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3秒自动关闭窗口CoFeV/TiZr复合薄膜材料的极化中子反射实验研究--《中国核科技报告》2007年01期
CoFeV/TiZr复合薄膜材料的极化中子反射实验研究
【摘要】：CoFeV/TiZr多层膜界面结构在其极化超镜产品中起着重要的作用。针对膜层需求设计、制备了不同结构的CoFeV/TiZr膜层样品,应用极化中子镜反射技术研究了CoFeV/TiZr复合薄膜材料的膜层结构,获得了薄膜材料的膜层厚度、界面粗糙度、界面扩散层等结构参数。结果表明,多层膜膜层界面粗糙度变化可采用粗糙度递增律进行描述,界面扩散约0.5 nm,膜层制备工艺基本达到预期目标。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：O571.5【正文快照】：
引言中子极化超镜(polarizing supermirror)已经广泛应用于中子极化器、极化分析器以及极化中子导管等中子光学器件中，而CoFeV磁性合金是新近发展的一种极化超镜涂层材料，特别是CoFeV/TIZr多层复合薄膜作为中子极化超镜材料用于中子的自旋极化具有良好的性能〔’·幻.由于Co
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CoFe/TiZr多层膜材料界面结构的中子反射研究
【摘要】：利用中子反射技术较系统地研究了CoFe／TiZr复合多层膜材料界面结构，该材料是国际上新近研制和发展的一种新型中子极化超镜涂层材料。同时，对中子反射数据分析技术作了相应的研究，主要包括三方面内容：不同界面粗糙度下划分薄层法和指数项法的选择、谱仪设计和数据分析中的分辨率问题以及中子反射数据分析程序NSC NR的编制。
反射率计算方法在从反射实验数据获取膜层结构信息方面起着非常重要的作用。一个合适的计算方法对数据处理是必要的。不同界面粗糙度下划分薄层算法和指数项算法就是根据膜层结构计算反射率的常用方法，比较二者计算反射率发现：界面粗糙度不大(小于膜厚的1／3)、散射矢量(Q)值范围也不太高时，采用指数项法可以节省数据拟合时间；若界面很粗糙(包括界面扩散严重等)，最好采用划分薄层法。在数据分析中，需根据膜层粗糙度情况，合理地选择反射率计算方法，以达到最佳的拟合效果(拟合时间少，符合程度高)。在采用划分薄层法时，应综合考虑散射势函数V曲线的斜率大小、膜层厚度等诸因素，合理选择势步长V_(step)。和薄层厚度Z_(step)值，在不改变反射率的情况下应尽可能选择较大的值以减少划分层数。通常，Z_(step)按Z_(step)～π(10Q_(max))关系选取。
谱仪设计和数据分析中，分辨率是一项非常重要的参数。分辨率包括两个部分，一部分是束流准直和角度测量精度引起的角度分辨；另一部分则是波长发散引起的波长分辨。在飞行时间(TOF)运行模式和常波长(CW)运行模式的谱仪上，分辨率关于散射矢量的函数，前者为递增函数；后者为递减函数。在二者之间存在一个等分辨率点(Q_(0c))，低于Q_(0c)范围，TOF模式分辨率好；高于Q_(0c)范围，CW模式分辨率更好一些。在数据分析中，从拟合评价因子和图形上看，采用波长发散和角度发散分别处理略优于整体散射矢量分辨考虑。
基于理论推导和分析，编写了NSC_NR程序。程序间比对表明，NSC_NR与俄罗斯PNPI的程序NOD和Parratt32一致；同时，NSC程序克服NOD程序速度慢、Parratt32运行不稳定和算法局限性等不足。
CoFe／TiZr合金复合多层膜的中子反射数据分析结果表明：a)从多层膜超镜传输特性角度考虑，等厚对层不如非等厚对层膜结构好；b)膜层界面上，由于材料的微观作用不同，CoFe溅射到TiZr上和TiZr溅射到CoFe上界面磁死层厚度不同，前者大于后者；对于等厚与非等厚对层而言，前者磁死层明显大于后者(几乎消失)，即界面结构非对称；c)退火温度影响方面，等厚对层的最佳温度约250℃，非等厚对层退火温度低于250℃影响不明显，等厚和非等厚对层经350℃退火后膜层变化严重；d)从布拉格峰位变化看，随着退火温度的升高，等厚对层膜的一级布拉格峰位是先变大后变小，对应厚度是先变小后变大；非等厚对层刚好相反。CoFe／TiZr合金复合多层膜界面结构的
【关键词】：
【学位授予单位】：中国工程物理研究院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：O571.5【目录】：
Abstract5-10
第一章 引言10-15
1.1 中子反射技术发展概况及应用10-12
1.2 CoFe/TiZr多层膜研究概况12-13
1.3 本文研究背景和选题13-15
第二章 中子与物质相互作用及中子散射势15-24
2.1 散射截面15-16
2.2 中子散射长度16
2.3 中子吸收16-18
2.4 介质材料的Fermi膺势18
2.5 中子与介质磁相互作用18-21
2.6 中子折射指数21
2.7 普适边界条件与一维边界条件21-24
第三章 镜面反射基本理论24-39
3.1 Fresnel反射24-28
3.1.1 反射比和透射比24-25
3.1.2 全反射、部分反射和临界边缘25-26
3.1.3 Fresnel反射的大Q情形26
3.1.4 吸收对Fresnel反射的影响26-28
3.2 单层膜镜面反射28-35
3.2.1 反射和波函数28-29
3.2.2 反射率的大Q情形29-30
3.2.3 膜层厚度对反射率的影响30-31
3.2.4 膜层SLD大小对反射率的影响31-32
3.2.5 薄膜吸收对反射率的影响32
3.2.6 界面锐利程度对反射率的影响32-33
3.2.7 临界边缘的测定33-35
3.3 多层膜反射35-37
3.4 反射率计算方法37-39
第四章 粗糙度与多层膜反射率算法39-44
4.1 界面粗糙度在反射率计算中的描述39-40
4.2 划分薄层方法研究40-44
第五章 散射矢量分辨率问题44-52
5.1 散射矢量分辨率的一般描述44-45
5.2 飞行时间模式下散射矢量分辨率45-46
5.3 常波长模式下散射矢量分辨率46-47
5.4 谱仪设计中的分辨率考虑47-49
5.5 实验测量模式对获取实验数据的影响49-50
5.6 实验数据处理中分辨率的考虑50-52
5.6.1 散射矢量分辨率的一般考虑50
5.6.2 散射矢量分辨率的优化考虑50-51
5.6.3 分辨率考虑方法和分布函数比较51-52
第六章 NSC_NR程序设计52-60
6.1 程序设计要求52-53
6.2 NSC_NR程序实现53-55
6.3 化合物/混合物特性参数计算程序设计55-56
6.4 基于黄金分割搜索法的拟合算法56
6.5 基于Newton法的多参数函数最小值搜索法56-57
6.6 数据拟合评价与符合度57-58
6.7 程序对比58-60
第七章 膜层样品描述60-62
第八章 CoFe单层膜样品反射实验研究62-68
8.1 X射线反射实验测量62-66
8.2.1 测量条件描述62
8.2.2 实验测量与结果62-63
8.2.3 实验数据分析与讨论63-66
8.2 中子反射实验数据与分析66-68
8.2.1 单层膜中子反射实验数据66
8.2.2 数据分析与讨论66-68
第九章 CoFe/TiZr多层膜样品结构研究68-77
9.1 实验测量68
9.2 膜层模型描述68-69
9.3 室温下等厚和非等厚对层CoFe/TiZr多层膜数据分析与结果讨论69-71
9.4 不同温度下等厚对层CoFe/TiZr多层膜数据分析与结果讨论71-74
9.5 不同温度下非等厚对层CoFe/TiZr多层膜数据分析与结果讨论74-77
第十章 结论77-79
参考文献80-85
附录A 反射率文件说明85-86
附录B NSC_NR程序输入卡文件说明86-88
附录C 膜层结构描述参数在一维数组中的空间分配88-89
附录D 硕士期间发表文章目录89-90
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题名: TiZr基非晶合金及其复会材料的热稳定性和力学行为
作者: 沙鹏峰
学位类别: 博士
授予单位: 中国科学院金属研究所
URI标识: []&&
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沙鹏峰.TiZr基非晶合金及其复会材料的热稳定性和力学行为.[博士].中国科学院金属研究所.2014
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