牛书通 周旺2) 潘鹏 朱炳辉 宋涵宇 邵剑雄 陈熙萌

1)(兰州大学核科学与技术学院,兰州 730000)2)(中国核工业集团有限公司,中核龙瑞科技有限公司,嘉峪关 735100)(2017年11月20日收到;2018年4月17日收到修改稿)

1 引 言

随着纳米科技的发展,固体表面的纳米结构受到了极大关注[1],同时利用各种材料制作纳米尺度微孔成为可能.用快重离子辐照和化学蚀刻方法可以产生纳米到微米尺度的不同形状和材料的微孔[2−7],在此基础上,离子与微孔相互作用的实验也随之展开.Stolterfoht等[8]在2002年发现了低能离子在微孔膜中的导向效应.他使用3 keV的Ne7+离子以一定倾斜角度入射绝缘纳米微孔膜,发现出射离子几乎都是沿着孔道轴向方向出射且保持电荷态不变,实验研究发现微孔内壁形成的自组织电荷斑[9−12]抑制入射离子与微孔内壁碰撞并使入射离子沿着孔的轴线方向出射.随后,Vienna研究组[13−16]从理论方面详细研究低能离子的导向机制,电荷斑扩散和漂移模型解释了微孔内壁的自组织电荷斑的形成过程.同时电子[17]和负离子[18,19]在微孔膜中输运过程也得到了研究,尽管电子和负离子在微孔膜中传输机制与正离子不同,在实验研究中同样发现了导向效应.

高能区(MeV)离子在微孔中输运过程同样得到研究[7,20,21],在实验过程中没有发现入射离子的导向效应,即电荷的沉积对MeV量级入射离子穿过微孔没有影响.Hasegawa等[21]利用二体卢瑟福散射模型计算出传输粒子的轨迹和能量分布,发现大部分入射离……