我們在實驗和理論上研究了電離輻射對由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）平板分隔的石墨烯片堆疊的影響。這種異質結構在太赫茲范圍內的超強吸收能力，使其有望在空間中部署基于石墨烯的太赫茲輻射熱測量儀中使用。氫/碳離子束用于模擬質子和次級離子在設備上的作用。我們顯示，在以密度為1.5×1012 cm
-2的290 keV強烈離子束輻照后，石墨烯片仍完好無損。然而，由于由碳離子產生的最頂部的PMMA板的熱損傷，可以基本上抑制石墨烯/PMMA多層的THz吸收能力。相比之下，質子由于在PMMA中的平均自由通過時間更長而沒有這種負面影響。由于地球靜止軌道上的粒子通量明顯低于我們的實驗所用的通量，因此我們得出結論，它不會對基于石墨烯/PMMA的太赫茲吸收器造成明顯損害。我們的數值模擬表明，在地球靜止軌道上，由于離子轟擊而對石墨烯/PMMA多層膜造成的損害要低得多，足以影響石墨烯/PMMA多層膜（太赫茲輻射熱測量儀的主要工作元件）的性能，該性能保持不變十多年
Figure 1. （a）SiO
2襯底頂部的石墨烯/聚合物夾層的示意圖和離子轟擊實驗示意圖。（b–d）樣品的SEM圖像：（b）原始和用（c）兩個和（d）四個離子脈沖輻照之后的5個石墨烯/PMMA雙層。（e）在用2個（紅色）和4個（藍色）脈沖照射之前（黑色）和之后的樣品表面粗糙度。
Figure 2.包含多個石墨烯/PMMA雙層：1（a）、3（b）和5（c）個的石墨烯/PMMA夾層的THz透射光譜。（d）透射率。
Figure 3. 通過SRIM軟件包計算的PMMA中質子（黑色方塊）和碳離子（藍色方塊）范圍的相關性。
Figure 4. 對地靜止軌道（GEO）（SRIM數值模擬）上，1 µm厚石墨烯/PMMA雙層質子譜的空位分布
相關研究成果于2021年由白俄羅斯國立大學核問題研究所Alesia Paddubskaya課題組，發表在Nanomaterials（https://doi.org/10.3390/nano11010170）上。原文：Outstanding Radiation Tolerance of Supported Graphene: Towards 2D Sensors for the Space Millimeter Radioastronomy。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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