3.离子束分析技术
核工程与核技术专业导论
专业导论2012核工程与核技摘要从应用的角度讲,核技术主要包括射线和粒子束技术与放射性核素技术。
前者主要包括核分析技术、辐射加工与离子束加工、无损检测、工业核仪表、核医学成像、肿瘤放疗和辐射诱变育种技术等;后者则主要包括放射性核素测年、放射性核素示踪和放射性药物。
射线和粒子束与物质的相互作用是核技术的物理基础,粒子加速器技术和核探测技术是核技术的主要支撑技术。
本文介绍了上述各技术领域的发展,并介绍北京大学的核技术及应用研究工作。
关键词核技术;应用;粒子加速器;核探测技术;射线;粒子束;放射性核素中图分类号TL5;TL8;TL92;TL99;O571.3术姓名：张朝平班级：双核二班学号：201206020212时间：2013-1-3一、培养目标本专业培养适应我国国民经济和国防核科技工业发展需要的，能在核技术及相关专业领域从事研究、设计、生产、应用和管理等的专门人才。
本专业培养的人才应具有良好的数理基础、扎实的专业知识和熟练的专业技能，能够适应核技术各个方向发展的基本需要；同时应具有较好的人文社会科学和管理知识，较高的道德素质和文化素质，身心健康，全面发展。
素质要求：热爱祖国，拥护中国共产党的领导，逐步树立科学的世界观和人生观。
具有健全的法治意识、诚信意识和集体主义精神，具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。
具有较好的人文、艺术修养和文字、语言表达能力，了解历史和世界，积极参加社会实践活动，适应社会发展与进步，具有良好的心理素质和合作意识精神，具有健康的体魄和进取精神。
具有良好的理论基础和扎实的专业知识，掌握熟练的专业技能，勤奋、严谨、求实、创新，有科学精神和奋斗意识。
能力要求：具有较强的获取知识、更新知识和应用知识的能力，良好的表达能力、社交能力和计算机及信息技术应用能力。
在核技术及相关的科研、应用和开发领域，能够综合应用所学知识，发现和分析解决实际问题，具有通过创造性思维进行创新实验和科技研究开发的能力。
聚焦离子束实验报告
聚焦离子束实验报告一、实验目的本实验旨在学习和掌握聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）的工作原理及操作方法，通过观察和分析实验结果，加深对离子束物理的理解。
二、实验原理聚焦离子束（FIB）是一种将离子束聚焦到微米甚至纳米级别的技术，它具有高能量密度、高精度和高分辨率的特点。
FIB系统主要由离子源、离子光学系统、扫描电极和真空腔组成。
其中，离子源产生的离子束经过离子光学系统的聚焦和校准，最终在扫描电极上形成聚焦点。
三、实验步骤1、样品准备：选择具有代表性的材料或结构作为实验对象，本实验选用硅基底上的金属薄膜。
2、样品清洗：使用有机溶剂和去离子水清洗样品，去除表面的污垢和杂质。
3、样品安装：将清洗后的样品放入FIB系统的样品室，确保样品固定牢固。
4、FIB系统校准：使用校准靶对FIB系统进行校准，确保离子束的聚焦精度。
5、离子束照射：设定合适的电压和电流，将离子束聚焦到样品表面，观察并记录实验现象。
6、数据分析：通过对实验结果的观察和分析，得出结论。
四、实验结果及分析1、硅基底上的金属薄膜经过离子束照射后，表面出现明显的凹坑和凸起，表明离子束具有较高的能量密度和侵蚀性。
2、随着离子束电流的增加，照射区域的形貌变化更加明显，说明离子束的刻蚀能力与电流成正比。
3、通过对比不同材料在相同条件下的刻蚀效果，发现材料的刻蚀速率与材料的力学、物理性能有关。
五、结论本实验通过聚焦离子束技术对硅基底上的金属薄膜进行照射，观察并分析了离子束的刻蚀效果。
结果表明，聚焦离子束具有高能量密度和侵蚀性，可以用于微纳结构的加工和材料的形貌分析。
同时，材料的刻蚀速率与材料的力学、物理性能有关，这为进一步研究材料在离子束作用下的行为提供了依据。
六、实验建议与展望1、在本次实验中，我们发现聚焦离子束技术在材料科学、微纳制造等领域具有广泛的应用前景。
为了更好地掌握这一技术，建议在后续实验中进一步探讨不同材料在不同条件下的刻蚀行为。
核技术应用题库
核技术应用题库第一章核技术及应用概述1、什么是核技术？答：核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。
2、广义地说，核技术分为哪六大类？答：广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。
3、核能利用与核武器主要利用的什么原理，其主要应用有哪些？答：主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。
4、什么是核分析技术，其特点是什么？答：在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。
特点：1.灵敏度高。
比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。
个别的灵敏度可能更高。
2.准确。
3.快速。
4.不破坏样品。
5.样品用量极少。
比如，可以少到微克数量级。
5、什么示放射性示踪技术，有哪几种示踪方式？答：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。
有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。
2)将示踪原子与待研究物质完全混合。
3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。
6、研究植物的光合作用过程是利用的核技术的哪个方面？答：放射性示踪。
7、什么是核检测技术，其特点是什么？答：核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。
特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。
现代材料分析方法(8-SIMS)
Al+的流强随时间变化的曲线
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
Si的正二次离子质谱
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
聚苯乙烯的二次离子质谱
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
在超高真空条件下，在清 洁的纯Si表面通入20 L的氧 气后得到的正、负离子谱， 并忽略了同位素及多荷离 子等成份。除了有硅、氧 各自的谱峰外，还有SimOn (m,n = 1, 2, 3……)原子团离 子发射。应当指出，用氧 离子作为入射离子或真空 中有氧的成分均可观察到 MemOn (Me为金属)
SIMS 二次离子质谱仪
定性分析Biblioteka SIMS定性分析的目的是根据所获取的二次离子
质量谱图正确地进行元素鉴定。样品在受离子照射时，
一般除一价离子外，还产生多价离子，原子团离子，
一次离子与基体生成的分子离子。带氢的离子和烃离 子。这些离子有时与其它谱相互干涉而影响质谱的正 确鉴定。
SIMS 二次离子质谱仪
溅射产额与元素的升 华热倒数的对比
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
溅射产额与晶格取向的关系
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
在100~1000 eV下，用Hg+垂直入射Mo和Fe的溅射粒子的角分布
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
= 60o时W靶的溅射粒子的角分布
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
是入射方向与
样品法向的夹角。
当 = 60o~ 70o时， 溅射产额最大， 但对不同的材料， 增大情况不同。
相对溅射产额与离子入射角度的关系
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
溅射产额与入射离子原子序数的关系
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
核技术应用汇总.
1.2 核技术在工业中的应用
• 在无损检测技术中核技术占了很大比例并有显著优势。早 期的射线探伤是用加速器产生的电子束打靶产生的X 射线 照射工件形成平面图像。70 年代医用X-CT 诞生后，80 年 代即出现了工业CT，并很快应用到热轧无缝钢管的在线测 试、发动机检测、以至大型火箭的整体测试中。无损检测 的一个成功例子是集装箱检查。我国已成功地研制出了基 于加速器的和基于60Co 源的集装箱检测系统，为海关缉私 提供了强有力的工具。另一种重要的无损检测是中子照相 ，用其检测火药、继电器、发动机叶片等有很高的灵敏度 和分辨率，在航天与航空工业和国防上有重要应用。
2.1 工业应用 — 核子密度计
• 用途：
各种料液浓度的在线检测和控制 。也可通过密度而间接测定出料液中 某种成分的含量、以及两种物料的本 比等。
例如：选矿工艺中矿浆和浮选液 浓度的在线检测和控制；油田和石油 化工过程中油品含水率的测定；选煤 厂选煤液密度的检测和控制；化工厂 酸、碱、盐的浓度以及各种成分配比 的在线检测；造纸厂纸浆浓度的测定 和控制；江河中水流含沙量的测定。
如果我国也按3-4%的比值测算，核技术应用的年产 值应达到14000-18000亿人民币。这与我国当前核技术 应用的产值相比，差约一个数量级。据不完全统计， 我国核技术应用产业约为1200亿人民币 左右。这说明 ，我国核技术应用，有着一个很大的市场和很好的发 展前景。因此，我们应大力发展核技术，加速推动其 应用。
1.1 核技术在基础研究中的应用
• 各种射线和粒子束与物质相互作况下还会产生次级射线和次 级粒子。这些变化和次级发射在很大程度上取决于靶物质本身 的组成、结构和特性。因此，对于物理、化学、生物、地质、 考古等学科所研究的各种实体与物质，射线与粒子束技术亦是 有力的分析手段。通常我们将这类技术统称为核分析技术。核 分析技术主要包括活化分析技术、离子束分析技术和超精细相 互作用核分析技术三大类。
飞顿离子束-概念解析以及定义
飞顿离子束-概述说明以及解释1.引言1.1 概述飞顿离子束技术是一种利用加速器产生高能离子束，在固体表面进行材料改性、表面处理和纳米加工的先进技术。
飞顿离子束技术具有高能量、高精度和非接触加工的特点，被广泛应用于材料科学、半导体制造、生物医药等领域。
本文将从飞顿离子束的基本原理、在材料科学中的应用以及技术的发展现状三个方面对飞顿离子束进行详细介绍。
通过对飞顿离子束技术的深入探讨，以期能够更好地认识这一先进技术的重要性，同时也展望其在未来的发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该主要介绍整篇文章的布局和结构安排。
可以描述本文的章节组成，以及每个章节的主要内容概述。
同时可以提及每个部分之间的逻辑关系和连接，为读者提供整体的阅读框架。
例如：本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将概述飞顿离子束技术的基本概念和本文的研究方向，如何展开对飞顿离子束的研究。
在正文部分，将详细介绍飞顿离子束的基本原理、在材料科学中的应用以及技术的发展现状。
最后，在结论部分，将总结飞顿离子束的重要性，展望技术未来的发展，并对全文进行总结。
通过这样清晰的结构安排，读者可以更加轻松地理解全文的内容，并且能够更好地跟随作者的思路和逻辑推进。
1.3 目的本文旨在介绍飞顿离子束技术，包括其基本原理、在材料科学领域的应用以及目前的发展现状。
通过对飞顿离子束技术的全面介绍，旨在让读者了解这一新兴技术的重要性和潜在应用价值。
同时，本文也将展望飞顿离子束技术的未来发展，并总结其在材料科学领域中的重要性，以期能够为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 飞顿离子束的基本原理飞顿离子束的基本原理是利用离子加速器将离子加速到高能量状态，然后将离子束聚焦并注入到目标材料中。
这种加速的过程主要包括三个步骤：加速、聚焦和注入。
首先，在加速阶段，离子会被加速器加速到高能量状态。
这通常是通过电场或磁场来完成的，使离子获得高速运动所需的能量。
核分析基础第3章
• 入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散 射截面和能量损失因子是背散射分析中的 三个主要参量。
1.离子碰撞后和碰撞前的能量之比K称为运动 学因子.
2.入射粒子与靶原子核之间的库仑排斥力作 用下的弹性散射过程的微分截面称为卢瑟 福散射截面.
3. 能量损失因子 当入射粒子从靶样品表面穿透到靶内某一深度 处发生大角度散射时，离子在这段入射路径上要损 失一小部分能量，同样，在发生散射后，背散射粒 子从靶内射出样品表面到达探测器，在这段出射路 径上也要损失一小部分能量．离子在样品中入射和 出射路径上的电离能量损失，使在样品深部发生背 散射的粒子的能量在能谱上相对于样品表面发生背 散射的粒子能量往低能量侧展宽。 能量宽度ΔE正比于靶厚度和离子在靶物质中的 背散射能量损失因子。这能谱曲线向低能侧的展宽， 反映出了靶原子随深度的分布情况。因此，由背散 射能谱分析，可以获得靶原子的深度分布信息，建 立背散射谱峰宽度与靶厚度之间的关系。
三、应用实例 卢瑟福反散射分析可用于：样品表面层杂质成分和深度 分布分析，材料表面各种薄膜组成和厚度分析，薄膜界 面特性分析，化合物的化学配比分析，以及离子束混合 材料分析等。 例：表面杂质含量分析
在玻璃碳基体上，用真空镀膜法镀上一层极薄的Au元素。用 2MeV的4He+束做RBS分析，测到的背散射能谱如图所示，图中 用箭头标出了Au和C的背散射峰位。C基体很厚，它的能谱是连 续的，Au层很薄，背散射能谱呈一高斯形状的峰.
四、带电粒子瞬发分析的特点 1.有极高的选择性，干扰小； 2.核反应特性不受靶所处的物理和化学状态的影响；
（条件允许时）样品可以在高温和高压下被分析
3. 适合分析重基体中的轻元素；
特别是B、H、He、Li、Be、C、N、O、F、Na、Mg和A1
聚焦离子束fib测试用途以及注意事项
聚焦离子束fib测试用途以及注意事项全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：聚焦离子束（Focused Ion Beam，简称FIB）是一种现代化的分析仪器，它利用离子束对材料表面进行切割、雕刻和离子注入等操作，可用于材料性能分析、纳米加工以及器件结构调制等方面。
在科学研究和工程应用中，FIB技术被广泛应用于半导体、材料科学、生物医药等领域。
本文将重点介绍聚焦离子束FIB的测试用途以及注意事项。
一、FIB的测试用途1. 样品切割：FIB技术可以通过离子束切割样品，制备出不同几何形状和大小的样品切片，用于透射电镜、扫描电镜等进一步的显微分析。
这对于研究材料的微观结构和性能具有重要意义。
2. 纳米加工：FIB技术可以对样品表面进行精确的纳米加工，包括雕刻、刻蚀和注入等操作。
通过控制离子束的能量和位置，可以实现微米和纳米尺度的结构制备和调控，为纳米器件的制备和研究提供了重要手段。
3. 局部分析：FIB技术可以结合光学显微镜、扫描电子显微镜等设备，对样品表面进行定位并进行局部分析。
通过离子束的照射，可以实现对材料的表面成分、结构和形貌等信息的获取，为材料性能和组成分析提供了便利。
4. 器件修复：FIB技术可用于器件的故障分析和修复，通过对器件进行切割、磨蚀和掺杂等操作，可以找到故障点并进行修复，提高器件的可靠性和性能。
5. 原位实验：FIB技术可以在扫描电子显微镜或透射电镜平台上实现原位实验，对材料进行局部处理和观察。
这种原位实验可以实现对材料反应、相变和结构演化等过程的实时监测和控制，具有重要的研究意义。
二、FIB的注意事项1. 样品准备：在进行FIB实验前，应对样品进行充分的处理和准备工作。
样品表面应平整干净，避免有氧化物、污渍和尘埃等杂质，以确保离子束对样品的照射效果。
2. 参数设置：在使用FIB进行实验时，需要根据样品的性质和需要进行离子束的能量、电流和面积等参数进行合理的设置。
过小的能量和电流会导致处理效率低，而过大可能会损伤样品。
文物科技检测中的化学元素分析方法概述
文物科技检测中的化学元素分析方法概述作者：霍雪松徐作芳来源：《文物鉴定与鉴赏》2015年第12期目前已经应用于考古学领域的化学元素分析技术有：原子吸收光谱、原子发射光谱、x射线荧光分析、中子活化分析、铅同位素分析及离子束分析等。
1.原子吸收光谱原子吸收光谱是基于气态自由原子对同种原子发射出的特征光谱的吸收现象，来确定物质中的元素及其含量的一种分析方法。
任何一种元素的原子，由基态跃迁到激发态所需要的能量是一定的。
如果辐射波长的能量等于原子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，就会引起原子的吸收。
原子的吸收取决于原子能级的跃迁，原子由低能被激发到高能，必须吸收相当于两个能级差的能量。
原子吸收光谱正是利用了基态原子对特征辐射光的吸收这一原理。
它的灵敏度较高，适合于分析金属和非金属等有机制品，在考古学中应用得十分广泛。
国外学者曾利用原子吸收光谱仪分析了我国北方晚唐和北宋时期的陶片。
测出了九种主要元素和微量元素的含量，发现不同窑址的陶片有着不同的化学组成。
2.原子发射光谱原子发射光谱是根据物质的原子从激发态跃回基态时发出的光具有一定波长的特征，来确定其所含元素的成分。
原子发射光谱与原子吸收光谱一样，特定波长的光谱线对应于考古标本中特定的元素种类，因此原子发射光谱可用于分析陶瓷器中的常量、微量和痕量元素以及各种金属器物的化学成分。
较为常用的发射光谱有两种，即激光显微发射光谱和电感耦合等离子体发射光谱。
前者利用激光作为光源，具有检测限低、不用制备样品和“无损分析”等优点；后者则利用等离子体作为光源，具有较高的激发能力及分析速度快、范围宽和基体影响小等特点。
我国有一种线装古书，在扉页和封底各装订一张涂有橘红色涂料的纸，这种纸被称为“万年红”。
人们发现凡是装有“万年红”的古籍均未被虫蛀，而同时期或晚期没有装订“万年红”的书籍大部分都严重被虫蛀损。
经过对“万年红”进行激光显微发射光谱的研究，在这种纸涂料里检测出了铅的成分，从而搞清了其防虫蛀的原因。
碳化硅离子束注入石墨的原理
碳化硅离子束注入石墨的原理一、引言随着现代科技的飞速发展，离子束技术作为材料科学领域的一种重要技术手段，已经被广泛应用于材料改性、薄膜制备、离子注入等多个方面。
其中，碳化硅（SiC）离子束注入石墨的过程，不仅涉及复杂的物理化学反应，而且对于改善石墨材料的性能具有重要意义。
本文旨在深入探讨碳化硅离子束注入石墨的原理，以期为相关领域的科研工作和工业应用提供理论支撑和实践指导。
二、离子束技术基础离子束技术是利用加速器产生的高能离子束，对材料进行轰击、注入或沉积等处理的一种先进技术。
在离子束注入过程中，高能量的离子束通过轰击材料表面，将离子注入到材料内部，从而改变材料的物理、化学或机械性能。
这种技术具有精确控制注入深度、剂量和离子种类等优势，被广泛应用于半导体材料、光学材料、金属材料等多个领域。
三、碳化硅与石墨的特性1.碳化硅（SiC）：碳化硅是一种由碳和硅元素组成的陶瓷材料，具有高温稳定性、高硬度、高耐磨性、良好的热导率以及优异的化学稳定性等特点。
这使得碳化硅在高温、高频、高功率等极端环境下具有广泛的应用前景。
2.石墨：石墨是一种由碳原子以共价键形式形成的层状结构的晶体，具有良好的导电性、导热性、耐高温性和化学稳定性。
然而，石墨的硬度较低，耐磨性较差，这在一定程度上限制了其在某些高端领域的应用。
四、碳化硅离子束注入石墨的过程碳化硅离子束注入石墨的过程主要包括以下几个步骤：1.离子束的产生与加速：首先，通过离子源产生碳化硅离子束，并利用加速器将其加速到所需的能量。
2.离子束的聚焦与扫描：加速后的离子束经过聚焦系统聚焦成细小束斑，并通过扫描系统对石墨表面进行均匀扫描。
3.离子注入：高能碳化硅离子束轰击石墨表面，部分离子通过碰撞、散射等过程进入石墨内部，形成注入层。
4.材料改性：注入的碳化硅离子与石墨中的碳原子发生相互作用，导致石墨的晶格结构、化学成分和物理性能发生变化。
五、碳化硅离子束注入石墨的原理分析1.离子注入机制：碳化硅离子束注入石墨的过程遵循固体物理学中的离子注入机制。
(精品文档)西北大学科技考古学概论课件-文物组成的成份、结构分析及制作工艺研究演示文档
.
ICP的特点：
其优点是：灵敏度非常高，可达0.1-10ppm、误差小（可控制 在1-2%范围内）、分析速度快，同时可对多元素检测，无需制备样 品，属近于或无损分析；其操作简单，等离子体为激发光源，经过蒸 发、激发作用于样品上，通过计算机、摄谱仪等自动程序的处理就可 记录下样品的光谱行征并进行定量定性分析，确定元素含量。
.
一、文物组成成分分析
成分分析是指对样品中所含元素种类及含量的一种分 析分析。 根据样品中元素含量的多少一般可分为三类： 一是常量元素分析，即主要元素分析，一般其含量大于或 等于2%。可以人为控制，是制作时人们有意加入的； 第二种是微量元素分析，元素含量一般介于0.1-2%，不受 人工配方控制，反映器物的原料产地特征（如瓷器的胎、 釉的本质特征）； 第三类指痕量元素分析，其含量低于0.1%，通常用ppm来 表示含量单位，这些元素古代人无法控制，一般由元素的 产地所决定，因而痕量元素多用于文物起源方面的研究。
但是ICP也存在一些不足之处：由于发射光谱分析是一种相对的 分析法，必须要制备标样，标样没有状态限制，但其元素含量、组织 结构与测样要一致；雾化进样装置效率低；雾化器易堵塞，造成工作 不稳定；氩气消耗量大，维持费用高；某些元素的灵敏度还不够高。
.
原子发射光谱的应用
对象：主要用于金属、陶瓷、玻璃、铀、无机颜料、 石材等文物样品的成分分析。
y b
.
XRD基本原理：
X射衍射（XRD）又称X射线物相分析法，在X射线对样 品的辐射下，X射线通过晶体会引发各种元素X射线的发生， 各散乱线间相互干涉，发生衍射现象。通过对衍射现象进行 分析，就可以获得有关构成物质的原子的排列、化合物的形 态、结晶物质的物相的信息资料 ．
.
核分析技术
1.核分析技术是利用中子、光子、离子、正电子与物质原子或者原子核的相互作用，采用核物理实验技术，研究物质成分和结构的一种分析方法。
它包括活化分析、离子束分析、核效应分析三大类。
2.中子活化分析在微量和痕量元素分析中有重要的地位：高灵敏度，多元素、非破坏性元素分析的可靠方法。
中子活化分析应用：热中子：地质样品分析，环境样品分析，生物医学样品分析，考古样品分析；快中子：金属中O，Be元素分析，蛋白质，碳氢化合物中的N分析原理：中子活化分析是利用中子辐照样品，使其与原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。
步骤：样品制备、中子辐照样品、取出样品冷却，分离、测量、数据处理。
中子活化设备：辐照中子源，样品传送设备及必要的分离设备，射线能量和强度测量设备，数据记录和处理设备。
中子源1012-1015/cm2.s，但不均匀，中子能量单一，且产额各向同性，但通量大小会随时间变化，多用于快中子活化分析；量小。
中子活化反应：（n，γ）、（n，p）、（n，α），【（n，2n）】射线一般为γ射线，探测器：以前是NaI（Tl），现在多用Ge（Li）或者高纯锗探测器不同元素通过不同的中子反应道形成相同的待分析核素（裂变反应也可以提供初级干扰）。
如63Cu（n，γ）64Cu 【64Zn（n，p）64Cu】；59Co（n，γ）60Co【60Ni（n，p）60Co】；干扰元素的含量。
3.带电粒子活化分析的对象：表面层轻元素分析（轻元素库仑势垒低）及某些重元素分析（用的样品均为固体样品），只能给出薄层轻元素总量，不能给出深度分布应用：半导体中的轻元素分析（如O（3He，p），C（d，n），B（p，n））光子与原子核的反应都是阈能反应。
带电粒子活化生成的核素大多具有+β衰变，故可测正电子淹没辐射光子强度来确定元素含量。
采用符合相加法可以减少本底计数。
干扰多为初级干扰。
核技术应用习题答案
习题答案核技术及应用概述1、核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。
2、广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。
3、主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。
4、在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。
特点：1.灵敏度高。
比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。
个别的灵敏度可能更高。
2.准确。
3.快速。
4.不破坏样品。
5.样品用量极少。
比如，可以少到微克数量级。
5、定义：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。
有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。
2)将示踪原子与待研究物质完全混合。
3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。
6、放射性示踪7、核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。
特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。
8、辐射照射技术：是利用射线与物质的相互作用，将物质置于辐射场中，使物质的性质发生有利改变的技术。
辐射交联的聚乙烯有什么优点：热收缩、耐热、机械强度大为提高、耐有机溶剂、不易被溶解、电绝缘性能很好，且不怕潮湿。
9、X射线断层扫描(XCT)、核磁共振显像仪(NMR-CT)、正电子发射显像仪(PECT)，同位素单光子发射显像仪(SPECT)和康普顿散射显像仪(CST)；10、核医学是当今产值最大、发展最快的核辐射设备。
(仅供参考)二次离子质谱(SIMS)
一、概述
•二 次 离 子 质 谱 是 表 征 固 体材料表面组分和杂质的 离子束分析技术。
•利 用 质 谱 法 分 析 由 一 定 能量的一次离子轰击在样 品靶上溅射产生的正、负 二次离子。
工作原理： 一定能量的离子轰击固体表面引起表面原子、
离子探针
离子探针即离子微探针质量分析器，有时也称扫描 离子显微镜(SIM)。它是通过离子束在样品表面上扫描 而实现离子质谱成像的。初级离子束斑直径最小可达12m，甚至更低。初级离子束的最大能量一般为20keV， 初级束流密度为mA/cm2量级。
离子显微镜
离子显微镜(IM)即直接成像质量分析器 (Direct Imaging Mass Analyzer—DIMA)也就是成像质谱计 (Imaging Mass Spectrometer—IMS)，它是利用较 大的离子束径打到样品表面上，从被轰击区域发射的 二次离子进行质量分离和能量过滤，在保证空间关系 不变的情况下，在荧光屏上以一定的质量分辨本领分 别得到各种成分离子在一定能量范围内的分布图像。
（2）动态SIMS
痕量元素的体分析
为了提高分析灵敏度，采用很高的溅射率，即用大束流、 较高能量(数keV—20keV)的一次束，靠快速剥蚀不断地对新 鲜表面进行分析，测到的是体内的成分。
成分-深度剖析
选取二次离子质谱上的一个或几个峰，在较高的溅射速 率下，连续记录其强度随时间的变化，得到近表面层的成 分—深度剖图。
溅射粒子能量分布曲线
SIMS 基体效应
17种元素的二次离子产额
金属
清洁表面 覆氧表面
金属
清洁表面 覆氧表面
质谱的七种离子源
质谱的七种离子源
1.电子轰击离子源：利用电子轰击样品产生离子，常用于质谱分析中。
2. 化学离子源：利用化学反应将样品转化为离子，常用于有机化合物的质谱分析中。
3. 电喷雾离子源：利用电喷雾技术将液相样品转化为气态离子，在生物质谱分析中常用。
4. 电子转移离子源：利用电子转移反应将样品转化为离子，适用于分析过渡金属离子等。
5. 热解离子源：利用样品的热解反应生成离子，适用于分析高分子化合物等。
6. 激光离子源：利用激光束对样品进行瞬时加热，将样品转化为离子，常用于分析固体样品。
7. 电灭活离子源：利用电子束或离子束将样品中的生物大分子分解为离子，用于生物质谱分析中。
- 1 -。
03-AESSIMS俄歇电子能谱 材料研究方法
即：样品表面原子受到电子束的轰击而电离，在电离原子的退激发过程中会释放出俄歇电子，这种电子具有对应于元素种类的固有能量，如：KLL俄歇电子能量E KLL= E K−2E LE K、E L分别为K、L能级的结合能数据收取电子探测器屏蔽罩溅射离子枪电子枪扫描电源样品(A)(B)(C)微量纯银的三种AES图谱Al AlSi 24.1 18.6 Al 8.4 6.1 Mg 0.7 2.2 Ca 1.8 6.3 B 3.0 4.1 F 1.8 0.4 O 61.1 61.8断口表面距表面较难测出Na各有特征峰Mo 2C石墨SiC硅片上的镍铬合金的深度分布（层厚确定）氧化膜镍铬硅片Au-Ni-Cu体系的深度分布以俄歇信号峰高作纵坐标以原子浓度作纵坐标浸泡前SBF 液中浸泡1h 后表面层组份变化不大X侵蚀后表面Na、Ca减少,富硅材料的化学稳定性内部（原始表面）钠钙玻璃受水侵蚀后表面的AES图谱CaOSi SFU 未处理的玻璃瓶二氟乙烷处理的玻璃瓶处理的玻璃瓶（耐久性最好）离子探针装置X溅射过程中能量和动量转换离子能量分析质量分析器源二次离子一次离子离子检测深度剖面分析图二次离子像SIMS原理示意图SIMS装置的构成SIMS测定Li2O-Al2O3-SiO2玻璃表面结构Depth profile curve of three-layered coating “A”on stainless steel substrate Sputtering times (s)0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600C o u nts 10610510410310102oxidized steel layeralumina layer Alumina/steel interphaseAl +10Fe +10Cr+10Ni +10CsFe +40CsNi +20CsCr +N a /S i-SiO2抗碱涂层玻璃纤维表面的BaO-TiO2uncoated fiber coated fiber 未涂层的E-玻璃纤维增强水泥材料在50°C 水中放置28d 后的SEM 照片×1000×1000×300×300×1000×1000×1000涂层的E-玻璃纤维增强水泥材料在50ºC 水中放置60d 后的SEM 照片100°C 1N NaOH 中1.5hSNMS spectrum of a 40BaO-40TiO 2-20SiO 2coatingtime (s)r e l a t i v e i n t e n s i t y (a .u .)侵蚀前SNMS spectrum of a 40BaO-40TiO 2-20SiO 2coatingtime (s)侵蚀前12000s=96nmSNMS spectrum of a 40BaO-40TiO 2-20SiO 2coating after corroded in 1N NaOH solution at 60°C after 144 h.time (s)Sputtering rate: 1s~0.008 nmr e l a t i v e i n t e n s i t y (a .u .)侵蚀后SNMS spectrum of the triple TiO 2/40BaO-40TiO 2-20SiO coatings on a silicate glass slide after corroded in 2N NaOH solution at 80°C after 72 h.time (s)Sputtering rate: 1s~0.008 nm多层膜的耐久性内部Al2O3concentration distributions of SiO2coated float glasses, annealed at 500 °C for different timesDifferent oxide concentration distributions of 4.6 mol%Na2O –95.4 mol% SiO2coated float glass, annealed at 500 °C for1020 min, also with a measurement of the major constituent SiO2)2(.2),(Dt x x erfc c c t x c Au o −−=涂在Ag上的果糖的SIMS谱氧化镁纯镁涂在Ag上的腺嘌呤的SIMS谱涂在Ag上的苯哌啶醋酸甲脂与柯卡因混合物的SIMS谱。
卢瑟福背散射分析
题目：元素深度分布的卢瑟福背散射(RBS)分析元素深度分布的卢瑟福背散射(RBS)分析摘要卢瑟福背散射（RBS）分析是一种应用非常广泛的离子束分析技术。
1. 前言卢瑟福背散射分析是固体表面层和薄膜的简便、定量、可靠、非破坏性分析方法,是诸多的离子束分析技术中应用最为广泛的一种微分析技术。
其理论基础是在Rutherford、Gerger和Marsden发现了新原子模型（1909-1913）以后的一些年份里逐渐形成的。
在早期的应用中，背散射分析技术主要是用在一些与原子核有关的研究中，一般是通过分析背散射离子束来检测靶的玷污。
1967年背散射技术首次成功的应用于月球土壤成分分析，这是在非核领域第一个公开发表的实际应用例子。
发展至今，背散射技术已经成为一种十分成熟的离子分析技术。
它具有方法简单、可靠、快速（一般只需要30分钟）、无需标准样品就能得到定量分析结果、不必破坏样品宏观结构就能得到深度分布信息等独特优点。
背散射分析技术在固体物理、表面物理、材料科学、微电子学等领域得到广泛应用。
它是分析薄膜界面特性、固体表面层元素成分、杂质含量和元素深度分布以及化合物的化学配比不可缺少的分析手段。
此外，背散射分析与其他核核分析方法组合应用于同一样品，能获得更多的信息。
我国自七十年代起开始这方面的研究。
随着不断发展，背散射分析技术的应用范围也在不断的扩大。
例如，在考古领域，背散射分析可以研究一些大气中对环境不利的因素。
T.Huthwelker等提高利用卢瑟福背散射分析来研究大气浮质中痕量酸性气体（如HCl，HBr，SO2）的相互作用，这种相互作用与全球变暖、臭氧层耗损、酸雨等环境污染问题有很大的关系。
Ulrich K.Krieger等曾利用卢瑟福背散射测量易发挥物质在近表面层区的元素分布。
背散射分析技术分析速度快，能得出表面下不同种类原子的深度分布，并能进行定量分析。
结合沟道效应还能研究单晶样品的晶体完美性。
但它的深度分辨率不够高（一般为100～200埃），因而不能对最表面的原子层进行研究。