團簇束

團簇束（Cluster beam），是以大體一致的速度沿著同一方向運動的團簇粒子流。團簇是原子、分子或離子團簇的總稱。它是由2～個原子、分子或離子通過物理或化學結合力組成的、性質依賴於組分和所包含的原子數目、相對穩定的微觀和亞微觀聚集體。

基本介紹

• 中文名：團簇束
• 外文名：Cluster beam
• 定義：團簇粒子流

性質

團簇的許多性質不同於原子、分子，不同於同組分構成的固體或液體。它的奇特物性及其套用前景已引起廣泛重視，成為眾多學科交叉研究的熱點。用以產生團簇(束)的裝置稱為團簇源。已有超聲噴嘴型、磁控濺射或重離子濺射型、電子束或雷射束蒸髮型、雷射燒蝕型等多種團簇源。團簇離子能量也是團簇束的一項重要指標。由於團簇離子的荷質比小，空間電荷效應小，有望獲得具有高亮度、高強度的團簇束。

套用

碳團簇的發現

1970年，日本學者大澤映二在日文雜誌《化學》上發表的“非苯系芳烴化學——超芳香族”一文中提出：碳原子如果 雜化鍵合可形成球形分子，並在當時就準確畫出了 圖形。1984年，愛克森(Exxon)石油公司一個小組在研究碳團簇時認為，當1≤n≤30時，碳團簇 都是存在的，而當30≤1n≤90時．只有n為偶數的碳團簇 才是穩定的。一年之後，英國Sussex大學的Kroto教授到美國Rice大學與Curl和Smalley進行合作研究，利用雷射蒸發團簇束的實驗設備來製備碳團簇。

沉積材料

納米粒子和團簇束可用來在基片上沉積材料。這種沉積的工藝可分兩類：

(1)在沉積前團簇被離化和加速，使它們有keV的能量。

(2)低能中性團簇束的沉積。

如果採用高能團簇束，團簇和納米粒子與基板碰撞，發生碎裂，產生附加成核位置，並且增強了擴散。使用高能團簇束，Yamada能夠在Si(111)表面上獲得Al的外延塗層。如果使用低能團簇束，團簇碰到基片上後並不碎裂，可以製備出納米結構顆粒薄膜。

高速脈衝氣閥

高速脈衝氣閥(fast pulsed valve)是產生強脈衝原子束、分子束以及原子團簇束、分子團簇束的關鍵部件，這樣，在獲得由脈衝氣體峰值強度(peak intensity)帶來的更強信號的同時，對真空系統的要求大大降低。高速脈衝氣閥在原子、分子物理，化學物理、凝聚態物理、光物理等領域有廣泛套用。國外，強脈衝分子束製備的突破性進展發生在1978年左右。該雙線圈(double-solenoid)高速脈衝氣閥可產生高強度(~ 原子/sr．sec)、高速(≤200 s)氣體脈衝，工作背壓(backing pressure)0~30bars，不難擴展到50bars以上，可在10Hz頻率下連續工作無需水冷。該氣閥的主要性能指標達到國際同類產品水平，已用於脈衝團簇束的產生和飛秒（fs）超強雷射脈衝與物質相互作用研究。該氣閥採用開閥線圈和閉閥線圈結構，強電流脈衝驅動，使用高性能磁性材料磁芯以及精良設計，使氣體脈衝具有高強度和窄脈寬的雙重特徵。