【基金標(biāo)書(shū)】2010CB832900-高能離子束與物質(zhì)相互作用的微觀機(jī)理研究

項(xiàng)目名稱： 高能離子束與物質(zhì)相互作用的微觀機(jī)理研究 首席科學(xué)家： 肖國(guó)青 中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所 起止年限： 2010 年 1 月 8 月 依托部門： 中國(guó)科學(xué)院 一、研究?jī)?nèi)容 本項(xiàng)目的核心是通過(guò)建立和強(qiáng)化特殊現(xiàn)象效應(yīng)與實(shí)驗(yàn)條件的聯(lián)系，充分發(fā)現(xiàn)和利用不同物質(zhì)中 離 子束的行為與新現(xiàn)象，揭示 離子束與物質(zhì)相互作用的本質(zhì)，為離子束及其相關(guān)技術(shù)在新型能源、特殊材料、先進(jìn)信息 等科學(xué)領(lǐng)域的重大應(yīng)用提供科學(xué)支撐。擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和主要研究?jī)?nèi)容如下： 科學(xué)問(wèn)題 一：離子束強(qiáng)激發(fā)產(chǎn)生高能量密度物質(zhì)的機(jī)理 特殊離子束在物質(zhì)中的能量和質(zhì)量沉積模式；高能、高電荷態(tài)離子與物質(zhì)作用過(guò)程中電荷態(tài)的瞬變行為；離子束瞬間高密度能量沉積引起的 瞬間輻射現(xiàn)象和過(guò)程、 物質(zhì)微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化 及其 探測(cè)。 主要研究?jī)?nèi)容： （ 1）高電荷態(tài)重離子束與不同復(fù)雜物質(zhì)體系（固體、稠密等離子體、納米結(jié)構(gòu)或薄膜等）相互作用規(guī)律，以及物質(zhì)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)、尺度效應(yīng)、集體效應(yīng)對(duì)重離子電荷態(tài)、能量沉積及靶物質(zhì)電離與激發(fā)過(guò)程的影響。 （ 2）物質(zhì)中強(qiáng)流 離子 束能量和質(zhì)量沉積 的 多粒子輸運(yùn)過(guò)程及非線性效應(yīng)理論和 微觀模型 。 （ 3） 離子束強(qiáng)激發(fā)產(chǎn)生的高能量密度狀態(tài)物質(zhì)以及 瞬 間輻射現(xiàn)象和過(guò)程、 物質(zhì)微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化 ； 離 子束轟擊產(chǎn)生瞬時(shí)激勵(lì)信號(hào)的探測(cè)和實(shí)驗(yàn)方法。 （ 4）特殊粒子束與復(fù)雜物質(zhì)相互作用理論模型與 計(jì)算機(jī)模擬 ，開(kāi)發(fā)出離子束在不同物質(zhì)體系中能量沉積和輸運(yùn)過(guò)程的模擬軟件。 科學(xué)問(wèn)題 二：強(qiáng)離子輻照?qǐng)鱿碌奈镔|(zhì)結(jié)構(gòu)損傷 離子輻照?qǐng)鱿氯毕莸漠a(chǎn)生及其演化規(guī)律； 強(qiáng)離子輻照?qǐng)鱿虏牧辖Y(jié)構(gòu)和性能演化機(jī)理；從原子尺度 離子輻照 缺陷的產(chǎn)生到宏觀尺度物質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程的建模與離子輻照損傷 的 多尺度模擬計(jì)算 ；離子輻照損傷探測(cè)新技術(shù)與方法 。 主要研究?jī)?nèi)容： （ 1）離子輻照 初級(jí)產(chǎn)生的缺陷， 原子尺度上的缺陷行為 ，缺 陷 與 缺陷、晶粒、晶界 /界面區(qū)域等結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)制。 （ 2）強(qiáng)離子輻照損傷水平條件下， 材料結(jié)構(gòu)演變新現(xiàn)象以及強(qiáng) 輻照損傷引起材料結(jié)構(gòu) 和性能演化的機(jī)理。 （ 3） 不同載能離子 /粒子 輻照損傷的等價(jià)關(guān)系，環(huán)境因素（如溫度、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等）對(duì)輻照損傷效應(yīng) 的影響 。 （ 4） 探索從原子、介觀到宏觀尺度的 離子輻照 損傷演化過(guò)程以及相關(guān)物理模型之間的有機(jī)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn) 離子輻照 損傷過(guò)程的 多尺度的模擬計(jì)算 ，發(fā)展微納尺度離子輻照損傷探測(cè)新技術(shù)與方法 。 科學(xué)問(wèn)題 三： 載能離子誘導(dǎo)微納結(jié)構(gòu)演變及其控制 微納結(jié)構(gòu)物質(zhì)的 載能離子 輻照效應(yīng)規(guī)律； 載能離子與 微納物質(zhì)結(jié)構(gòu)體的相互作用機(jī)制；離子束誘導(dǎo) 復(fù)雜 物質(zhì)結(jié)構(gòu)體 微觀結(jié)構(gòu)演變 /相變 機(jī)制與 固體納米結(jié)構(gòu)的形成理論 ； 納米結(jié)構(gòu)的晶格定向 演 化、精確摻雜以及結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控 原理 ； 固態(tài)相變計(jì)算機(jī)模擬及多尺度模型 。 主要研究?jī)?nèi)容： （ 1）載能離子引起的 納米材料的結(jié)構(gòu)演變；微納結(jié)構(gòu)物質(zhì)的 載能離子 輻照效應(yīng)理論模型。 （ 2）載能離子 作用下固體納米結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程、機(jī)制與性能；建立固態(tài)相變計(jì)算機(jī)模擬及多尺度模型。 （ 3）特殊離子束處理與 納米結(jié)構(gòu)的晶格定向 演 化、精確摻雜以及結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控 機(jī)理 ； 構(gòu)建 載能離子 作用下固體納米結(jié)構(gòu)的形成理論。 （ 4） 新型 微納結(jié)構(gòu)的載能離子束制備 ，特別是尺度為幾 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo)： 本項(xiàng)目 將重點(diǎn)依托國(guó)家大科學(xué)工程蘭州重離子加速器， 聯(lián)合國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量， 針對(duì)載能離子束與物質(zhì)相互作用，特別是微觀機(jī)理研究中尚未解決的 重大科學(xué)問(wèn)題， 在三個(gè)方面開(kāi)展多層次的綜合研究： 1） 離子束強(qiáng)激發(fā)產(chǎn)生高能量密度物質(zhì)的機(jī)理 ； 2） 強(qiáng)離子輻照?qǐng)鱿碌奈镔|(zhì)結(jié)構(gòu)損傷 ； 3）載能離子誘導(dǎo)微納結(jié)構(gòu)演變及其控制。研究課題將突出科學(xué)問(wèn)題的原創(chuàng)性，促進(jìn)與技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)合。 通過(guò)本項(xiàng)目研究，揭示 極端條件下 離子束與物質(zhì)相互作用微 觀物理機(jī)制，建立描述相關(guān)過(guò)程的科學(xué)理論和方法， 使人們明晰如何實(shí)現(xiàn) 離子束技術(shù)應(yīng)用的新原理、新方法， 對(duì) 離子束與物質(zhì)相互作用 的認(rèn)識(shí)上一個(gè)臺(tái)階。 力爭(zhēng)在實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面取得標(biāo)志性的成果， 培養(yǎng)一批從事相關(guān)領(lǐng)域研究的優(yōu)秀人才， 使我國(guó) 離 子束與物質(zhì)相互作用 研究整體上進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列 ， 占有重要的一席之地， 為我國(guó)新型材料技術(shù)發(fā)展、信息和 新能源科學(xué) 等 國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全 領(lǐng)域的 重大需求 奠定必要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) ，提供必要的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)證據(jù) 。 五年預(yù)期目標(biāo) : （ 1） 高能高電荷態(tài)離子引起物質(zhì)強(qiáng)電離激發(fā)過(guò)程研究 ： 建立高能高電荷態(tài)離子與靶原子 相互作用的微觀模型及實(shí)驗(yàn)探測(cè)方法，研究 高能高電荷態(tài)離子在物質(zhì)中電荷態(tài)的 瞬變規(guī)律、能量沉積和輸運(yùn)過(guò)程，以及靶物質(zhì)的電離和激化過(guò)程， 為重離子束驅(qū)動(dòng)聚變技術(shù)、離子束微納制造技術(shù)及離子束輻照材料改性技術(shù)提供必要的理論支撐，并為這些技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供可能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 （ 2） 瞬間高密度能量沉積引起的物態(tài)演化規(guī)律 ： 利用 蘭州重離子加速器等提供的強(qiáng)離子束， 實(shí)驗(yàn)研究離子束 瞬間高密度能量沉積 在固體中 引起 的 效應(yīng) 的產(chǎn)生 過(guò)程 ， 揭示 離子 瞬間高密度能量沉積引起的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化規(guī)律； 探究離子 聲學(xué)以及其它瞬間輻射 等 特殊物理 現(xiàn)象 ； 建立高能 高密度 離子 束激勵(lì)產(chǎn)生的瞬時(shí)信號(hào)的探測(cè)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法； 為 國(guó)家在 先進(jìn)能源、國(guó)防、新材料技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域中的一些 重大需求提供必要的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 。 （ 3） 微納尺度離子輻照損傷過(guò)程研究 ： 緊密結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和從頭計(jì)算方法，建立不同能量下、不同電荷態(tài)重離子和其它射線與分子、團(tuán)簇等微納尺度物質(zhì)相互作用的微觀動(dòng)力學(xué)模型； 探索 離子輻照 初級(jí)產(chǎn)生的缺陷， 原子尺度上的缺陷行為，缺陷與缺陷、晶粒、晶界 /界面區(qū)域等結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)制 ； 建立微納尺度離子輻照損傷演化模型以及模擬計(jì)算 程序；建立原子和分子尺度的離子輻照 損傷 探測(cè)新技術(shù)與方法。 （ 4） 強(qiáng)離子輻照引起材料損傷研究 ： 揭示 強(qiáng) 離子輻照損傷水平條件下 材料 結(jié)構(gòu)和性能演化的機(jī)理 ；揭示 環(huán)境因素對(duì) 材料，特別是核材料 輻照損傷效應(yīng) 的影響 ，不同種類粒子輻照效應(yīng)的特點(diǎn)、差異、相互之間的聯(lián)系，建立 不同載能粒子 輻照損傷之間的等價(jià)關(guān)系 ， 提供確認(rèn)材料輻照損傷行為極限特性和達(dá)到改善性能的方法 ； 實(shí)現(xiàn) 從原子、介觀到到宏觀尺度的 離子輻照 損傷演化過(guò)程的 多尺度計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，包括 ab 對(duì)典型微觀 /介觀結(jié)構(gòu)樣品的模擬方法以及各種模擬技術(shù)之間的銜接方法 ， 為 設(shè)計(jì) 在裂變 /聚變堆等極端 環(huán)境下應(yīng)用的抗強(qiáng)輻射材料提供參考依據(jù)。 （ 5） 離子束誘導(dǎo)微納物質(zhì)相變機(jī)制研究 ： 揭示 載能離子 作用下 微納物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性能及其控制規(guī)律；揭示粒子束與微納物質(zhì)作用過(guò)程及誘導(dǎo)相變機(jī)制；詮釋粒子束作用下微納材料中的一些新現(xiàn)象、新規(guī)律和新性能， 獲得具有特殊性能的新型材料。 建立 載能離子 作用下 ， 固體納米結(jié)構(gòu)的形成理論和復(fù)合金屬體系中固態(tài)相變的多尺度模型。 （ 6） 微納結(jié)構(gòu)的載能離子制備、調(diào)控及其機(jī)理 ： 揭示 載能離子束 驅(qū)動(dòng)可控構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)的機(jī)制 ，為粒子束調(diào)控、合成納米結(jié)構(gòu)新材料特別是 半導(dǎo)體材料和 光電功能材料 提供理論依據(jù)； 揭示不同劑 量離子注入在不同半導(dǎo)體材料中形成納米尺度新結(jié)構(gòu)、新材料的物理機(jī)制 ； 建立利用離子束在納米尺度內(nèi)對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確調(diào)控的 技術(shù)工藝方法 ，推動(dòng)離子束技術(shù)在 改進(jìn)材料與 新器件結(jié)構(gòu)制備中的應(yīng)用。 （ 7） 研究成果將發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文 300 篇以上， 出版專著 1， 申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利 15 項(xiàng)以上； 培養(yǎng)碩士和博士研究生 100 名 以上， 鑄就 一支高水平的具有創(chuàng)新與攻堅(jiān)能力的研究隊(duì)伍，形成若干個(gè)優(yōu)秀創(chuàng)新群體；建設(shè)本領(lǐng)域高水平的基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新基地；提高在國(guó)際學(xué)術(shù)界的地位和活躍程度，進(jìn)一步提升在國(guó)際合作中的地位。 三、研究方案 學(xué)術(shù) 思路： 面向國(guó)家重大需求，牽引 離子束與物質(zhì)相互作用 基礎(chǔ)研究： 本項(xiàng)目將從 重離子束驅(qū)動(dòng) 慣性約束聚變相關(guān) 高能量密度物理、新一代核能系統(tǒng)材料評(píng)價(jià)篩選、 微納結(jié)構(gòu) 精確 調(diào)控、新型微納結(jié)構(gòu) 的制備與 調(diào)控 等重大需求出發(fā)，針對(duì)所需的特殊離子束和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，來(lái)開(kāi)展 離子束與物質(zhì)相互作用 的基礎(chǔ)研究工作，重點(diǎn)探索特殊 離子束作用下的新物理效應(yīng)與現(xiàn)象， 建立利用離子束快速評(píng)價(jià)核能材料的標(biāo)準(zhǔn)，尋找微納結(jié)構(gòu)的離子束精確調(diào)控途徑， 滿足未來(lái)先進(jìn) 離子束技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的需求。 通過(guò)學(xué)科互補(bǔ)，突破 離子束技術(shù) 應(yīng)用 ： 本項(xiàng)目涉及載能離子物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、原子物 理學(xué)、光電子學(xué)、材料科學(xué)以及高能量密度物理、計(jì)算物理 等學(xué)科。本項(xiàng)目涉及的研究?jī)?nèi)容在單一學(xué)科的框架下很難解決，必須組織跨學(xué)科的隊(duì)伍，通過(guò)學(xué)科交叉來(lái)解決問(wèn)題。為此，本項(xiàng)目從學(xué)科交叉的角度出發(fā)，聯(lián)合了國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)單位組成了跨學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì)，圍繞同一個(gè)目標(biāo)來(lái)攻克 離子束與物質(zhì)相互作用基礎(chǔ)研究 以及應(yīng)用中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。 技術(shù)路線 ： 本項(xiàng)目以解決離子束與物質(zhì)相互作用的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)，理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬三者相結(jié)合，獲取基本數(shù)據(jù)，從不同層面描述離子束與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象和規(guī)律， 揭示相關(guān)物理過(guò)程 微觀機(jī)理 ， 發(fā)展和建立比較 完善的 離子束與物質(zhì)相互作用的理論， 為 我國(guó)未來(lái)先進(jìn) 離子束技術(shù)的發(fā)展提供基礎(chǔ)理論 支撐 。 四、年度計(jì)劃 第一年 （ 1）改造及完善 離子束裝置上的在束離子輻照實(shí)驗(yàn)條件，包括：離子束 瞬間高密度能量沉積 激勵(lì)產(chǎn)生的瞬時(shí)輻射探測(cè)以及 應(yīng)力波傳播、離子聲學(xué)等超快過(guò)程的 在線實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)， 高電荷態(tài)離子在表面碰撞過(guò)程的實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)，低溫至高溫條件下離子輻照靶室系統(tǒng)的控制及在線光學(xué)檢測(cè)等，電子學(xué)插件、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)以及技術(shù)支撐條件。 （ 2）利用 高能 高電荷態(tài) 重離子和 脈沖 重離子等束流， 實(shí)驗(yàn)研究離子束在凝聚態(tài)物質(zhì)中的能量沉積和輸運(yùn)過(guò)程， 固體 材料的局域損傷、狀態(tài)變化及結(jié)構(gòu)相變現(xiàn)象 ，以及離子束流參數(shù)對(duì)它們的影響；基于 ab 計(jì)算 方法、半經(jīng)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 開(kāi)展初步的瞬間高密度能量沉積引起物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)演化的計(jì)算機(jī)模擬研究。 （ 3）建立探測(cè)建立高電荷態(tài)離子與表面原子的碰撞模型、高能離子與凝聚態(tài)物質(zhì)和稠密等離子體相互作用的理論模型， 高能重離子與微納尺度物質(zhì)原子的作用中，與靶原子核發(fā)生反應(yīng)的微觀輸運(yùn)理論模型等， 并著手編制計(jì)算機(jī)模擬程序。 （ 4） 改造和完善全輻射測(cè)量技術(shù) (并利 用該技術(shù)完成鐵的快中子激發(fā)全輻射測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，提取鐵的（ n， p）、（ n， a）反應(yīng)的截面數(shù)據(jù)。 （ 5） 利用加速器提供離子束流 輻照低放射活性合金、納米材料 /復(fù)合材料、 究較大輻照位移損傷條件下，材料微觀結(jié)構(gòu)的變化；構(gòu)建低放射性合金（主要是晶界部分）、納米多層膜及微納顆粒樣品模型，開(kāi)始用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬離子輻照下上述模型材料中缺陷的擴(kuò)散與遷移，以及晶界對(duì)缺陷吸收等。 （ 6） 研究荷能離子作用下 具有特殊性能的碳基新型準(zhǔn)一維納米材料 形成，探索離子在 準(zhǔn)一維碳納米管中的能量、質(zhì)量傳輸過(guò)程，碳 納米結(jié)構(gòu)的損 傷與組織演變及其規(guī)律及控制。 （ 7） 利用離子束注入 /輻照材料缺陷工程技術(shù)，研究缺陷控制和材料結(jié)構(gòu)調(diào)制，探索新型半導(dǎo)體新材料合成和 光電功能材料光波導(dǎo)制備的 機(jī)理。 第二年 （ 1）完成上年度提出的離子輻照實(shí)驗(yàn)條件和技術(shù)支撐條件改進(jìn)與完善目標(biāo)。 （ 2）利用 高能 高電荷態(tài) 重離子和 脈沖 重離子等束流，繼續(xù)進(jìn)行 離子束在凝聚態(tài)物質(zhì)中的能量沉積和輸運(yùn)過(guò)程， 固體 材料的局域損傷、狀態(tài)變化及結(jié)構(gòu)相變現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)研究； 開(kāi)展 離子束 瞬間高密度能量沉積 激勵(lì)在凝聚態(tài)物質(zhì)中產(chǎn)生的瞬時(shí) 應(yīng)力波及其傳播行為、離子聲學(xué)等的第一輪 在線實(shí)驗(yàn)研究 。 （ 3）開(kāi)展高 電荷態(tài)離子在表面的碰撞過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究，確定入射離子的種類、入射能量和角度、表面原子種類對(duì)電離、激發(fā)截面的影響；完善高電荷態(tài)離子與表面碰撞的 擬程序。 （ 4）開(kāi)展高能重離子束與氣體放電等離子體相互作用，特別是離子束在等離子體中的能損及其電荷態(tài)效應(yīng)的研究；完善模擬高能離子在稠密等離子體中傳輸過(guò)程的二維 C 數(shù)值模擬程序，初步研究非線性動(dòng)力學(xué)極化效應(yīng)對(duì)重離子能量沉積的影響，并與線性理論進(jìn)行比較。 （ 5） 初步建立不同電荷態(tài)離子輻照下，原子、分子以及微納尺度物質(zhì)多電子發(fā)射理論模型、電子離子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)理論模型。 （ 6） 利用 術(shù)完成鈷核素的快中子激發(fā)全輻射測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，提取鈷的快中子（ n， p）、（ n， a）截面數(shù)據(jù)。同時(shí)開(kāi)始鐵、鈷材料在快中子輻照下的氫 /氦脆化效應(yīng)研究。 （ 7）利用強(qiáng)離子輻照典型納米結(jié)構(gòu)樣品及納米顆粒鑲嵌（如 品，研究材料中晶粒、晶界 /界面區(qū)域等微觀 /介觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和隨輻照劑量（或溫度等條件的演化過(guò)程，并觀測(cè)輻照前后上述材料的微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)等物性變化；繼續(xù)輻照缺陷的擴(kuò)散與遷移，以及晶界對(duì)缺陷吸收的分子動(dòng)力學(xué)模擬，探索多尺度模擬計(jì)算方法。 （ 8） 研究荷能離子束驅(qū)動(dòng)相變的熱 力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理及小體系中與生長(zhǎng)相關(guān)的熱力學(xué)和表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，系統(tǒng)探索離子束驅(qū)動(dòng)納米材料的結(jié)構(gòu)演變及其對(duì)材料的宏觀性能的影響規(guī)律； 利用微結(jié)構(gòu)分析和多尺度模擬計(jì)算方法，進(jìn)行離子束誘導(dǎo)固態(tài)相變過(guò)程及其機(jī)理研究， 探索荷能粒子作用下微納結(jié)構(gòu)物質(zhì)的輻照損傷理論模型、固體納米結(jié)構(gòu)的形成理論。 （ 9） 準(zhǔn)備項(xiàng)目中期評(píng)估。 第三年 （ 1） 完成項(xiàng)目中期評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估意見(jiàn)適當(dāng)調(diào)整研究計(jì)劃。 （ 2）在前兩年工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，繼續(xù)進(jìn)行高電荷態(tài)離子在表面的碰撞過(guò)程和高能高電荷態(tài)重離子束流與氣體放電等離子體相互作 用的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)研究。模擬高能離子在稠密等離子體中傳輸過(guò)程，系統(tǒng)地分析等離子體狀態(tài)參數(shù)（密度、溫度、粒子的種類等）及入射離子的參數(shù)（入射速度、入射角度）對(duì)極化過(guò)程及能量沉積的影響；模擬高能離子與微納結(jié)構(gòu)物質(zhì)體系的相互作用過(guò)程，系統(tǒng)分析體系的結(jié)構(gòu)效應(yīng)（或尺度效應(yīng)）對(duì)電激發(fā)過(guò)程及能量沉積的影響。 （ 3）利用 高能 高電荷態(tài) 重離子和 脈沖 重離子等束流， 開(kāi)展 離 子束 瞬間高密度能量沉積在固體中產(chǎn)生 的瞬時(shí)輻射和粒子發(fā)射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)研究； 繼續(xù)進(jìn)行 離子束在凝聚態(tài)物質(zhì)中的能量沉積和輸運(yùn)過(guò)程， 固體 材料的局域損傷、狀態(tài)變化及結(jié)構(gòu)相變現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)研究 ， 瞬間高密度能量沉積 激勵(lì)在凝聚態(tài)物質(zhì)中產(chǎn)生的瞬時(shí) 應(yīng)力波及其傳播行為、離子聲學(xué)等的 實(shí)驗(yàn)研究 ，與已有的理論進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比 ，嘗試建立沉積能量密度與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系 。 （ 4） 利用 術(shù)完成鈮核素的快中子激發(fā)全輻射測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行鐵、鈷、鈮材料在快中子輻照下的氫 /氦脆化效應(yīng)研究。 （ 5） 完成聚合物輻照樣品的太赫茲時(shí)域光譜測(cè)量研究工作，提取離子徑跡在太赫茲波段和紫外可見(jiàn)波段的電光學(xué)性質(zhì)，與常規(guī)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 （ 6） 開(kāi)展 磁場(chǎng)與電場(chǎng)環(huán)境下的 高能重 離子輻照實(shí)驗(yàn)，研究電、磁場(chǎng)環(huán)境下離子輻照損傷與材料，特別是核材 料物性的關(guān)系 ；開(kāi)展 強(qiáng)流 子及重離子輻照條件下材料中氦泡的形成與高 用 擬研究照缺陷的擴(kuò)散與遷移、晶界對(duì)缺陷吸收與晶粒 /晶界的微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系。 （ 7） 研究高溫 H 等離子體作用下碳納米管的結(jié)構(gòu)演變過(guò)程和變化規(guī)律； 研究 碳基 準(zhǔn)一維類金剛石和金剛石納米材料的結(jié)構(gòu)演變對(duì)材料的光電特性的影響。 （ 8）探索快重離子輻照材料中光波導(dǎo)形成機(jī)理的微觀機(jī)制， 研究氦離子注入納米孔缺陷調(diào)制新型半導(dǎo)體新材料合成機(jī)理。 第四年 （ 1）深入研究外加強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)高能離子在稠密等離子體中傳輸過(guò)程的影響 ，包括外加電磁場(chǎng)對(duì)等離子體極化效應(yīng)、高能離子軌跡及能量沉積的影響；繼續(xù)模擬高能離子與微納結(jié)構(gòu)物質(zhì)體系的相互作用過(guò)程，分析體系的結(jié)構(gòu)效應(yīng)（或尺度效應(yīng)）對(duì)電激發(fā)過(guò)程及能量沉積的影響。 （ 2）利用 供的脈沖調(diào)制 高能重離子束流，繼續(xù) 開(kāi)展 離 子束 瞬間高密度能量沉積在固體中產(chǎn)生 的瞬時(shí)輻射和粒子發(fā)射現(xiàn)象、 離子聲學(xué)等 實(shí)驗(yàn)研究， 嘗試建立物理模型 ； 繼續(xù)實(shí)驗(yàn) 研究離子束 瞬間高密度能量沉積 引起的 典型 固體 材料中局域損傷、狀態(tài)變化及結(jié)構(gòu)相變現(xiàn)象， 檢驗(yàn)沉積 能量密度與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系 ；開(kāi)展高密度能量沉積條件下靶物質(zhì)超快加熱和膨 脹過(guò)程中的相關(guān)特性研究。與實(shí)驗(yàn)工作配合，繼續(xù)進(jìn)行離子束 瞬間高密度能量沉積 引起的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)演化的 理論研究工作。應(yīng)用建立起來(lái)的殼模型作大規(guī)模計(jì)算，模擬研究高能密度下材料物性與能量沉積密度的關(guān)系，期望能得到新的物理結(jié)果，解釋奇異的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 （ 3） 利用 術(shù)完成鎳和釩核素的快中子激發(fā)全輻射測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，提取鎳和釩的快中子（ n， p）、（ n， a）截面數(shù)據(jù)。同時(shí)進(jìn)行鎳、釩材料在快中子輻照下的氫 /氦脆化效應(yīng)研究。 （ 4） 完成單晶硅和 照樣品的太赫茲時(shí)域光譜測(cè)量研究工作，提取離子徑跡在太赫茲波段和紫外 可見(jiàn)波段的電光學(xué)性質(zhì)，同時(shí)探索利用離子輻照單晶硅和 品制備太赫茲發(fā)射晶體的可行性 （ 5）繼續(xù)開(kāi)展不同離子種類及能損的離子輻照實(shí)驗(yàn)，研究材料輻照損傷與離子種類等離子參數(shù)的關(guān)系，材料中在晶粒、晶界 /界面區(qū)域等微觀結(jié)構(gòu)附近氦泡的形成機(jī)制及其演化過(guò)程，微觀 /介觀結(jié)構(gòu)及輻照劑量（或 溫度等條件對(duì)缺陷遷移、復(fù)合及吸收的影響 ； 開(kāi)展多尺度模擬工作。 （ 6） 利用離子輻照，研究準(zhǔn)一