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高功率离子束辐照膜基双层靶温度场的数值研究

吴迪 雷明凯 宫野 刘金远 王晓钢 刘悦 马腾才

高功率离子束辐照膜基双层靶温度场的数值研究

吴迪, 雷明凯, 宫野, 刘金远, 王晓钢, 刘悦, 马腾才
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  • 采用TRIM程序模拟高功率离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.计算了束流在靶材内的能量沉积及分布情况,并以此沉积能量为热源项,采用有限差分方法求解非线性热传导方程,得到了温度场的分布规律,分析了不同离子流密度对界面物质状态的影响.结果表明,离子束电流密度在100—200 A/cm2之间取值时,脉冲结束后界面处两种物质均达到熔融状态.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2008CB717801)、国家自然科学基金(批准号:10975026)和大连大学博士启动基金(批准号:SBQ200810)资助的课题.
    [1]

    Korotaev A D, Ovchinnikov S V, Pochivalov Y I , Tyumentsev A N, Shchipakin D A, Tretjak M V, Isakov L F, Remnev G E 1998 Surf. Coat. Technol. 105 84

    [2]

    Shulov V K, Nochovnaya N A, Remnev G E 1998 Mater. Sci. Eng. A 243 290

    [3]

    Remnev G E, Isakov I F, Opekounov M S, Matvienko V M, Ryzhkov V A, Struts V K, Grushin I I, Zakoutayev A N, Potyomkin A V, Tarbokov V A, Pushkaryov A N, Kutuzov V L, Ovsyannikov M Y 1999 Surf. Coat. Technol. 114 206

    [4]

    Zhao W J, Yan S, Le X Y, Han B X, Xue J M, Wang Y G, Remnev G E, Opekounov M S, Isakov I F, Grushin I I 2000 Nucl. Technol. 23 689 (in Chinese)[赵渭江、颜 莎、乐小云、 韩宝玺、薛建明、王宇钢、Remnev G E, Opekounov M S, Isakov I F, Grushin I I 2000 核技术 23 689]

    [5]

    Yang H L, Qiu A C, Zhang J S, He X P, Sun J F, Peng J C, Tang J P, Ren S Q, Ouyang X P, Zhang G G, Huang J J, Yang L, Wang H Y, Li H Y, Li J Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 406 (in Chinese)[杨海亮、邱爱慈、张嘉生、何小平、孙剑锋、彭建昌、汤俊萍、任书庆、欧阳晓平、张国光、黄建军、杨 莉、王海洋、李洪玉、李静雅 2004 物理学报 53 406]

    [6]

    Yan S, Le X Y, Zhao W J, Xue J M, Wang Y G 2005 Surf. Coat. Technol. 193 69

    [7]

    Zhu X P, Lei M K, Ma T C 2003 Nucl. Instrum. Meth. B 211 69

    [8]

    Zhu X P, Lei M K, Dong Z H, Miao S M, Ma T C 2003 Surf. Coat. Technol. 173 105

    [9]

    Wu D, Gong Y, Liu J Y, Wang X G, Liu Y, Ma T C 2006 Acta Phys. Sin. 55 398(in Chinese)[吴 迪、宫 野、刘金远、王晓钢、刘 悦、马腾才 2006 物理学报 55 398]

    [10]

    Davis H A, Wood B P, Munson C P, Bitteker L J, Nastasi M A, Rej D J, Waganaar W J, Walter K C, Coates D M, Schleinitz H M 1998 Mater. Chem. Phys. 51 213

    [11]

    Gong Y, Zhang J H, Wang X D, Wu D, Liu J Y, Liu Y, Wang X G, Ma T C 2008 Acta Phys. Sin. 57 5095(in Chinese)[宫 野、张建红、王晓东、吴 迪、刘金远、刘 悦、 王晓钢、马腾才 2008 物理学报 57 5095]

    [12]

    Wu D, Liu C, Zhu X P, Lei M K 2008 Chin. Phys. Lett. 25 1266

    [13]

    Warren M R, James P H, Ejup N G 1985 Handbook of Heat Transfer Fundamentals(Second Edition) (New York: McGrew Hill)

  • [1]

    Korotaev A D, Ovchinnikov S V, Pochivalov Y I , Tyumentsev A N, Shchipakin D A, Tretjak M V, Isakov L F, Remnev G E 1998 Surf. Coat. Technol. 105 84

    [2]

    Shulov V K, Nochovnaya N A, Remnev G E 1998 Mater. Sci. Eng. A 243 290

    [3]

    Remnev G E, Isakov I F, Opekounov M S, Matvienko V M, Ryzhkov V A, Struts V K, Grushin I I, Zakoutayev A N, Potyomkin A V, Tarbokov V A, Pushkaryov A N, Kutuzov V L, Ovsyannikov M Y 1999 Surf. Coat. Technol. 114 206

    [4]

    Zhao W J, Yan S, Le X Y, Han B X, Xue J M, Wang Y G, Remnev G E, Opekounov M S, Isakov I F, Grushin I I 2000 Nucl. Technol. 23 689 (in Chinese)[赵渭江、颜 莎、乐小云、 韩宝玺、薛建明、王宇钢、Remnev G E, Opekounov M S, Isakov I F, Grushin I I 2000 核技术 23 689]

    [5]

    Yang H L, Qiu A C, Zhang J S, He X P, Sun J F, Peng J C, Tang J P, Ren S Q, Ouyang X P, Zhang G G, Huang J J, Yang L, Wang H Y, Li H Y, Li J Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 406 (in Chinese)[杨海亮、邱爱慈、张嘉生、何小平、孙剑锋、彭建昌、汤俊萍、任书庆、欧阳晓平、张国光、黄建军、杨 莉、王海洋、李洪玉、李静雅 2004 物理学报 53 406]

    [6]

    Yan S, Le X Y, Zhao W J, Xue J M, Wang Y G 2005 Surf. Coat. Technol. 193 69

    [7]

    Zhu X P, Lei M K, Ma T C 2003 Nucl. Instrum. Meth. B 211 69

    [8]

    Zhu X P, Lei M K, Dong Z H, Miao S M, Ma T C 2003 Surf. Coat. Technol. 173 105

    [9]

    Wu D, Gong Y, Liu J Y, Wang X G, Liu Y, Ma T C 2006 Acta Phys. Sin. 55 398(in Chinese)[吴 迪、宫 野、刘金远、王晓钢、刘 悦、马腾才 2006 物理学报 55 398]

    [10]

    Davis H A, Wood B P, Munson C P, Bitteker L J, Nastasi M A, Rej D J, Waganaar W J, Walter K C, Coates D M, Schleinitz H M 1998 Mater. Chem. Phys. 51 213

    [11]

    Gong Y, Zhang J H, Wang X D, Wu D, Liu J Y, Liu Y, Wang X G, Ma T C 2008 Acta Phys. Sin. 57 5095(in Chinese)[宫 野、张建红、王晓东、吴 迪、刘金远、刘 悦、 王晓钢、马腾才 2008 物理学报 57 5095]

    [12]

    Wu D, Liu C, Zhu X P, Lei M K 2008 Chin. Phys. Lett. 25 1266

    [13]

    Warren M R, James P H, Ejup N G 1985 Handbook of Heat Transfer Fundamentals(Second Edition) (New York: McGrew Hill)

  • [1] 宫 野, 张建红, 王晓东, 刘金远, 刘 悦, 王晓钢, 马腾才, 吴 迪. 强流脉冲离子束辐照双层靶能量沉积的数值模拟. 物理学报, 2008, 57(8): 5095-5099. doi: 10.7498/aps.57.5095
    [2] 汪宇, 李晓东, 余量, 严建华. 滑动弧低温等离子体放电特性的数值模拟研究. 物理学报, 2011, 60(3): 035203. doi: 10.7498/aps.60.035203
    [3] 杨海亮, 邱爱慈, 李静雅, 孙剑锋, 何小平, 汤俊萍, 王海洋, 黄建军, 任书庆, 邹丽丽, 杨 莉. 叠片法测量“闪光二号”加速器的高功率离子束能谱. 物理学报, 2005, 54(9): 4072-4078. doi: 10.7498/aps.54.4072
    [4] 李斌成, 刘明强. 光学薄膜样品的温度场和形变场分析. 物理学报, 2008, 57(6): 3402-3409. doi: 10.7498/aps.57.3402
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    [7] 王平, 尹玉真, 沈胜强. 三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究. 物理学报, 2014, 63(21): 214401. doi: 10.7498/aps.63.214401
    [8] 龚志强, 冯爱霞, 王启光, 黄琰. 全球温度场信息熵的时空特征分析. 物理学报, 2011, 60(9): 099204. doi: 10.7498/aps.60.099204
    [9] 张聪, 韩奇钢, 马红安, 肖宏宇, 李瑞, 李战厂, 田宇, 贾晓鹏. 基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场. 物理学报, 2010, 59(3): 1923-1927. doi: 10.7498/aps.59.1923
    [10] Andreev Y. M., Shaiduko A. V., 黄金哲, 王宏, 常彦琴, 沈涛. BBO晶体倍频中的温度场与光场耦合模拟. 物理学报, 2010, 59(9): 6243-6249. doi: 10.7498/aps.59.6243
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-07-12
  • 修回日期:  2009-11-21
  • 刊出日期:  2010-07-15

高功率离子束辐照膜基双层靶温度场的数值研究

  • 1. (1)大连大学物理科学与技术学院,大连 116622; (2)大连理工大学材料科学与工程学院,表面工程实验室,大连 116024; (3)大连理工大学三束材料改性重点实验室,大连 116024
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2008CB717801)、国家自然科学基金(批准号:10975026)和大连大学博士启动基金(批准号:SBQ200810)资助的课题.

摘要: 采用TRIM程序模拟高功率离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.计算了束流在靶材内的能量沉积及分布情况,并以此沉积能量为热源项,采用有限差分方法求解非线性热传导方程,得到了温度场的分布规律,分析了不同离子流密度对界面物质状态的影响.结果表明,离子束电流密度在100—200 A/cm2之间取值时,脉冲结束后界面处两种物质均达到熔融状态.

English Abstract

参考文献 (13)

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