纯钨及氧化物弥散强化钨合金对瞬态热负载的响应

用强脉冲离子束(IPIB)实验装置,研究了纯钨以及两种氧化物弥散强化的钨合金WL10和WYT对脉冲热负载的响应。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDX)观测了IPIB辐照带来的表面形貌和成分分布的变化及其与辐照脉冲次数的关系。通过比较发现,在ELM瞬态热冲击下纯钨表现的性能最好。从热负荷的耐受性角度看,不推荐WL10和WYT作为面向等离子体材料。     

纯钨及氧化物弥散强化钨合金对瞬态热负载的响应

用强脉冲离子束(IPIB)实验装置, 研究了纯钨以及两种氧化物弥散强化的钨合金WL10和WYT对脉冲热负载的响应。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDX)观测了IPIB辐照带来的表面形貌和成分分布的变化及其与辐照脉冲次数的关系。通过比较发现, 在ELM瞬态热冲击下纯钨表现的性能最好。从热负荷的耐受性角度看, 不推荐WL10和WYT作为面向等离子体材料。     

高精度分析中立体角的计算及影响

为了达成高精度离子束分析,深入分析立体角的计算误差。以包含束斑大小的面对面立体角为基准,计算点对面立体角和近似立体角在不同离子束分析实验几何参数下的精度。基于北京大学4.5MV静电加速器离子束分析工作,探讨束流流强分布和截面分布对立体角的影响。最后给出近似立体角精度好于1%的几何估算条件,并举例证明高精度立体角的实现依赖于精确的机械加工。     

ZrO2/W纳米多层膜的氦离子辐照损伤研究

本文主要围绕ZrO2／W纳米多层膜的抗辐照损伤性能进行研究．实验中使用70keV He^＋在8×10^16-6×10^17cm之的剂量范围对磁控溅射生长的ZrO2／W多层膜样品进行辐照．辐照前后使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（xRD）以及透射电子显微镜（TEM）对样品的表面形貌及微观结构随剂量增加的演化过程进行表征．研究表明,ZrO2／W纳米多层膜具有较强的抗辐照损伤及抑制氦泡的特性．实验结果也显示,即使对于相同的纳米多层膜组成成分,由于结晶品质、晶界结构和界面的不同,抗辐照性能有所差异．     

用聚焦离子束气体辅助刻蚀在 LiNbO3上制备亚微米圆孔点阵

使用聚焦粒子束(FIB) 在LiNbO₃上刻蚀用于光子晶体的亚微米圆孔二维点阵, 研究了刻蚀束流、刻蚀时间和填充率等刻蚀参数对刻蚀结果造成的影响。为获得更好的刻蚀效果, 还采用了FIB的气体辅助刻蚀方法(gas-assisted etching , GAE) 。研究发现,与直接刻蚀结果相比,GAE 减小了反沉积效应, 得到了更好的孔形。禁带模拟计算表明, 与常规FIB 刻蚀出的锥形圆孔相比, 使用XeF₂气体辅助刻蚀得到的这种侧壁更陡直的圆孔阵列构成的光子晶体禁带更趋近于理想光子晶体的禁带。     

基于北京大学4.5 MV静电加速器的氘分布多能点NRA方法

为了满足核材料研究中对氘(D)滞留研究的需要, 基于北京大学4.5 MV 静电加速器, 搭建三路探测系统的NRA 分析装置, 并建立氘含量及深度分布的多能点NRA 方法。该方法利用D (3He, p) 4He 反应, 采用多个能量(0.8~3.6 MeV) 3He+入射, 同时探测出射的p 和4He, 在较大的深度范围内有较好的深度分辨和较高的灵敏度。还在该系统上完成3He-D 反应135° 微分截面的测量, 微分截面误差好于±3.9%。采用该方法进行初次样品氘含量的深度分布分析, 靶为氘注入的PC-W 样品以及TOKAMAK AUG 偏滤器外打击点附近的CMSII-W 样品。在钨样中获得的探测深度约6 μm, 在钨整个探测深度内的深度分辨小于1.5 μm, 表面可达约20 nm, 其探测灵敏度约5×1019 D/m2。该方法的分析误差除统计及拟合误差外, 还包含±7.5%的实验参数测量误差。     

在大气或溶液环境下辅照活体细胞装置的研制

为研究低能重离子辅照处于生命活跃期生物样品产生的生物效应,基于北京大学重离子物理所的4.5 Mev静电加速器和2x6 Mev串列加速器,建立了一套能够在大气或溶液环境中辅照生物样品的离子束设备.该装置可以提供的离子包括从H到0的多种元素,引出能量最大可以达到20 Mev,辅照剂量可以在105～1014ions/cm2范围内调节.     

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。     

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。