背散射分析技术在固氦材料及原子内壳层电离截面研究中的应用

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1、p歹I『大学硕士学位论文班究虫的廑厦专研究方向辐射物理塑医堂物理．授予学位Et期星Q鳗笙Q鱼且且四川大学硕十学位论文背散射分析技术在固氦材料及原子内壳层电离截面研究中的应用核技术及应用专业研究生段艳敏指导教师安竹摘要卢瑟福背散射分析技术是一种常规的杂质成分、含量及深度分布、膜厚度分析手段，是诸多离子柬分析技术中应用最为广泛的一种微分析技术。该方法具有简单、可靠、快速、无需标准样品就能得到定量分析结果、不必破坏样品宏观结构就能得到深度分布信息等特点．它广泛地应用于薄膜物理、材料科学、环境科学等各个领域。本文基于背散

2、射分析技术，对纳米晶固氦材料和电子碰撞原子内壳层电离截面实验研究中的一些问题进行了探讨。在核能技术的许多领域，常涉及到氦在材料中的产生积累等问题。研究材料中的氦行为必须人为地引入氦，理想的引入方法是不在材料中引入附加的损伤。本文采用He／Ar复合气氛下磁控溅射共沉积的方法成功地制备了高含氦纳米晶啊膜和含氦纳米晶1．心iAl合金膜并通过增强质子背散射技术分析了样品中氦的含量及深度分布情况。分析结果表明，在沉膜的过程中，大量的氮原子能同时沉积而且在膜中的分布均匀，氦的含量受He／At流量比、基片温度和放电电流等溅射沉

3、积参数的影响，随着He／At流量比的增加而增大，随着基片温度和溅射电流的增加逐渐减少。跟踪测试表明，纳米晶Ti膜和LaNiAI膜中的氦在室温F的自然释放缓慢，能在样品中保存较长的时间，其中LaNiAI膜在经过冲放H2实验后仍能保持其固氦能力．研究中还发现，沉膜过程晶粒的长大受衬底温度的影响，随着衬底温度的升高晶粒有增大的趋势。近年来，在本实验室，对电子碰撞引起的原子内壳层电离截面的研究一直是备受关注的课题之一．在从事电子碰撞引起原子内壳层电离截面的测量工作中，我们注意到靶厚的精度对其最终结果有较大的影响。本文将卢

4、瑟福背散射分析技术引入到该研究工作中，使用RBS测量了薄靶厚度，使靶的厚度误差由原来称重法测量的lO％减少到5％，这对于提高电子碰撞引起原子内壳层电离截面的测量精度至关重要。相比使用称重法测量的靶厚的实验结果。使用RBS测量的靶厚的实验结果更加接近一些理论和经验公式的计算结果。关键词：卢瑟福背散射增强质子背散射含氦膜磁控溅射深度分布原子内壳层电离截面靶厚Ⅱ四Ⅲ大学顿十学位论文Studyofnanocrystalfilmswithhefiumandinner-shellionizationCROSS—section

5、susingbackscatteringspectrometryMajorNucleartechnologyandapplicationGradtmteYanIIIinDuanAdvisor2XhuAnAbstraetRutherfordbackseatleringspeetrometry(RBS)iso∞ofpowerfulandwidelyusedionbeamanalysistechniquesforthequantitativeanalysisofcompositionandthicknessofthin

6、filmsand&-pthprofilingofnear-surfacelayersofsolids．Itissimple．reliable，rapidandnondestructiveandiswidelyusedinmanyresearcht：ieIds，suchasthinmmphysics，materialscienceandenvironmentscience．Inthispaper,usingbackscatteringspectrometryaalysis．westudiedonthenanocry

7、stalfilmswithheliumintroducedbymagnetronsputteringmethodinaHe／Arcomplexatmosphereandthethicknessofthinfilmsamplesinmeasurementofinner-shellionizationCI'OSS—sectionsofatomsbyelectronimpact．Innucleartechnology,heliumisoftenproducedinfissionandfusionreactorsandw

8、illaccumulatetobesmallbubbleswithhigllpressureinside，whichCancausedeteriorationofthematerialproperties．Forthestudyoftheeffectsofhelium,heliummustbein．educedintometalbyanidealmethodwhichwi