大面积重离子微孔膜离子辐照均匀性模拟研究

分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2023-09-25

肖明皓 王文涛 李运杰 薛海舟

摘要： 重离子辐照在半导体、医疗、材料和生物等多个领域有着广泛应用，而辐照的均匀性则是相关应用的关键指标，例如重离子微孔膜，其微孔分布的均匀性直接由离子辐照决定。重离子微孔膜具备孔径、孔密度可控和孔道笔直等优良特性，具有良好的应用前景。目前，可以快速辐照大面积重离子微孔膜的兰州重离子加速器 TR-3 终端已在建设，其通过连续传动宽幅薄膜的同时进行辐照以实现高效率的连续生产。而对于宽幅、连续运动的薄膜，如何保障离子辐照的均匀性成为了亟需研究的问题。本文开发了基于路径积分的模拟程序以计算重离子微孔膜的辐照注量分布。结果表明，二维扫描匀速传动辐照存在一系列离散的耦合速度使辐照结果达到均匀，偏离耦合速度将导致注量分布周期性起伏；一维扫描对非理想束斑形状的适应性更高，而二维扫描对束流强度跳变的适应性更高。当注量误差上限和提供的束流强度确定时，可通过本文提供的公式计算传动辐照所需的耦合传动速度并给出使用一维扫描或二维扫描的建议。本研究模拟重离子辐照均匀性的结果可为相关研究和生产提供参考。

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