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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
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