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在原子法激光分离同位素(AtomicVaporLaserIsotopeSeparation，即AVLIS)工程中，金属原子的蒸发过程、目标同位素离子的引出和收集过程、气相原子在基底上成膜生长过程以及结合强度在理论上和工程上都具有重要的研究意义。论文用粒子模拟的方法研究金属原子的蒸发过程和蒸气特性，激光等离子体的引出和收集过程中的碰撞损失和溅射损失，气相原子在基底表面的附着、扩散、沉积过程以及薄膜的结合强度。
论文第一部分工作是用DSMC方法对金属原子二维平面真空蒸发进行深入研究。主要结果为：
(1)亚稳态原子通过非弹性碰撞消激发，使得原子蒸气的速度增加，温度升高。
(2)在电子枪加入方式下，蒸气原子被电子束激发，吸收了电子束的能量，在膨胀的过程中，原子之间通过非弹性碰撞消激发，将这部分能量转化为蒸气的平动能，使得蒸气的速度增加、密度减小、温度升高。
(3)加入离子收集板，原子蒸气的物理特性发生显著变化，在收集板之间，密度相对增加，速度相对降低，温度显著上升。
论文第二部分工作是用PIC-MCC方法研究一维平行板电场法和RF共振法的离子引出过程，分析不同引出条件下的碰撞损失、溅射损失和收集效率。主要结果为：
(1)RF共振法和平行板电场法相比，引出时间短，碰撞损失率和溅射损失率较小，收集率较高。
(2)电子温度较高、初始等离子体密度较低、目标同位素丰度较高的情况下，离子的碰撞损失率较低，收集率较高。
(3)增加收集板间距使得引出时间、碰撞损失率和溅射损失率都增加，收集率减小。
论文第三部分工作是用分子动力学研究不同沉积条件下薄膜的形貌以及结合强度。结果表明在基底温度较高、沉积原子能量较高和沉积角度较小的条件下，薄膜的表面越光滑、缺陷越少，结合强度越高。