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《大连理工大学》 2006年
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离子团簇与金属氧化物相互作用的理论研究

尹晓明  
【摘要】:本文研究了载能离子团簇以不同入射速度在几种金属氧化物(Al_2O_3,SiO_2)中穿行时发生的库仑爆炸过程。离子团在固体中穿行时受到两个方面的作用,库仑势使得离子团炸开,而电子气受激发产生的感应势会减缓爆炸过程。在我们的工作中采用了介电响应理论并结合Abril和Arista提出的实验参数拟合的介电函数来描述离子周围的空间感应势。这种介电函数是由一系列Mermin型介电函数线性叠加得到的,拟合参数由在光学极限(k=0)处的实验数据得出。相比于其他介电函数其优势在于它能够适用于离子速度较低和在不同介质中运动的情况。与库仑势不同,感应势在空间中的分布是非对称的,形成所谓尾流效应。由离子间相互作用势并结合Brandt Kitagawa有效电荷模型,我们可以自洽地确定出团簇中组成离子的电荷态。得到离子间相互作用势和离子电荷态之后,就可以通过求解运动方程来得出离子团中组成离子在每一时刻的位置和速度,从而模拟载能离子团库仑爆炸随时间演化的细节。在我们的研究中,还考虑了多重散射效应对爆炸过程的影响,我们认为多重散射只对离子的运动速度产生影响,并建立了一个由三个随机变量(自由程、轴向和径向偏转角)描述的多重散射模型。将这一模型通过时间步长与前面的库仑爆炸过程相结合,利用Monte Carlo方法模拟了多重散射效应对爆炸过程的影响。 利用Mermin型介电函数,我们将研究范围拓展到金属氧化物靶材和低速入射领域。在我们的工作中,首先从简单的平面结构的B_3~+、B_4~+团簇开始研究,并逐步扩展到球状的C_(20)。工作的重点放在金属氧化物靶材以及低速入射的情况,并将结果同高速情况进行了对比。 通过研究我们发现,在高速条件下,由于尾流效应的作用,离子团中的离子电荷态呈现非对称性,尾随离子的电荷态表现出明显振荡,离子团簇的结构也呈现出非对称性,沿运动方向炸开较快,球状的C_(20)在穿行一段时间后变成筒状结构,尾流效应随着离子间距拉开而减弱。随着入射速度的降低,尾流效应变得不明显,离子电荷态趋近于孤立离子,团簇结构呈现对称性,随机碰撞成为影响团簇结构的主要因素。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O53

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 邱华檀,王友年;快速C_(60)离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅱ分子动力学模拟[J];物理学报;2000年08期
【共引文献】
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4 邱华檀,王友年;快速C_(60)离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅱ分子动力学模拟[J];物理学报;2000年08期
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 邱华檀,王友年;快速C_(60)离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅰ球壳层模型[J];物理学报;2000年08期
2 都有为,顾刚,臧文成;全碳分子及其衍生物的结构与制备[J];物理学进展;1995年03期
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