20 keV质子在聚碳酸酯微孔膜中传输的动态演化过程∗

白雄飞 牛书通 周旺 王光义 潘鹏 方兴陈熙萌†邵剑雄‡

1)(兰州大学核科学与技术学院,兰州 730000)2)(兰州空间技术物理研究所,真空低温技术与物理重点实验室,兰州 730000)

20 keV质子在聚碳酸酯微孔膜中传输的动态演化过程∗

白雄飞1)牛书通1)周旺1)王光义2)潘鹏1)方兴1)陈熙萌1)†邵剑雄1)‡

1)(兰州大学核科学与技术学院,兰州 730000)2)(兰州空间技术物理研究所,真空低温技术与物理重点实验室,兰州 730000)

(2016年12月12日收到;2017年1月29日收到修改稿)

测量了20 keV质子穿过倾斜角为+1◦的聚碳酸酯微孔膜后,出射粒子的位置分布、相对穿透率以及电荷纯度随时间的演化.实验发现,能量电荷比E/q≈101kV的质子穿过绝缘纳米微孔的物理机理与E/q≈100kV和E/q≈102kV区域离子有显著不同.对于E/q≈101kV的质子穿过绝缘纳米微孔,存在一段相当长的导向建立之前(导向前)的过程,在该时期内出射质子及氢原子的特性和导向建立后的特性有很大差异.在导向前的演化过程中,我们可以观察到出射质子的峰位逐渐向孔轴向附近转移;出射氢原子由束流方向的尖峰以及孔轴向的主峰构成,峰位角保持基本不变且尖峰逐渐消失.这一过程的主要机理为微孔内表面以下的多次随机二体碰撞和近表面镜面反射两种传输方式逐步向电荷斑约束下的“导向效应”过渡的过程.对E/q≈101kV区间离子“导向前过程”的完整观测,使得对低能向中能过渡区间离子穿过绝缘微孔膜物理机制和图像有更深入和完整的认识,有助于约10 keV离子微束的精确控制……