Управление пучками положительных ионов с помощью диэлектрических каналов

• Автор: Вохмянина, Кристина Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Краткий обзор литературы
Глава 1. Анализ области транспортировки ионов в диэлектрическом канале
1.1 Модель движения частиц в цилиндрическом канале
1.2 Упрощенные модели для цилиндрического и плоского каналов
1.3 Механизм транспортировки заряженных частиц (краевые эффекты, силы
Миллера)
п. 1 Краевые эффекты
п.2 Силы Миллера
п.З Движение ионов в плоском канапе, образованном двумя
параллельными одномерными решетками
п.4 О возможности образования двумерного кулоновского кристалла на поверхности диэлектрика
Глава 2. Анализ области рассеяния ионов
2.1 Экспериментальное исследование зависимости тока ионов, прошедших через капилляр, от угла падения пучка на капилляр
2.2 Теоретическая модель управления пучком ионов, проходящих через
плоский капилляр
Глава 3. Эффект двойного управления пучком положительных ионов с помощью плоских диэлектрических каналов
3.1 Экспериментальное исследование эффекта
п. 1 Эксперимент с пучком протонов
О I
п.2 Эксперимент с пучком Аг
3.2 Модель эффекта двойного управления пучком с макрораспределением
поверхностного заряда на стенке плоского капилляра
Заключение
Список литературы

Актуальность работы
Пучки заряженных частиц в настоящее время находят широкое применение в различных областях науки. Они используются в фундаментальных исследованиях (создание материалов с заданными свойствами, изучение свойств материалов и т. д.), в технике (ионная имплантация, электронно-лучевая сварка и т. п.), в медицине (лечение онкологических заболеваний). Важной задачей является транспортировка пучка к объекту исследования или обработки, поэтому проблемы, решаемые в диссертации актуальны.
Проблема взаимодействия пучков с диэлектриками до настоящего времени рассматривалась в основном в связи с необходимостью нейтрализации заряда, накапливаемого диэлектриком при его облучении заряженными частицами. Влияние же заряженного диэлектрика на пучок изучено относительно слабо. Но в последние годы проводится ряд экспериментов, указывающих на возможность транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц с помощью диэлектрических каналов без потери энергии и без потери начального зарядового состояния. Перенос положительных ионов через диэлектрический канал без соударения со стенками впервые наблюдался недавно, в 2002 году. В экспериментах в основном используются цилиндрические и конусные капилляры, поскольку их использование уже сейчас представляет большой практический интерес.
Однако чтобы понять физическую основу процессов, возникающих при взаимодействии ионов с поверхностью диэлектрика, необходимы численные и теоретические модели. Такие модели проще построить для т. н. плоских капилляров, которые состоят из двух диэлектрических пластин, расстояние между которыми много меньше их длины. Данная работа посвящена исследованию транспортировки заряженных частиц с помощью плоских стеклянных капилляров. Основные модельные предположения и

выводы, сделанные в работе, могут быть использованы для изучения прохождения ионов через диэлектрические капилляры любой формы. Кроме того, в ходе работы с плоскими каналами был получен новый эффект двойного управления пучками ионов, теоретическая модель которого также построена в диссертации.
Цель работы
Целью настоящей диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследования прохождения пучков положительных ионов через плоские диэлектрические каналы и анализ свойств поверхностной проводимости диэлектриков при воздействии на них скользящих пучков ионов.
Научная новизна
Впервые проведены экспериментальное и теоретическое исследования прохождения пучков положительных ионов через плоские диэлектрические каналы. Впервые экспериментально обнаружен и объяснен эффект двойного управления пучками положительных ионов с помощью плоских диэлектрических капилляров. Впервые показано, что поверхностная проводимость диэлектрика скачкообразно зависит от величины заряда, накопленного на нем, при воздействии на эту поверхность скользящих пучков ионов.
Практическая значимость
Работы по взаимодействию скользящих пучков с диэлектриками ранее не проводились. Эта проблема возникла в связи с обнаружением эффекта бесконтактного прохождения ионов через цилиндрические диэлектрические капилляры. Исследования прохождения ионов через плоские капилляры позволяет глубже понять изменение свойств поверхности диэлектрика, подвергающегося облучению ионами, что важно для практического

хЮ'7
пр одольная ко ордината (см)
Рис.23 Зависимость поперечной силы от продольной координаты, обусловленная конечностью капилляра