【摘要】：離子束的應(yīng)用范圍十分廣闊,在現(xiàn)代科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中都有著十分重要的作用,人們在不斷的探索研究中發(fā)明設(shè)計了各種離子源,實現(xiàn)了離子注入、離子束沉積、離子束分析等功能,本論文主要圍繞這幾方面的應(yīng)用展開了如下幾個方面的工作：(1)用2×1.7 Mv串列加速器的銫濺射負(fù)離子源在低能端引出了B,C,F,Al, Si等元素的單原子離子及其團簇負(fù)離子束,以及BC-和CN-分子負(fù)團簇離子束,團簇能量為20 keV,團簇的尺寸范圍為1-10個原子,束流變化范圍為5 nA～200釁,某些元素(如C)的團簇負(fù)離子存在“幻數(shù)”現(xiàn)象；(2)在低能團簇沉積靶室將碳團簇注入到25μm厚的銅箔上,在真空中輔以9500℃高溫退火處理后制得了少層石墨烯。對樣品進行拉曼光譜表征分析發(fā)現(xiàn),石墨烯的厚度隨著注入劑量增大而增加,并且團簇離子注入引起的輻照損傷具有非線性效應(yīng),增加團簇尺寸有利于降低石墨烯的缺陷；(3)用新購置的200 kV離子注入機(LC-16型)將Ar離子注入到硅襯底中,注入能量為190 keV,劑量為3×1016 atoms/cm2,用RBS對注入Ar的含量進行了定量分析,并得出其在硅襯底中的含量分布,為離子注入機的校正提供了實驗依據(jù)。該離子注入機校正后,注入的均勻性偏差降至5%以內(nèi),面電阻測量的結(jié)果與RBS結(jié)果一致；(4)用能量為1.52 MeV和2.42 MeV的Li2+離子束對TiAlN/MoN多層膜結(jié)構(gòu)的調(diào)制周期進行了RBS測試分析,得出TiAlN和MoN的平均厚度分別為45 nm和46 nm,即調(diào)制周期約為90 nm。RBS測試中可通過加入射束的能量來提高探測深度,降低入射束能量或增大入射角來提高深度分辨率；(5)以1.7 Meg的質(zhì)子束為入射束用Non-RBS的方法對紅寶石樣品進行了定性和定量分析,樣品中的微量雜質(zhì)元素主要為C,Cr和Pt,在R。中的含量依次為3 at.%,0.7 at.%,和2.7 at.%,在R2中的含量依次為3.5 at.%,0.2 at.%,和1.7 at.%；(6)利用質(zhì)子與碳在1.73 MeV能量下的共振核反應(yīng)C(p,p)C分析研究了碳注入ZnOS/Al2O3薄膜樣品中C元素的含量,并根據(jù)Non-RBS譜中C的表面共振峰的強度分析了激光退火對注入碳原子的擴散作用。
【圖文】：

逡逑圖１．１兩種常用的產(chǎn)生低電荷態(tài)正離子的離子源的放電機制，參考文獻［１］。左圖：邊緣或逡逑徑向引出幾何構(gòu)造；右圖：末端引出幾何構(gòu)造。逡逑離化是產(chǎn)生正離子的首要條件，圖１．邋１中的兩種構(gòu)造若要產(chǎn)生穩(wěn)定的放電弧，逡逑電子流石和離子流密度＿／＋需要滿足對應(yīng)巧關(guān)系Ｗ；逡逑Ｊｅ＾ｒ—邋Ａ，邐。）逡逑式中Ｍ和ｍ。分別為正離子和電子的質(zhì)量，Ｙ為陰極修正因子，，大小介于ｌ／２￣２／３逡逑之間。從此方程可Ｗ看出，當(dāng)正離子到達燈絲的數(shù)量低于電子發(fā)射數(shù)量時，放電逡逑現(xiàn)象將會變得不穩(wěn)定，甚至消失。對于電流密度為石的放電弧，其產(chǎn)生一個正離逡逑子的概率為逡逑Ｐ邋＝邋＼－ｅｘｐ（－（７ｊＪ／ｑｖＪ，邐（２）逡逑其中0？，？為離化截面，／為平均速率為的中性原子在放電弧中的平巧移動長度，逡逑ｇ為帶電量。而對于中性原子密度為的束流

圖１．邋３．邋—種Ｗ邋ＬａＢｓ為燈絲的雙等離子體源，參考文獻口］。逡逑空也陰極離子源是由Ｓｉｄｅｎｉｕｓ發(fā)明的，主要用于電磁同位素分離裝置中Ｗ，逡逑其結(jié)構(gòu)原理圖示于圖１．邋４中。這種離子源主要是靠內(nèi)置的一個薄壁管發(fā)射出的電逡逑子來維持放電過程的。加熱爐的溫度可通過控制爐子在離子源里最內(nèi)部管道中的逡逑位置而變化，變化范圍為２００－２００（ＴＣ，磁場不再由陰極加熱燈竺來提供，而是采逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL503

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