常态中子深度分析物理模型.pdfVIP

第25卷第5期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．25，NO．5 HIGHPOWERI．ASERAND 2013年5月 PARTICLEBEAMS May，2013 文章编号： 1001—4322(2013)05—1279—04 常态中子深度分析物理模型+ 窦海峰1， 李润东1， 徐家云2， 袁 姝1， 唐凤平1 (1．中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川I绵阳621900；2．四川大学物理与科学技术学院，成都610064) 摘 要： 带电离子在样品内输运过程中的能量岐离、探测立体角有效范围及探测系统噪声都将改变中子 深度分析(NDP)的多道离子能谱分布。假定上述三种因素导致的离子探测谱能量展宽都可以采用高斯函数描 述，基于一般条件下的NDP装置设计，建立了预测一定深度核素产生的离子测量谱的探测器响应函数物理模 型。该模型的理论分析结果与实验测量能谱的峰位、半高宽均符合良好，能够作为中子深度分析测量谱反演分 析的基础。 关键词： 能量岐离； 中子深度分析； 能量展宽； 探测器响应函数 中图分类号：TL99 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP1279 重要轻核素的非破坏性定量和深度分布分析。近年来，基于冷中子束的材料表面物质深度分布分析技术发展 些物质在材料中的行为对于聚变堆材料和微电子材料的性能研究、半导体器件的失效机理研究和可靠性评价 及武器库存可靠性研究等方面都具有重要的意义。在中子深度分析技术中，理论模型是实验数据反演的关键， 系统的探测器响应函数直接决定深度分布的准确性，因此本文提出了针对一般的NDP装置的探测器响应物 ， 理模型。 1 理想情况下的NDP物理过程分析 NDP是利用中子束在样品近表面与待测核素反应 产生带电粒子，根据其从样品表面逃逸时其能量损失和 经历的路径相关，通过测量其能谱，反演得到在样品近表 surface 面的分布，如图1所示。 sample 。r l ／、 在理想情况下，测量谱没有能量展宽，假设：探测器 I ／ I ／ 。 具有极好的能量分辨力，在样品相同的深度处所产生的 离子到达探测器时都具有同样的能量。可以得出单位时 工 v一比08以 l ， L7 间内探测器所记录的离子能量分布[53为 dx y七／cosp。 N(E)一N(z)(一面dx)一 Pathofionbornat Tthatreaches Fig．1 depth neutron c ㈩ depthprofiling(NDP)detector cz)fionO'ion9t(蛊高)器 图1 由深度T处产生的离子到达