团簇产生原理及方法.pdfVIP

第 9卷第 4期 真空与低温 2003年 12月 Vacuum Crvo~ 211 团簇产 生原理及方法 李公平 ，包 良满 ，张小东，丁宝卫 ，刘正民 (兰州大学 物理科学与技术学院现代物理 系，甘肃 兰州 730050) 摘 要 ：结合在团簇源方面的工作系统评述 了目前各种团簇源装置产生团簇的原理和方法 ，给出了它们的结 构示意图和一些典型应用 ；对 团簇源今后的发展方 向进行 了展望 。 关键词 ：团簇源 ；粒子碰撞 ；凝聚 中图分类号 ：0469；0572．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006—7086(2003)04-0211—06 THE REVlEW oF PRlNClPLE AND M ETHoD oF CLUSTERSSoURCE LIGong—ping，BAO Liang-man，ZHANG Xiao-dong，DING Bao-wei，LIU Zheng—min (SchoolofPhysicalScienceand TechnologModernPhysicsDepartment，Lna zhouUniversity，Lnazhou730000，China) Abstract：The principles and methods of presentclusters source apparatus are reviewed systematically． Schematic diagrams of the clusters producing apparatus and the typical applications of clusters sources are described．Theoutlook offutureclusterssourcesdevelopmentispresented． Keywords：clusterssource；particlescollision；condense 1 引 言 团簇 (clusters)是指 由几个到几百乃至上万个原子或分子结合在一起构成的相对稳定的非刚性集合体 。 它具有一系列既不同于单个原子分子，也不同于大块 固体的物理和化学性质 。它是单个原子分子到宏观 固体 之间的过渡态Ll]。团簇研究的主要 内容是[3]：团簇的原子组态和电子结构；团簇物理化学性质及其向大块物 质演变过程 中与尺寸的关联 ；团簇 同物质相互作用的特征及其规律 ；团簇组装材料等 。载能团簇束的沉积应 用已能产生许多高质量的薄膜。 目前团簇研究已成为 国际热点问题之一。 自然界 中，也有 团簇粒子存在 ，如大气烟雾、宇宙尘埃等 。但是用人工方法产生团簇是团簇物理研究 的基 础 。 目前团簇 的产生方法分两大类 ：物理方法和化学方法 。根据研究问题的不同，物理方法又分许多种 。作 者综述 了 目前团簇产生的各种物理方法和原理，并结合一些工作给出了相应的评述和结果 。 2 团簇源现状 2．1 载 气超声速 喷嘴 源 图1是典型的载气超声速喷嘴源[]‘。金属在加热炉里被加热蒸发而汽化 ，金属蒸气压力在 10。～1OP‘a。 为了增加蒸发室里的压力 ，通人情性气体，使压力达到几个大气压 。混合 的金属蒸气和惰性气体，通过一个小 喷 口进入真空室。由于小喷 口两边 的压力差 ，束流获得 了很高的速度 ，成为超声速分子束 。这一过程可 以看 作是气体的绝热膨胀 。绝热膨胀时混合气体温度降低 ，金属原子过饱和冷凝聚成团簇 。如果膨胀后金属原子 的密度太低 ，就不会生成团簇 ；如果惰性气体压力小 ，团簇就不会得 以充分冷却 。 收稿 日期i2003—04—09． 作者简介 ：李公平 (1964一)，男，河南省济源市人，博士，副教授 从事离子束物理及应用研究 。 212 真空与低温 第 9卷 第 4期 由气