原子探针场离子显微镜技术

原子探针场离子显微镜具有原子分辨率,放大倍数约为10~6。可直接观察正空间固体表面原子的排列,并可分析包括轻元素在内元素的原子成分。质量分辨率△m/m为1/100到1/5000,元素探测极限达到0.2at％。是强有力的表面分析手段之一,也是迄今为止能从一个个原子的角度分析成分唯一的仪器。其应用领域十分广泛。本文将对此技术作一简介。     

合金的解剖：场离子显微镜原子探针材料分析

场离子显微镜原子探针是进行材料原子尺度微观组织结构分析的极有力工具．应用该技术可研究非常广泛的冶金与半导体问题．本文概要地描述了场离子显微镜原子探针的组成、类型、特性和工作方式；并以马氏体时效钢与高温超导体研究为例，讨论了该种技术在材料科学中的应用．     

场离子显微镜原子探针试样的再制备—微抛光法

采用场离子显微镜原子探针实验技术可以观察研究材料内部原子尺度微观组织，但该方法对材料有破坏性，试样难以制备却经常损坏．本文介绍一种再制备场离子显微镜原子探针试样的微抛光技术．具体描述了这种技术的原理，操作方法与注意事项；同时还提供了实际仪器构型外观，以便读者应用．这种微抛光方法简单易行，不仅可用来再制备变钝或断裂了的试样，还可用来制备具有特殊初始几何形状、或满足特殊研究需要的试样．     

扫描隧道显微镜中场蒸发过程的理论分析

从电热动力学(Electrothermodynamics)角度出发，分析了扫描隧道显微镜(STM)中场蒸发过程.引入了一个有效结合能，并推导得到了STM中的蒸发场强计算公式.用该公式计算得到了与实验一致的金离子的蒸发场强.同时发现传统的电荷交换模型与成象势垒模型，由于它们要求被蒸发原子完全电离并被蒸发到无穷远处，因而对STM计算的蒸发场强偏高. 关键词：     

弱场条件下两囚禁离子质心量子态运动

用微扰的方法计算了一个外加周期驱动激光场所组成的,两离子系统质心量子态跃迁几率的解析表达式.以两Ca+作为囚禁离子,模拟出了在弱场的作用下声子态跃迁几率随激光束频偏和相互作用时间变化的分布图形.结果表明:随着外加周期驱动激光场的频率和相互作用时间的调节,系统质心量子态随时间周期性的坍塌与复原|在频偏范围0.85×107~1.2×107 Hz内,质心量子态跃迁几率最高能达到0.97,操控周期最长为0.6×10-6 s,从理论上质心量子态操控周期有很大的缩短|若频偏值大于1.2×107 Hz时,质心量子态跃迁几率约为0.49,激光不能有效控制质心量子态的跃迁.所得结论对实现两比特量子逻辑门等实验研究有一定的参考意义.     

弱场条件下两囚禁离子质心量子态运动

用微扰的方法计算了一个外加周期驱动激光场所组成的,两离子系统质心量子态跃迁几率的解析表达式.以两Ca+作为囚禁离子,模拟出了在弱场的作用下声子态跃迁几率随激光束频偏和相互作用时间变化的分布图形.结果表明:随着外加周期驱动激光场的频率和相互作用时间的调节,系统质心量子态随时间周期性的坍塌与复原;在频偏范围0.85×107...     

天冬氨酸在Cu(001)表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜(STM)研究了室温下天冬氨酸在Cu(001)表面的吸附行为.实验发现,在较 低的覆盖度下,天冬氨酸分子在Cu(001)表面存在两种吸附状态.从STM数据估算出两种吸附 状态下天冬氨酸分子在Cu(001)表面的扩散激活能分别为079±001eV,088±005eV. 随着覆盖度的提高,天冬氨酸分子最终在Cu(001)表面形成一均匀衬度的吸附层,但并不形 成有序吸附结构,也不能使台阶发生小面化.天冬氨酸分子的这些吸附特点是迄今研究过的 所有氨基酸在Cu(001)表面吸附时不具有的. 关键词： 表面吸附 扫描隧道显微镜 氨基酸     

d^5离子晶场激发态对基态立方零场分裂的影响

文中讨论了ｄ~５离子自旋四重态和二重态对基态~６Ｓ立方零场分裂的影响机制。指出两者的影响是一种综合效应，不服从线性迭加原理；四重态的影响占主导地位；二重态对~６Ｓ态的影响是通过四重态的中介作用而间接实现的。对文献［１５］中作出的研究结论──二重态的贡献为主，四重态的贡献可以忽略──提出了疑议。     

类镁离子3s21S0-3s3p1P1(Z=15～103)光谱跃迁的能级和跃迁几率的相对论多组态计算

利用全相对论性多组态Dirac-Fock平均能级(MCDF-AL)方法系统地计算 了高离化类镁离子3s21S0-3s3p1P1(Z=15～103)跃迁的能级间隔和 跃迁几率，计算中考虑了重要的核有限体积效应，Breit修正和QED修正，所得结果和最近的 实验数据及其它理论计算值进行了比较。     

类镁离子3s~(21)S_0-3s3p~1P_1(Z=15～103)光谱跃迁的能级和跃迁几率的相对论多组态计算

利用全相对论性多组态Dirac Fock平均能级 (MCDF AL)方法系统地计算了高离化类镁离子 3s2 1S0 - 3s3p1P1(Z =15～ 10 3)跃迁的能级间隔和跃迁几率 ,计算中考虑了重要的核有限体积效应 ,Breit修正和QED修正 ,所得结果和最近的实验数据及其它理论计算值进行了比较。     

软X射线KBA显微镜分辨力及其影响因素

为了对KBA显微镜的分辨能力进行准确计算,对KBA显微镜的分辨力和影响因素进行了研究,分析了衍射效应、几何像差、面形误差和粗糙度等因素对分辨力的影响,以此为基础建立了KBA显微镜的分辨力计算模型,并模拟了KBA显微镜的分辨力与视场的关系。用KBA显微镜获得了2.5 keV能量的X射线成像结果,中心视场范围的分辨力约为6 m。通过实验结果与模型模拟的对比,可得建立的模型对KBA显微镜分辨力与视场尺寸的关系的描述与实际测试的结果基本符合,并对不完善之处进行了分析。     

软X射线KBA显微镜分辨力及其影响因素

为了对KBA显微镜的分辨能力进行准确计算,对KBA显微镜的分辨力和影响因素进行了研究,分析了衍射效应、几何像差、面形误差和粗糙度等因素对分辨力的影响,以此为基础建立了KBA显微镜的分辨力计算模型,并模拟了KBA显微镜的分辨力与视场的关系。用KBA显微镜获得了2.5 keV能量的X射线成像结果,中心视场范围的分辨力约为6 m。通过实验结果与模型模拟的对比,可得建立的模型对KBA显微镜分辨力与视场尺寸的关系的描述与实际测试的结果基本符合,并对不完善之处进行了分析。     

氦离子显微镜对钨中氦行为的实验研究

针对热核聚变面向等离子体钨材料中氦泡形成、演变以及机理研究的需求,克服目前常用离子注入、电子扫描显微镜和透射电子显微镜等离线研究手段存在的不足,提出氦离子显微镜对钨中氦的上述行为原位实时在线研究方法.借助氦离子显微镜的离子注入、显微成像和聚焦离子束纳米加工功能,它可以提供能量为0.5—35 ke V、束流密度可达10~(25) ions/(m~2·s)以上的氦离子束,在该设备上进行钨中氦的注入实验.同时在注入过程,实时在线监测钨中氦泡形成、演变过程以及钨材料表面形貌的变化,原位在线分析钨材料表面氦泡的大小、迁移合并以及其诱发的钨表面和近表面的微观损伤.实验结果表明:氦离子显微镜是研究钨中氦行为演变过程及其微观机理研究的新的研究手段和强有力的实验工具.     

光谱法分析晶须表面离子印迹对镉的吸附行为

以Cd(Ⅱ)离子为模板分子,壳聚糖为功能单体,3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)作为交联剂同时加入一定量的三钛酸钠晶须合成了新型的三钛酸钠晶须表面Cd(Ⅱ) 离子印迹聚合物吸附剂,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)研究了此离子印迹聚合物对Cd(Ⅱ)的吸附行为; 探讨了酸度、吸附剂用量,静置时间对吸附行为的影响,同时研究了印迹聚合物对Cd(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线,得出此吸附属Langmuir吸附模型。根据吸附效率系数(K_d)和选择性系数(K)的大小,考察了离子印迹聚合物的吸附选择性。试验结果表明：在最佳优化条件下,离子印迹聚合物对Cd(Ⅱ)的吸附率可达99%以上,最大吸附容量为52.34 mg·g-1,选择性优于空白印迹聚合物,此方法的检出限为0.024 μg·mL-1,相对标准偏差为1.74%(c=1.0 μg·mL-1, n=13)说明此离子印迹聚合物适用于环境中水样的Cd(Ⅱ)的选择性吸附。     

等电荷态离子与He原子碰撞中的转移电离过程研究

采用位置灵敏探测和飞行时间技术测量了等电荷态离子Cq+、Nq+、Oq+、Neq+(q=4,5,6,7)与He原子碰撞中,转移电离截面与单电子俘获截面的比值R.研究了相同q入射的情况下,R与入射离子核电荷数Z的依赖关系,在统计蒸发模型的基础上对实验结果进行了解释.     

基于有限元方法的离子俘获装置模拟计算

利用有限元程序ANSYS,开展潘宁离子俘获装置的电场模拟计算。基于电场数据,结合Runge_Kutta_Fehlberg方法进行潘宁装置在多种模式下的离子俘获过程模拟工作,得到了准确的离子俘获结果。并对实际条件下具有偏离理想情况电极分布的俘获装置进行了优化计算及电场分析,同样实现了离子俘获过程的准确模拟。有限元方法用于离子俘获装置的电场计算以及后续离子俘获过程模拟流程的建立,为类似的电势阱离子俘获装置建造运行提供有效的技术支持。     

囚禁离子与单模场的相互作用

研究了囚禁离子与单模量子辐射场构成的相互作用系统在载波激发(ωL=ω0)、红激发［ωＬ=ω0-jν(j=1,2,3)］和蓝激发［ωL=ω0+jν(j=1,2,3)］情形下的统计性质.讨论了系统的态函数随时间的演化关系、光子态和声子态交换的条件及相应的离子布居数，得到了光子数和声子数的平均值及其方差、光子场和声子场的二阶相干度等量值. 关键词： 囚禁离子 单模量子辐射场 声子场 旋波近似     

用扫描近场光学显微镜技术研究金膜表面等离体子共振

表面等离体子波(SPW)可与入射光横磁波极化能量耦合并被共振激发,这种现象被称为表面等离体子共振现象(SPR)。主要利用扫描近场光学显微镜(SNOM)技术和表面等离体子共振现象技术相结合,来研究金膜表面等离体子共振。设计并建立了结构独特的新型Kretschmann型表面等离体子共振现象耦合装置,同时又设计了具有厚度梯度的表面等离体子的制备方法。在此基础上,测量了改变入射角条件下的表面等离体子共振曲线,测得该装置的等离体子共振角灵敏度为1°。并且对金膜表面进行表面等离体子共振条件下的扫描近场光学显微成像。实验结果表明,在共振时金膜表面的扫描成像比不共振时清晰,而且增加了很多细节。应用表面等离体子共振现象技术将可以明显提高扫描近场光学显微镜的信噪比、分辨力等性能。     

Na＋I2→Na^＋＋I^—2离子对生成反应几率的LCAC—SW量子散射计算

将ＬＣＡＣ－ＳＷ方法推广到离子对生成反应的动力学研究,导出了计算态－态反应几率的理论公式,并在Ａｔｅｎ－Ｌａｎｔｉｎ－Ｌｏｓ两态势能面上计算得到了Ｎａ＋Ｉ２→Ｎａ＾＋＋Ｉ＾－２电离反应的共线选态反应几率,结果表明反应几率随碰撞能增加呈振荡变化,该反应阈能约为２．８ｅＶ,与实验值相近。     

超快时间分辨光电子显微镜技术及应用

光电子显微镜是一种基于光电效应的电子显微镜,利用样品不同空间位置光电子产量的差异作为图像衬度进行投影成像。其成像速度快、空间分辨率高、探测无损伤等特点和优势,在表面科学、表面等离激元学、半导体学等学科有着广泛应用。另外,结合超快光泵浦探测技术为光电子显微镜提供了高时间分辨能力,特别适用于高时空分辨的动力学过程研究。时间分辨光电子显微镜是具备多维度直观测量的技术方法,为研究人员开辟了新的道路。文章首先简要回顾电子显微成像技术的发展,然后介绍在表面等离激元学和半导体物理领域中应用光电子显微镜的最新进展,最后介绍北京大学最近建设的超快光电子显微镜系统和相关研究工作及展望。