团簇束

以大体一致的速度沿着同一方向运动的团簇粒子流

团簇束（Cluster beam），是以大体一致的速度沿着同一方向运动的团簇粒子流。团簇是原子、分子或离子团簇的总称。它是由2～个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的、性质依赖于组分和所包含的原子数目、相对稳定的微观和亚微观聚集体。

性质

团簇的许多性质不同于原子、分子，不同于同组分构成的固体或液体。它的奇特物性及其应用前景已引起广泛重视，成为众多学科交叉研究的热点。用以产生团簇(束)的装置称为团簇源。已有超声喷嘴型、磁控溅射或重离子溅射型、电子束或激光束蒸发型、激光烧蚀型等多种团簇源。团簇离子能量也是团簇束的一项重要指标。由于团簇离子的荷质比小，空间电荷效应小，有望获得具有高亮度、高强度的团簇束。

应用

碳团簇的发现

1970年，日本学者大泽映二在日文杂志《化学》上发表的“非苯系芳烃化学——超芳香族”一文中提出：碳原子如果杂化键合可形成球形分子，并在当时就准确画出了图形。1984年，爱克森(Exxon)石油公司一个小组在研究碳团簇时认为，当1≤n≤30时，碳团簇都是存在的，而当30≤1n≤90时．只有n为偶数的碳团簇才是稳定的。一年之后，英国Sussex大学的Kroto教授到美国Rice大学与Curl和Smalley进行合作研究，利用激光蒸发团簇束的实验设备来制备碳团簇。

沉积材料

纳米粒子和团簇束可用来在基片上沉积材料。这种沉积的工艺可分两类：

(1)在沉积前团簇被离化和加速，使它们有keV的能量。

(2)低能中性团簇束的沉积。

如果采用高能团簇束，团簇和纳米粒子与基板碰撞，发生碎裂，产生附加成核位置，并且增强了扩散。使用高能团簇束，Yamada能够在Si(111)表面上获得Al的外延涂层。如果使用低能团簇束，团簇碰到基片上后并不碎裂，可以制备出纳米结构颗粒薄膜。

高速脉冲气阀

高速脉冲气阀(fast pulsed valve)是产生强脉冲原子束、分子束以及原子团簇束、分子团簇束的关键部件，这样，在获得由脉冲气体峰值强度(peak intensity)带来的更强信号的同时，对真空系统的要求大大降低。高速脉冲气阀在原子、分子物理，化学物理、凝聚态物理、光物理等领域有广泛应用。国外，强脉冲分子束制备的突破性进展发生在1978年左右。该双线圈(double-solenoid)高速脉冲气阀可产生高强度(~ 原子/sr．sec)、高速(≤200 s)气体脉冲，工作背压(backing pressure)0~30bars，不难扩展到50bars以上，可在10Hz频率下连续工作无需水冷。该气阀的主要性能指标达到国际同类产品水平，已用于脉冲团簇束的产生和飞秒（fs）超强激光脉冲与物质相互作用研究。该气阀采用开阀线圈和闭阀线圈结构，强电流脉冲驱动，使用高性能磁性材料磁芯以及精良设计，使气体脉冲具有高强度和窄脉宽的双重特征。

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