbon)的含量;应用Stelson方法,结合其质量浓度、元素含量可溶性离子含量对气溶胶质量浓度进行了质量重建与比对.日平均质量浓度结果显示,PM2.5中,OC浓度ρ(OC)为19.4μg·m-3,EC浓度ρ(EC)为3.8μg·m-3.PM10中,ρ(OC)为22.3μg·m-3,ρ(EC)为4.1μg·m-3.OC、EC相关性显著(PM2.5,R2=0.77;PM10,R2=0.91).PM10中有87%的OC和94%的EC集中在PM2.5中.PM2.5和PM10中OC/EC比值分别为5.1和5.7,明显大于2,说明存在二次有机碳.PM2.5和PM10重建值和称质量值相关性R2分别为0.95和0.94,重建值和称质量值比值分别为93%和97%.     

质子透射能量损失(PTEL)测量气溶胶样品面密度

通过用配有小孔光栏的探测器测量能量为2 MeV、束斑直径为4 mm的质子束透过气溶胶样品的能量损失(proton transmission energy losses,PTEL)谱,然后利用代表性的气溶胶元素组分和C5H9O2N有机物能量损失靶模型计算气溶胶对质子的阻止截面.在扣除气溶胶样品mylar膜衬底中质子能量损失时,分别采用了质子穿过空白mylar膜能量损失近似法和迭代法.不同模型和近似方法下PTEL测量和称量结果之间的误差大都在10%以内.     

北京师范大学外束PIXE分析装置的建立

北京师范大学串列实验室建立了外束质子激发X荧光(PIXE)分析装置.外束引出窗口采用7.5μm厚Kapton膜.为了保护加速器系统,在外束管道中安装自己设计制作的快速真空保护阀.考虑到绝缘样品不能直接测量束流积分,在RBS靶室放置175nm金箔,并建立了金RBS峰面积和束流积分之间的关系,这样在采集外束PIXE能谱的同时,通过记录金箔RBS信号就可获得束流积分.对GBW07306水系沉积物有证标准物质进行了外束PIXE测量及定性分析,并与真空PIXE结果进行了比较.     

过滤真空弧等离子体沉积成膜系统的磁过滤管道传…

介绍了采用９０°螺旋管的过滤真空弧等离子体沉成膜系统，对磁过滤管道的传输特性进行了实验研究，实验观察到，弧源聚焦磁场和过滤管道正偏压越高，过滤管道的传输效率越高，但聚焦磁场高过一定阈值时，会出现起弧不稳现象，此阈值的大小同过滤管道磁场及偏压的大小有关，过滤管道正偏压在４０￣６０Ｖ范围内，管道磁场在７￣１１ｍＴ时传输效率较高，偏压越高达到最佳传输效率所需的过滤管道磁场越高。     

过滤真空弧等离子体沉积成膜系统的磁过滤管道传输特性的实验

介绍了采用90°螺旋管的过滤真空弧等离子体沉积成膜系统，对磁过滤管道的传输特性进行了实验研究．实验观察到，弧源聚焦磁场和过滤管道正偏压越高，过滤管道的传输效率越高．但聚焦磁场高过一定阈值时，会出现起弧不稳现象，此阈值的大小同过滤管道磁场及偏压的大小有关．过滤管道正偏压在40～60V范围内，管道磁场在7～11mT时传输效率较高，偏压越高达到最佳传输效率所需的过滤管道磁场越高．     

聚焦磁场对系统弧放电和传输效率的影响

在90°磁过滤管道和阴极之间加一30～60V的正偏压可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用.在此情况下对聚焦磁场对MEVVA源阳极-阴极以及磁过滤管道-阴极2个回路弧放电和磁过滤管道传输效率的影响进行了实验研究.研究表明,随聚焦磁场升高,MEVVA源阳极和阴极之间的弧放电规模减小,而磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模增大,并且系统的等离子体传输效率也随之升高.