Исследование распыления и ионно-электронной эмиссии углеродных материалов при высокодозном облучении

• Автор: Немов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Глава 1 Литературный обзор исследований по распылению и ионно-электронной

эмиссии

1.1. Основные представления о механизме взаимодействия ионов с твердыми телами

1.1.1. Кинематика и динамика элементарного акта столкновения в твердом теле

1.1.1.1. Кинематика элементарного акта упругого столкновения

1.1.1.2. Кинематика элементарного акта столкновения с учетом неупругих потерь энергии

1.1.1.3. Потенциалы двухчастичного взаимодействия

1.1.1.3.1. Потенциалы, основанные на статистической модели атома Томаса-Ферми

1.1.1.3.2. Потенциалы, учитывающие распределение заряда в атоме твердого тела

1.1.1.4. Динамика элементарного акта упругого столкновения. Параллельный поток бомбардирующих частиц
1.1.1.4.1. Бесконечные расстояния, сечения взаимодействия.... 25 1.1.1.4.2 Тень позади атома (конечные расстояния)
1.1.2. Торможение ионов в твердом теле. Удельные потери энергии
1.1.3. Особенности движения частиц в упорядоченных средах
1.2. Распыление твердых тел под действием ионной бомбардировки
1.2.1. Основные характеристики
1.2.2. Условия и методы исследования распыления ионной бомбардировкой
1.2.2.1. Ионно-лучевые установки (масс-монохроматоры)
1.2.2.2. Методы определения коэффициента распыления и других характеристик распыления
1.2.3. Основные экспериментальные закономерности
1.2.3.1. Зависимость коэффициента распыления от энергии
бомбардирующих частиц

1.2.3.2. Зависимость коэффициента распыления от атомных
номеров бомбардирующего иона Ъ и атома мишени Ъ2
1.2.3.3. Зависимость коэффициента распыления от угла падения
ионов на мишень
1.2.3.4. Зависимость коэффициента распыления от температуры мишени
1.2.3.5. Пространственное распределение распыленных частиц
1.2.3.6. Энергетическое распределение распыленных частиц
1.2.3.7. Зависимость от типа иона. Нелинейные эффекты
1.2.3.8. Изменение состава, структуры и топографии поверхностного слоя
1.2.4. Теории и модели столкновительного распыления
1.2.4.1. Режимы столкновительного распыления
1.2.4.2. Теории столкновительного распыления для режима линейных каскадов
1.2.4.3. Теоретические модели распыления монокристаллов
1.2.5. Методы компьютерного моделирования
1.3. Кинетическая ионно-электронная эмиссия
1.3.1. Основные экспериментальные закономерности
1.3.1.1. Зависимость коэффициента ионно-электронной эмиссии от энергии (скорости) бомбардирующих ионов
1.3.1.2. Зависимость коэффициента ионно-электронной эмиссии от атомных номеров иона 2 и атома мишени
1.3.1.3. Зависимость коэффициента ионно-электронной эмиссии от угла падения ионов на мишень
К 1.3.1.4. Зависимость коэффициента ионно-электронной эмиссии от
температуры мишени
1.3.1.5. Молекулярный эффект
1.3.1.6. Влияние адсорбированных слоев на выход электронов
1.3.1.7. Энергетическое распределение эмиттированных электронов
1.3.1.8. Угловое распределение эмиттированных электронов
1.3.1.9. Статистический характер выхода электронов
1.3.2. Теории кинетической ионно-электронной эмиссии

1.З.2.1. Теории, основанные на механизме возбуждения связанных
электронов
1.3.2.1.1. Неупорядоченные среды
1.3.2.1.2. Монокристаллы
Глава 2. Аппаратура и методы исследования
2.1. Масс-монохроматор НИИЯФ МГУ
2.1.1. Источник ионов
2.1.2. Вакуумная система
2.1.3. Камера столкновений и держатель мишеней
2.2. Мишени и их подготовка к эксперименту
2.3. Исследование элементного состава
2.4. Анализ топографических элементов поверхностей
2.4.1. Растровая электронная микроскопия
2.4.2. Исследование шероховатости методом лазерной гониофотометрии (ЛГФ)
2.5. Исследование кристаллической структуры
2.6. Методика измерений коэффициентов распыления и ионно-электронной эмиссии
Глава 3 Ионно-индуцированные изменения состава, топографии и структуры поверхностного слоя углеродных материалов при высокодозном облучении ионами с энергиями в десятки кэВ
3.1. Изменение элементного состава
3.2. Изменение топографии поверхности
3.3. Особенности радиационных повреждений и изменения структуры
Глава 4. Исследование распыления углеродных материалов при высокодозном
облучении ионами азота
4.1. Угловые зависимости коэффициентов распыления поликристаллических графитов, сравнение результатов эксперимента и компьютерного моделирования
4.2. Угловые зависимости коэффициента распыления высокоориентированного пирографита: сравнение с результатами для поликристаллических графитов
Выводы

(/2Г
тепловыми энергиями (Е г- кТ), так и с энергиями Е ~ £о- При Е » Еш к0 —— ~ Е (рис. 1.20).
Рис. 1.20. Дифференциальные энергетические распределения распыленных частиц при облучении Аи различными ионами, гл.6 в [13].
Средняя энергия Е распыленных частиц тем меньше, чем больше У. Для монокристаллических мишеней Е зависит также от кристаллографического направления.
1,2.3.7. Зависимость от типа иона. Нелинейные эффекты.
При бомбардировке молекулярными ионами, а также при бомбардировке тяжелых мишеней тяжелыми ионами могут наблюдаться нелинейные эффекты. В частности, коэффициент распыления двухатомными ионами может превышать 2 У для атомарных ионов той же скорости, а энергетическое распределение распыленных частиц может обогащаться частицами с энергиями Е~ кТ.
1.2.З.8. Изменение состава, структуры и топографии поверхностного слоя.
В процессе распыления могут происходить изменения состава, структуры и топографии поверхности. Под действием тяжелых ионов могут образовываться конусы и