高能氪离子辐照聚苯乙烯薄膜紫外%2f可见光谱研究.pdfVIP

高能氪离子辐照聚苯乙烯薄膜的紫外，可见光谱研究 唐玉华朱智勇金运范刘昌龙王衍斌 侯明东王志光陈晓曦刘杰 (中国科学院近代物理研究所兰州730000) 一、引言 离子辐照会导致聚合物材料的光电性能发生显著的变化．这些变化与键的断裂和交联相联系。 以往的研究证明，键的断裂和交联既与辐照剂量有关．也与离子能量损失的方式和大小有关．本实 验用2．1GeV氪离子对多层堆叠的聚苯乙烯(Ps)薄膜样品进行了辐照，通过对辐照样品的紫外， 可见光谱的测量，研究了材料化学结构的变化与辐照剂量和能损之间的关系． 二、实验 刚兰州重离子加速器提供的2．1GeV氟离子对多层堆叠的厚度约为531m的PS薄膜样品在真空 辐照时样品垂直面向束流方向放置．柬流到达样品前要先通过三片厚约81m的铝箔．剂量的测量 就是通过监测离子穿过铝箔后产生的次级电子电荷来实现的，测量值与法拉第筒进行了校刻． 用TRIM程序计算了沿离子路径上能损的变化，得到了离子在各层Ps膜中的平均能损．辐照后 样品在室温和空气F条件下放置了半年多时间。紫外／可见光谱的测量是在兰州物理所Perkin ElmerLambda 9型紫外／可见光谱仪上采用透射方式完成的。 、 三、实验结果和讨论 。 I!}|1比较了不同能损条件F辐照后样品的紫外／可见吸收光谱。从裔中可以着出j向二波长处 透过率随电子自}损的增加而减小，样品的光吸收边界逐渐向长波方向聱磅．这与辐照屙样品的颈色 变化相一致，即辐照后样品逐渐由半透明变为黄色、棕色。这一现枣表明辗髓}l稆了纯擎结构的变 化。吸收边界的红移是由于辐照在样品中产生了更多的容易激发的蹙墅，如共轭寝键等． x104i蚰0／c-l时不两黼条 田2捆量为3×lO。i呻·7瞳，叫害■呻蝴甩产生 圈1羽量为3 件下的觜外／可见嗳收光誊比较 的曩光度的麦亿与电子蕾■的关纛 闺2给出了辐照后样品吸光度的变化与电子能损舶关系(采用对数坐标)，从图中可以看 到各波长处吸光度的变化与能损的关系在对数坐标下有相同的趋势．说明辐照产生的吸光度与 能损呈确定的指数关系，从曲线的斜率可知这一指数约为1．97_0．14。在高能氩离子辐照聚苯乙 烯和聚碳酸酯的实验中曾观测到类似的结果。 测量结果显示，吸光度的变化与剂量近似呈线性关系。图3给出了能损为5．67keV／nm时辐 照产生的吸光度随剂量的变化曲线。对图中数据用下式进行了拟合，即 A-A萨hnmom， 式中k^是在波长为^处的发色团的吸收截面．nj。是单位面积内每个离子在某一波氏处产生的发 色团的数量，o是剂量．表1给出了不同波瞄对应的h“i埘Io值．可以看到随波长的增大．hni0。o 值迅速减小． 表l不同波长处hnha盼掀台站果 波长(urn) bIlhp、(cm2) 400 7．94X|O一” 450 5．78×10一¨ 500 2．72×】O-13 600 6．52X10一H iluence|101‘ionlcmJ] 圈3电子晚期为6．67kev／ns时辐纛在橐苯乙烯 中产生的嚷光度随捐量的变化 四、总结 高能氪离子辐照聚合物材料．改变了其光学性能。吸光度的变化与剂量呈线性关系，与能 损里约l_97的指数关系；随着能损的增丈，样品的吸收边界向可见光范围移动，表明有更多非 苯环的离域Ⅱ键生成。即有共轭取键生成．