[发明专利]氢氦同位素核散射截面的测量方法

权利要求书

1.一种测量氢氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、氢氦同位素核截面测量用靶的制备，

采用磁控溅射沉积的方法制备薄膜复合靶，复合靶的组成主要包含三部分：薄膜衬底、富含被测量元素的薄膜层和覆盖于富含被测量元素的薄膜之上的覆盖层；

步骤二、核散射截面测量，采用相对测量方法，

首先假设一样品由待测散射截面的某元素X和另一种重的基体元素Y组成，重元素Y对轻入射离子的散射截面此时可认为为卢瑟福截面，由此Y作为参考元素；X、Y的背散射谱的峰面积分别为：

(1.2)

(1.3)

两式等式两侧分别相除得到：

（1.4）

其中，A_X和A_Y分别是探测器探测到的对应于X元素和Y元素的粒子数，Q是入射粒子总数对应的电荷量，Ω是探测器的固体角，Y元素与入射粒子作用的散射截面，N_X为X元素单位面积样品中的靶原子数，N_Y为Y元素单位面积样品中的靶原子数；根据（1.4）式：

首先，计算，由卢瑟福散射截面公式精确计算得到；

然后，根据测量过程中得到的反冲粒子能谱（ERDA）确定N_X，由选定的存在既有散射截面测量数据的且在一定能量范围内其核散射截面与卢瑟福散射截面极为接近的另一种入射粒子与X作用得到的弹性反冲能谱并通过计算拟合得到；

然后，根据卢瑟福背散射分析RBS能谱中确定N_Y ，由于Y元素是超重元素，因而与较轻的入射粒子相作用时其散射截面即可认为与卢瑟福散射截面相同，据此可以由其背散射能谱计算得到N_Y。

2.根据权利要求1所述的测量氢氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，所述薄膜衬底，对于质子散射截面的测量，采用厚度在1μm~5μm之间的透射薄金属衬底，而对于弹性反冲散射截面测量采用厚度在0.5mm以上的光滑平面衬底。

3.根据权利要求2所述的测量氢氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，所述富含被测量元素的薄膜层，厚度范围15nm~35nm；其制备过程为：

利用超高真空获得装置，通过抽真空以及高温烘烤，获得好于1.0×10-4Pa的薄膜制备真空条件；

制备时，首先根据制备样品的要求，调节通入真空腔室内的溅射工作气体Ar与目标沉积元素H、D、He之间的流量比：

对于沉积H元素，Ar与H2的流量比在1:8~15之间；

对于沉积D元素，Ar与D2的流量比在1:5~20之间；

对于沉积He元素，Ar与He的流量比在1:10~25之间；

然后调节磁控溅射的工作压强为0.1Pa~10Pa，工作偏压为-30V~-100V，溅射功率为60W~120W，沉积时间为3min~30min。

4.根据权利要求3所述的测量氢氦同位素核散射截面的方法，其特征在于，所述覆盖层，选用重金属元素材料，厚度为2nm~8nm，根据元素的种类以及溅射功率的差别，沉积时间在10s~100s范围内调整。