Связь зарядового состояния атомных частиц, отраженных от поверхности металла, с характеристиками рассеяния

• Автор: Ферлегер, Владимир Хилевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ташкент
• Количество страниц: 207 c. : ил

ГЛАВА I. КРАТКИЙ ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАРЯДОВОГО СОСТОЯНИЯ РАССЕЯННЫХ АТОМНЫХ ЧАСТИЦ

1.1. Основные определения

1.2. Экспериментальные данные по степени однократной ионизации

1.3. Экспериментальные данные по многозарядным ионам

1.4. Теории зарядового состояния

1.5. Выводы

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. ВЕРОЯТНОСТЬ ИОНИЗАЦИИ РАССЕЯННЫХ ЧАСТИЦ

2.1. Модель формирования зарядовых состояний в конкурирующих процессах захватов и потерь электронов

2.2. Сечения и частоты элементарных процессов

2.3. Предварительные оценки степени ионизации

2.4. Расчет вероятности ионизации вне вещества
2.5. Расчет вероятности ионизации для данной траектории внутри вещества
2.6. Вероятности многократной ионизации
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ РАССЕЯННЫХ ИОНОВ
3.1. Экспериментальные и теоретические исследования энергетических спектров рассеянных частиц
3.2. Модель однократного рассеяния с ослаблением потока

ГЛАВА 4.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Модель двукратного рассеяния с ослаблением потока
Поверхностный пик в энергетических спектрах
нейтральных частиц
Выводы
СТЕПЕНЬ ИОНИЗАЦИИ РАССЕЯННЫХ ЧАСТИЦ
Равновесное зарядовое распределение в области I
энергетических спектров
Поверхностный пик на кривых зависимости £+( Е )
в области II энергетических спектров
Степень ионизации в области III энергетических
спектров
Чувствительность зарядового состояния рассеянных
частиц к атомарной структуре поверхности
Выводы

Разнообразные вторично-эмиссионные процессы, происходящие при бомбардировке твердых тел ионными пучками, в настоящее время все более тщательно изучаются в связи с множеством фундаментальных и прикладных задач /1-3/.
С общефизической точки зрения в этой области, пограничной с хорошо изученными разделами - атомной физикой и физикой твердого тела, могут наблюдаться новые нетривиальные закономерности. Достаточно указать на явления излучения света вторичными частицами в непрерывном спектре при ионной бомбардировке некоторых металлов /4/ и распыление твердых тел в виде многоатомных комплексов /5/. Механизм этих явлений до сих пор не установлен.
С точки зрения прикладной физики, без знания закономерностей явлений, сопутствующих ионной бомбардировке, невозможно решение таких актуальных задач, как диагностика поверхности твердых тел ионными пучками, конструирование МГД-генераторов, создание материалов с заданными свойствами, получение сильноточных эмиттеров, выбор оптимального материала для первой стенки термоядерного реактора и т.д.
Одна из самых сложных проблем, возникающая при взаимодействии ионных пучков с поверхностью твердого тела, связана с измерением и расчетом зарядовых распределений обратно рассеянных ионов средних энергий I кэВ < Е < Е6 ( ЕБ- энергия атома, движущегося со скоростью 1£= 2.19 -10®см/с). Имевшиеся здесь до последнего времени немногочисленные результаты измерений часто противоречили один другому. Единственное, что их объединяло -это резкое несоответствие предсказаниям существующих теорий. Неудивительно, что 0.Б.бирсов /б/ назвал проблему зарядового состояния рассеянных атомных частиц "больным вопросом теории и

ние проводится по всем траекториям Т , дающим вклад в рассеяние на угол 6 с энергией Е . Функция Р описывает статистический вес данной траектории. Ясно, что необходимо уметь вычислять и величину Я = J И о1 (р - просуммированный по всем зарядовым состояниям дважды дифференциальный коэффициент отражения частиц. Эта величина дается теорией рассеяния. Часто расчеты придется проводить для нормального падения пучка на мишень, где теория рассеяния для легких атомов не разработана. Поэтому одной из наших задач является вычисление величины Р при больших углах с/ и ©.Решение этой задачи позволит затем рассчитать и ионные спектры!^.
4. Знание величин и Р1+ позволит далее вычислить *£+ в зависимости от Е, Е0,V и т.д., понять причины различного поведения 2 ^ ( Е ) на различных участках энергетических спектров, установить механизм образования поверхностных пиков на кривых 2+(е)
5. Следующая задача связана с природой поверхностных пиков
в ионных спектрах. Необходимо понять: какие закономерности - рассеяния или зарядообразования ответственны за их появление. Для этого надо предварительно рассмотреть возможность появления поверхностных пиков в спектрах величин И , которая определяется только закономерностями рассеяния.
6. Далее, учтя в модели возможность сильного возбуждения многоэлектронного атома при жестких соударениях, необходимо установить механизм образования многозарядных ионов.
7. И, наконец, нужно показать, каковы физические причины структурной и ориентационной чувствительности величин *£*
В заключение отметим, что общее направление наших исследований можно определить так: от анализа экспериментальных данных- к построению теоретической модели, затем вновь к эксперименту -для уточнения некоторых параметров теории, для проверки полученных выводов и для стимулирования новых экспериментов.