跨玻尔速度高电荷态离子与表面作用诱发的溅射离子能谱研究

溅射离子能谱承载的物理信息能反映溅射粒子电离几率与发射速度的关联性，有助于认识入射离子在固体表面的能量耗散机制。本课题拟在近代物理研究所320kV-ECRIS平台四号终端,开展跨玻尔速度（25keV/u）高电荷态离子与表面作用诱发的溅射离子能谱研究。利用径向位置灵敏柱形静电能谱仪，获取系统的溅射离子能谱数据，总结溅射离子能量分布与入射离子速度(动能)、电荷态（势能）、角度及靶种类和结构等参数的变化规律，分析此能区高电荷态离子在表面的能量沉积过程及核阻止、电子阻止对入射离子和靶原子、电子的影响。

依托本项目，搭建了一套适于研究高电荷态离子与固体表面碰撞诱发溅射离子能谱测量研究的实验装置，主要包括超高真空碰撞靶室、静电离子能谱仪、实时束流监控密度仪等。对127.3o柱形静电能谱仪参数做了细致和系统地计算和模拟，对原谱仪做了优化和升级，稳定性和屏蔽性更佳；研制了一款实时束流密度测量仪，实现束流流强的在线监控及测量，实现对溅射离子产额较为准确的归一。. 利用以上装置完成了跨玻尔速度Arq+与金属Be、Al靶作用，近玻尔速度Xeq+离子与无定形铝靶、高定向性石墨靶作用及Bi28+与金属Be、Al靶作用过程中产生的溅射离子能谱测量。发现溅射离子能量分布与碰撞系统尤其是入射离子速度及靶材料属性有很强的关联性。. 在0.9 vBohr和1.8 vBohr 的Ar9+离子与铍靶碰撞溅射实验中，发现在这两个碰撞体系中，电子能损占主要贡献；实验对应的溅射离子能谱峰值比表面结合能大40~60倍（低能低电荷态离子溅射实验中认为峰值应接近阈值的一半），但却与PASS理论预言的平均每原子层电子能损相符甚好。进而针对此类碰撞系统，提出新的模型假设。