《keV高荷電離子與高溫環境下壁材料作用的電子發射研究》是依託西安交通大學，由徐忠鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：keV高荷電離子與高溫環境下壁材料作用的電子發射研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐忠鋒
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
中低能高電荷態離子與固體材料表面相互作用的電子發射研究具有重要的科學研究價值，並將服務於航空航天、能源等事業。本項目利用高荷電重離子束與高溫環境下的聚變裝置壁材料（如W及其合金, Si, SiC,石墨等）表面作用，採用電子發射產額及能譜分析法，並結合先進的光學成像技術，測量離子束與上述物質表面作用中引起的二次發射電子的產額和能譜，系統研究離子束動能、勢能、質量和入射角度以及靶材料溫度對上述參數的影響，探索離子束與高溫環境下壁材料相互作用的電荷轉移截面和能損機理，檢驗相關理論和模型。項目依託國家大科學工程裝置，利用已建立的持久、良好的合作關係，瞄準相關的國際前沿熱點問題，為離子與物質相互作用的基礎理論及潛在套用研究、聚變裝置壁材料的材料參數及表面結構、性能等的表征積累實驗技術和重要參考數據。
結題摘要
中低能高電荷態離子（HCI）與固體材料表面相互作用的電子發射研究具有重要的科學研究及潛在套用價值。本課題中，我們利用高荷電重離子束與W, Si, SiC及具有表面納米結構的靶材料表面作用，特別是高溫環境下的W和SiC，通過測量離子束與上述物質表面作用中引起的二次發射電子的產額，較為系統地研究了離子束動能、勢能、質量和靶材料溫度等對上述參數的影響，探索了離子束與高溫環境下壁材料相互作用的電荷轉移截面和能損機理，檢驗了相關理論和模型。 項目取得的主要創新性成果有： （1）成功地從理論上將動能和勢能電子產額分開，解釋了“蹦床效應”，並給出其判據； （2）得到了反衝原子的能量沉積占總能量沉積比重的理論計算公式，通過計算表明：低能時（特別是的低於動能電子發射閥值），反衝原子是引起二次電子發射的主要因素； （3）建成一套可測量不同溫度下高電荷態離子與材料表面作用中電子發射產額的實驗裝置，較為系統地測量了質子和高電荷態重離子Xe^(q+)正入射到處於不同高溫環境中的磁約束聚變裝置壁材料（如W、Si和SiC）時的電子產額，首次研究了高電荷態離子引起的電子發射產額的溫度效應； （4）探索性地研究了高荷電重離子控制金納米顆粒形態變化的規律和作用機制，首次發現了金納米顆粒受HCI輻照而發生了形變。項目的完成為離子與物質相互作用的基礎理論及潛在套用研究、聚變裝置壁材料的材料參數及表面結構、性能等的表征積累了豐富的實驗技術和重要的參考數據。 項目成果已正式發表論文18篇，被SCI收錄17篇，培養博士研究生6名，已畢業2名，碩士研究生9名，已畢業4名，承擔本科生科研訓練項目3項，共8人次。
