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用ERDA方法对材料同时进行多元素分析

作　者: 周平
导　师: 吴伟明；路秀琴
学　校: 广西大学
专　业: 理论物理
关键词: 弹性反冲探测分析 深度分布 粒子鉴别 深度分辨
分类号: O571
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 47次
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内容摘要


在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上建立了一套完备而简捷的弹性反冲探测分析（ERDA）系统。该系统利用HI-13串列加速器提供的高品质的重离子束轰击薄膜或块材靶样品，用△E-E望远镜探测器，在前角区测量了靶材料中各种元素的反冲能谱。利用包含卢瑟福散射截面和离子在靶材料中的阻止本领的分析程序SIMNRA，将能谱转换为元素的深度分布，从而实现高精度的深度分布测量。 利用该系统，对薄膜和块材料同时进行多元素成分深度分布分析。在从轻元素H到中重元素K的很大范围内，用纵向型双电离室望远镜探测器同时得到各种元素30纳米左右的深度分辨谱。应用以上技术测量了SiC：H薄膜、有机膜、SiN：H薄膜、SiO2靶、LaBaCuO超导膜、GaN靶CHN／Si靶等多种样品的成分及杂质的深度分布。 进行数据获取和数据分析处理时，考虑到H元素因在气体电离室中的能损很小，淹没在噪声中，无法得到△E和Er的符合谱。在离线数据分析处理时，H元素的能谱则直接由Er的不符合谱得到。这种获取方法克服了H元素能谱因取不到△E信号而不能得到H元素能谱的困难。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-5
目录  5-8
第一章 引言  8-12
  1.1 对材料同时进行多元素分析的意义  8
  1.2 国内外的研究现状和研究方法  8-10
    1.2.1 研究历史  8-9
    1.2.2 研究现状  9-10
  1.3 ERDA方法简介  10-12
第二章 实验原理与方法  12-23
  2.1 弹性反冲探测分析原理  12-16
    2.1.1 弹性散射简介  12-14
    2.1.2 运动学关系  14-15
    2.1.3 反冲截面  15
    2.1.4 深度分布  15-16
  2.2 对材料同时进行多元素分析的原理  16-17
  2.3 △E-E电离室望远镜探测器的粒子鉴别原理  17-19
    2.3.1 基于Bethe-Block公式的粒子分辨  17-18
    2.3.2 基于射程-能量关系式的粒子分辨  18-19
  2.4 位置灵敏探测器的工作原理  19-23
    2.4.1 一维位置灵敏半导体探测器  19-21
      2.4.1.1 一维位置灵敏半导体探测器的结构  19
      2.4.1.2 一维位置灵敏半导体探测器的工作原理  19-21
    2.4.2 二维位置灵敏半导体探测器  21-23
      2.4.2.1 二维位置灵敏半导体探测器的结构  21
      2.4.2.2 二维位置灵敏半导体探测器的工作原理  21-23
第三章 实验设备  23-31
  3.1 △E-E电离室望远镜探测器  23-27
    3.1.1 实验用△E-E电离室望远镜探测器  23-24
    3.1.2 △E-E电离室望远镜探测器简介  24-25
      3.1.2.1 △E探测器  24-25
      3.1.2.2 E探测器  25
    3.1.3 鉴别能力  25-26
    3.1.4 探测器输出脉冲幅度的涨落  26-27
      3.1.4.1 △E探测器输出脉冲幅度的涨落  26-27
      3.1.4.2 E探测器输出脉冲幅度的涨落  27
  3.2 流气系统  27-29
    3.2.1 气体的电离  27-28
    3.2.2 流气系统的应用  28-29
  3.3 散射靶室  29
  3.4 HI-13串列式静电加速器  29-31
第四章 实验步骤  31-37
  4.1 实验布局  31
  4.2 对△E-E望远镜进行调试  31-34
    4.2.1 电离室流气系统的调试  31-32
    4.2.2 电离室坪曲线的测定  32-33
    4.2.3 电离室能量分辨的测定  33-34
    4.2.4 位置灵敏半导体能量和位置分辨的测定  34
  4.3 实验测量电子学系统的建立  34
  4.4 实验探测样品靶的安装及角度调整  34-35
  4.5 在线数据获取及记录  35
  4.6 实验束流结束后用精密脉冲发生器对线路进行刻度  35
  4.7 用α-源对△E-E望远镜的探测中心进行标定  35-37
第五章 数据分析与处理  37-44
  5.1 角度修正  37-38
  5.2 位置刻度  38-39
  5.3 能量刻度  39
  5.4 H谱的获得  39-40
  5.5 实验数据处理结果  40-44
    5.5.1 SiC:H薄膜的ERD分析结果  40-42
    5.5.2 有机膜的ERD分析结果  42-44
第六章 结论与展望  44-45
参考文献  45-47
致谢  47-48
附录  48

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 原子核物理学
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