强流脉冲离子束与双层靶相互作用的数值研究

摘要

本文以三束材料改性国家重点实验室从俄罗斯引进的TEMP型强流脉冲离子束加速器的工艺参数为依据，根据磁绝缘二极管电压和离子流密度建立的脉冲能量模型，采用MonteCarlo方法，数值模拟了具有Gaussian能量分布的强流脉冲离子束与具有双层靶结构的镀有金膜的铝靶的相互作用。 文章研究了强流脉冲离子束辐照双层靶后的能量沉积过程，计算出了能量随时空演化的结果。在离子流密度峰值分别为100A·cm-2和300A·cm-2时，给出了金膜厚度不同时入射深度内尤其是界面处的能量沉积分布规律，根据聚乙烯涂层产生的碳、氢离子的不同入射深度，分析了金膜厚度及离子流密度对能量沉积和熔化深度的影响，并对脉冲离子束强化薄膜粘结性进行了探讨，指出可以通过改变磁绝缘二极管电压、离子流密度以及膜厚等方法，控制界面处的紧密程度。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及大连理工大学学位论文版权使用授权书

1绪论

1.1强流脉冲离子束介绍

1.2强流脉冲离子束的产生

1.2.1产生装置

1.2.2加速器设备

1.3强流脉冲离子束的应用

1.4 IPIB研究现状及研究中的问题

1.5 IPIB技术特点

2高能离子束与物质表面的相互作用

2.1离子在材料内的射程及浓度分布

2.1.1射程概念

2.1.2阻止本领和能量损失

2.1.3核阻止本领

2.1.4电子阻止本领

2.1.5注入元素的浓度分布

2.1.6溅射和注入浓度极限

2.1.7辐照损伤

2.2强流脉冲离子束在材料中的能量沉积

2.2.1强流脉冲离子束辐照材料的受热过程

2.2.2熔化区域范围

2.2.3辐照的应力波效应

2.2.4间隙原子产生密度与冲击波的关系

2.3离子束混合与离子束缝合

2.3.1离子束混合

2.3.2离子束缝合

2.4 IPIB辐照的能量沉积分布与改善双层靶粘合特性

2.4.1脉冲能量模型

2.4.2 Monte Carlo模拟及Trim程序流程

3数值结果与讨论

3.1双层靶中单一能量离子簇射与能量沉积演化

3.2强流脉冲离子束的能量沉积演化与改善双层靶粘合特性

4结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢