离子束微探针及其扫描断层分析应用研究  

Nuclear Micro-probe Analysis and Its Application in Study of Hydrogen Micro-Kinetics in Titanium

作　　者：王铁山[1] 王贤义[1] 肖国青[1] Dieter Grambole Folker Herrmann 

机构地区：[1]中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000 [2]Rossendorf研究中心,离子束物理与材料科学研究所,01314 Dresden,德国

出　　处：《原子核物理评论》2003年第4期284-289,共6页Nuclear Physics Review

基　　金：德国Max Planck国际交流基金资助项目;中国科学院院长特别支持;中国核动力院重点实验室基金资助项目~~

摘　　要：以欧共体离子束物理及材料科学研究所的装置为例介绍了离子束微探针实验装置,给出了利用这一装置开展重离子弹性反冲核分析、研究氢在钛合金中的微观分布及其动力学行为的实验结果.该离子束微探针装置可以用来开展带电离子荧光分析、核反应分析、弹性反冲核分析、卢瑟福背散射分析及沟道效应和高离子束密度、大剂量离子注入等分析和研究工作.同时利用微束扫描分析可获得样品中元素的点、线、面分布信息.利用能量为16MeV、直径为3μm的Si5+离子束对钛合金中氢进行断层面扫描分析,观测到了氢在钛合金中的非均匀分布,揭示了氢在钛合金中的不同物理、化学状态与空间分布的相关性,为进一步研究钛的氢化和金属钛的表面腐蚀行为提供了科学依据.As an expmple, the nuclear micro-probe facility in the Forschungszentrum Rossendorf is introduced, which has a minimum beam size of 2 micrometers and can be used to perform particle induced X-ray emission (PIXE), nuclear reaction analysis (NRA), elastic recoil detection analysis (ERDA), Rutherford back scattering (RBS) and channeling etc. micro-beam analyses. By using single point, linear and lateral scanning, the elements composition and distribution in samples can be studied in micrometer scale. In this work, 16 MeV, 3 μm Si^(5+) beam is used to perform the micro-ERDA analysis to study the hydrogen kinetics in titanium. The hydrogen is found to distribute in titanium inhomogenously. Hydrogen retention and concentration are strongly related to the chemical and physical state of the hydrogen atom, which affect to the titanium surface-corrosion and hydrogenation process.

关 键 词：离子束微探针 扫描断层分析 离子注入 重离子弹性反冲核分析 带电离子荧光分析 核反应分析 卢瑟福背散射分析 沟道效应 

分 类 号：O571.6[理学—粒子物理与原子核物理]