本文研究了15 keV C^-離子在玻璃直管和錐形毛細管中的傳輸過程。實驗發(fā)現(xiàn)低能負離子束在輸運過程中可以形成穩(wěn)定的出射束流,且散射過程和電荷交換過程在負離子的傳輸過程中起到了作用。同時,基于不同溫度下玻璃管電導(dǎo)率的變化,我們研究了溫度對負離子在錐形毛細管內(nèi)輸運特性的影響。1、實驗探究了出射粒子的時間演化過程。在0°偏轉(zhuǎn)角下,經(jīng)過直管的出射粒子形成橢圓形束斑,對應(yīng)的投影為單峰結(jié)構(gòu)。隨著測量時間的增加,出射粒子強度基本穩(wěn)定。而經(jīng)過錐形毛細管的出射粒子形成兩塊束斑:在二維圖像的中心形成了一塊束斑,在中心束斑的周圍,出射粒子形成了一塊環(huán)形束斑。兩塊束斑間存在一定的間隙。隨著測量時間的增加,出射粒子的強度,峰位置及半高寬等參數(shù)均穩(wěn)定。實驗結(jié)果驗證了負離子在玻璃毛細管中可以形成穩(wěn)定束流。2、實驗探究了毛細管傾斜角對于出射粒子的影響,傾斜角的范圍從0°-0.8°。通過測量出射粒子的二維角分布圖及一維投影發(fā)現(xiàn),經(jīng)過直管后的出射粒子仍形成橢圓形束斑,其負離子分數(shù)約為0.991。隨著傾斜角增大,橢圓形束斑強度降低,但其投影位置無變化。經(jīng)過錐形毛細管后的出射粒子仍形成兩塊束斑。中心束斑... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

-keV的Ne7+離子穿過PET膜后，出射離子的電荷態(tài)及能量分布譜

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文keV負離子在玻璃毛細管中傳輸過程的研究31.3研究現(xiàn)狀1.3.1正離子在絕緣孔中的輸運過程圖1-13-keV的Ne7+離子穿過PET膜后，出射離子的電荷態(tài)及能量分布譜N.Stolterfoht小組在進行高電荷態(tài)離子穿越金屬微孔膜產(chǎn)生空心原子的實驗時，意外地發(fā)現(xiàn)了絕緣微孔通道會影響低能高電荷態(tài)離子的傳輸[4]。如圖1-1所示，在偏轉(zhuǎn)角很大的情況下，3-keVNe7+離子穿過PET膜上的微孔后，超過99%的出射粒子保持了原有的電荷態(tài)。在這里，偏轉(zhuǎn)角與觀測角被定義為薄膜表面的法向及探測器方向相對于入射束流方向的夾角。圖1-2出射粒子在不同偏轉(zhuǎn)角下的一維角分布圖

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文keV負離子在玻璃毛細管中傳輸過程的研究4圖1-2為不同偏轉(zhuǎn)角下，出射粒子的一維角分布圖譜。由圖可知，傳輸束流的中心位置對應(yīng)的觀測角與偏轉(zhuǎn)角相等。而在偏轉(zhuǎn)角遠大于幾何張角的情況下，仍有粒子穿透微孔出射。而在相同入射角下，粒子在PET絕緣微孔膜中的穿透率要遠高于在金屬微孔膜中的穿透率。這種現(xiàn)象被稱為“導(dǎo)向”效應(yīng)，即絕大多數(shù)出射離子保持了初始電荷態(tài)和動能，出射離子中心對應(yīng)的觀測角與微孔的傾斜角相同，在遠大于微孔幾何張角的角度上有一定數(shù)量的同電性離子出射。圖1-3首個電荷沉積模型如圖1-3所示，N.Stolterfoht等人提出了電荷沉積模型來解釋了導(dǎo)向效應(yīng)的機制[4]：初始束流與管壁碰撞并發(fā)生電荷交換，沉積電荷在管內(nèi)自組織充電，形成“散射區(qū)”和“導(dǎo)向區(qū)”。后續(xù)入射的粒子在“散射區(qū)”電荷斑的作用下失去橫向動量，而后達到電荷均勻分布的“導(dǎo)向區(qū)”。因此，出射粒子保持了初始電荷態(tài)并沿著孔的軸向出射。而出射粒子的角分布則與沉積電勢有關(guān)。圖1-47-keVNe7+入射SiO2微孔膜，出射粒子的一維投影圖隨時間的演化。（a）為Φ方向的一維投影，（b）為θ方向的一維投影在7-keVNe7+入射SiO2微孔膜的實驗中，出射粒子的時間演化[5]被觀測到。其結(jié)果如圖1-4所示，隨著沉積電荷量的增大，在θ方向，出射粒子的中心位置

【參考文獻】：
期刊論文
[1]30 keV H+在聚碳酸酯微孔膜中動態(tài)輸運過程的實驗和理論研究[J]. 牛書通,潘鵬,朱炳輝,宋涵宇,金屹磊,禹樓飛,韓承志,邵劍雄,陳熙萌.  物理學(xué)報. 2018(20)
[2]30 keV He2+在不同傾斜角度的聚碳酸酯微孔膜中的傳輸過程[J]. 牛書通,周旺,潘鵬,朱炳輝,宋涵宇,邵劍雄,陳熙萌.  物理學(xué)報. 2018(17)
[3]低能電子在外層導(dǎo)電屏蔽的玻璃錐管中的傳輸[J]. 錢立冰,李鵬飛,靳博,靳定坤,宋光銀,張琦,魏龍,牛犇,萬成亮,周春林,Arnold Milenko Müller,Max Dobeli,宋張勇,楊治虎,Reinhold Schuch,張紅強,陳熙萌.  物理學(xué)報. 2017(12)
[4]低能電子穿越玻璃直管和錐管動力學(xué)研究[J]. 萬城亮,李鵬飛,錢立冰,靳博,宋光銀,高志民,周利華,張琦,宋張勇,楊治虎,邵劍雄,崔瑩,Reinhold Schuch,張紅強,陳熙萌.  物理學(xué)報. 2016(20)
[5]銫濺射負離子源負離子發(fā)射過程的理論分析[J]. 饒雨生,陳后鵬,席伯齡,董北斗,夏白樺.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 1990(04)



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