[發(fā)明專利]氫氦同位素核散射截面的測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710052608.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN106770401A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宏亮;施立群;宿冉冉;韓志斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/203
• 分類號(hào): G01N23/203;G01N1/28
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,陸尤

1.一種測(cè)量氫氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟一、氫氦同位素核截面測(cè)量用靶的制備，

采用磁控濺射沉積的方法制備薄膜復(fù)合靶，復(fù)合靶的組成主要包含三部分：薄膜襯底、富含被測(cè)量元素的薄膜層和覆蓋于富含被測(cè)量元素的薄膜之上的覆蓋層；

步驟二、核散射截面測(cè)量，采用相對(duì)測(cè)量方法，

首先假設(shè)一樣品由待測(cè)散射截面的某元素X和另一種重的基體元素Y組成，重元素Y對(duì)輕入射離子的散射截面此時(shí)可認(rèn)為為盧瑟福截面，由此Y作為參考元素；X、Y的背散射譜的峰面積分別為：

(1.2)

(1.3)

兩式等式兩側(cè)分別相除得到：

（1.4）

其中，A_X和A_Y分別是探測(cè)器探測(cè)到的對(duì)應(yīng)于X元素和Y元素的粒子數(shù)，Q是入射粒子總數(shù)對(duì)應(yīng)的電荷量，Ω是探測(cè)器的固體角，Y元素與入射粒子作用的散射截面，N_X為X元素單位面積樣品中的靶原子數(shù)，N_Y為Y元素單位面積樣品中的靶原子數(shù)；根據(jù)（1.4）式：

首先，計(jì)算，由盧瑟福散射截面公式精確計(jì)算得到；

然后，根據(jù)測(cè)量過(guò)程中得到的反沖粒子能譜（ERDA）確定N_X，由選定的存在既有散射截面測(cè)量數(shù)據(jù)的且在一定能量范圍內(nèi)其核散射截面與盧瑟福散射截面極為接近的另一種入射粒子與X作用得到的彈性反沖能譜并通過(guò)計(jì)算擬合得到；

然后，根據(jù)盧瑟福背散射分析RBS能譜中確定N_Y ，由于Y元素是超重元素，因而與較輕的入射粒子相作用時(shí)其散射截面即可認(rèn)為與盧瑟福散射截面相同，據(jù)此可以由其背散射能譜計(jì)算得到N_Y。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量氫氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，所述薄膜襯底，對(duì)于質(zhì)子散射截面的測(cè)量，采用厚度在1μm~5μm之間的透射薄金屬襯底，而對(duì)于彈性反沖散射截面測(cè)量采用厚度在0.5mm以上的光滑平面襯底。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量氫氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，所述富含被測(cè)量元素的薄膜層，厚度范圍15nm~35nm；其制備過(guò)程為：

利用超高真空獲得裝置，通過(guò)抽真空以及高溫烘烤，獲得好于1.0×10-4Pa的薄膜制備真空條件；

制備時(shí)，首先根據(jù)制備樣品的要求，調(diào)節(jié)通入真空腔室內(nèi)的濺射工作氣體Ar與目標(biāo)沉積元素H、D、He之間的流量比：

對(duì)于沉積H元素，Ar與H2的流量比在1:8~15之間；

對(duì)于沉積D元素，Ar與D2的流量比在1:5~20之間；

對(duì)于沉積He元素，Ar與He的流量比在1:10~25之間；

然后調(diào)節(jié)磁控濺射的工作壓強(qiáng)為0.1Pa~10Pa，工作偏壓為-30V~-100V，濺射功率為60W~120W，沉積時(shí)間為3min~30min。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量氫氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，所述覆蓋層，選用重金屬元素材料，厚度為2nm~8nm，根據(jù)元素的種類以及濺射功率的差別，沉積時(shí)間在10s~100s范圍內(nèi)調(diào)整。