电子中子为什么带电,中子电子质子带电

首页 > 生活常识 > 作者:YD1662023-06-07 23:45:47

图23 Ga 离子束FIB制备TEM样品过程(提出至最终减薄)[22]

电子中子为什么带电,中子电子质子带电(13)

图24 前端FIB电路编辑,显示了多个连接和切口[23]

目前商业化的其他类型离子成像加工设备有以Xe、Ar、N、O为离子源的聚焦离子束系统(plasma-FIB)等,他们的切割能力更强,在大面积样品刻蚀、避免Ga离子注入损伤样品等方面具有明显优势。

3.3 中子束光源下的微观世界

中子成像与电子、离子的一个很大不同是中子不带电,中子是通过与原子核或磁矩发生作用进行散射、由于其质量较大与轻元素(H、He、Li)接近,发生碰撞时能量变化显著,通常用来检测轻元素,可与电子束、离子束的检测互补。中子的磁矩使得它能进行物质磁性的研究。中子不带电荷,电磁相互作用弱,使得它的穿透能力强。因此可穿透厚金属板进行内部无损探测。由于以上特性,中子在海关、发动机叶片制造、塑性炸药、储氢材料、锂离子电池、蛋白质精细结构解析、地质、考古等领域都有重要应用。

中子成像类似于X射线,通过特殊的相机收集中子信号,测量散射的中子数量、能量和动量变化,可以在宏观成像、或在原子、分子尺度上研究物质微观结构和运动状态。

中子束光源的超强穿透能力使其可以用来探测非常复杂的装置的内部工作情况,图25为密闭铅罐中的玫瑰花照片,显示中子强大的穿透能力[24],图26. 对运转在1000rpm的四冲程发动机进行动态中子成像,曝光时间200ms[24]。这一技术在海关通关和现代工业生产的无损检测中发挥了重要作用。但正是由于它的超强的穿透能力且又不带荷,使得透镜的制作非常困难,中子成像的显微能力还有待提高。现在人们已经提出采用中子的波动性来产生干涉进行微米到纳米级精度的测量[25]

电子中子为什么带电,中子电子质子带电(14)

图25 铅罐中的玫瑰花,显示中子强大的穿透能力[24]

电子中子为什么带电,中子电子质子带电(15)

图26 对运转在1000rpm的四冲程发动机进行动态中子成像,曝光时间200ms[25]

04 展望

物质波的探测技术已经为人类展示出了丰富多彩的微观世界,随着人们对未知微观世界了解的深入,很多谜团都解开了,为促进科技的进步和提升人们生活质量做出了贡献。但同时也发现了广阔的未知领域等待人们去探索。

希望更多的有志青少年加入这一研究领域,从源头上,开发更加先进的可控可调的物质波光源,探索物质波与物质的相互作用机理,发展新的物质波的调控技术、新的物质波的探测技术、新的物质波的成像技术。让我们一起走进物质波的世界,共同探索宇宙的起源和生命的意义!格物致知,宁静致远!

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致谢:在本文的写作过程中,感谢林原教授的建议和意见。

参考文献:

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[19] Kaito, T. in Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, Springer, 2005.

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[22] Córdoba, R. Functional Nanostructures Fabricated by Focused Electron/Ion Beam Induced Deposition; Springer: Switzerland, 2014

[23] https://eag.com/zh-TW/resources/whitepapers/focused-ion-beam-fib-circuit-edit-becomes-increasingly-valuable-in-high-stakes-world-of-advanced-node-design/

[24] Ian S. Anderson, et al. Neutron Scattering Applications and Techniques. springer, 2009

[25] http://www.jlck.cn/html/2019-8/164766.html

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