Особенности рассеяния атомных частиц кристаллической поверхностью

• Автор: Казаков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 69 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Ориентационные эффекты

1.1 Рассеяние заряженных частиц в кристаллах

1.2 Потери энергии атомных частиц в конденсированных средах

1.3 Эффект радужного рассеяния

1.4 Рассеяние частиц кристаллической поверхностью

2 Взаимодействие ускоренных нейтральных атомов с поверхностью

кристаллов

2.1 Радужное рассеяние поверхностью кристалла

2.2 Поверхностное каналирование

2.3 О поляризационных потерях энергии
3 О динамическом взаимодействии нейтральных атомов с поверхностью
кристалла при скользящих падениях
3.1 Влияние электронного торможения
3.2 Метод бинарных столкновений
3.3 Результаты моделирования
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Пучки заряженных и нейтральных частиц представляют собой эффективный инструмент для исследования состава и структуры твердых тел и модификации их поверхностей, поэтому широко применяются в науке и технике. Исследования многообразных физических процессов, сопровождающих взаимодействие быстрых заряженных частиц с веществом, приобретают все большую научную и практическую значимость, а их исследование далеко не завершено.
Начиная с 60-х годов прошлого столетия был открыт целый ряд, так называемых, ориентационных эффектов, возникающих при прохождении быстрых заряженных частиц через кристаллы [1-2] (каналирование, эффект теней и блокировки). Эти эффекты уже нашли широкое применение в физике конденсированного состояния, радиационной физике твердого тела и ядерной физике. За последние годы появилось несколько экспериментальных работ [3 - 7], в которых обнаружены необычные особенности в рассеянии ионов и нейтральных атомов от кристаллических поверхностей. В частности, были обнаружены новые эффекты в радужном рассеянии нейтральных атомов при отражении от ориентированной кристаллической поверхности. Результаты измерений зависимости угла радужного рассеяния нейтральных атомов от полной и поперечной (нормальной к поверхности кристалла компоненты) энергии показали существенное различие эффекта для атомов благородных газов и атомов некоторых металлов, что нуждается в теоретической интерпретации. Наиболее надежным способом количественного описания рассеяния ионов от кристаллической поверхности является метод математического моделирования процессов ион - атомных соударений.
В связи с повышенным интересом к проблеме модификации и анализа приповерхностных слоев кристаллов, развитие теоретического описания

процессов рассеяния атомных частиц кристаллической поверхностью, представляется актуальным и своевременным, поэтому тема диссертации является актуальной.
Цель работы: теоретически описать процессы рассеяния ускоренных атомных частиц поверхностью кристаллов и дать физическую интерпретацию обнаруженным ориентационным эффектам.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие задачи.
1. Построить модель взаимодействия атомных частиц с поверхностью кристалла и разработать алгоритмы для моделирования процессов их рассеяния.
2. Определить роль поляризационных эффектов в рассеянии атомных частиц от поверхности кристаллов при скользящих падениях.
3. Дать интерпретацию динамическим эффектам в азимутальных угловых распределениях атомных частиц, рассеиваемых поверхностью кристаллов металлов.
Научная новизна основных результатов
С использованием методов математического моделирования дана теоретическая интерпретация экспериментально обнаруженным особенностям радужного рассеяния при отражении атомных частиц от поверхности кристаллов при скользящих углах падениях. Установлено, что существенную роль в описании процессов отражения атомов от поверхности играют поляризационные эффекты и правильный выбор потенциала взаимодействия ионов с атомными цепочками и плоскостями. Дана интерпретация обнаруженным динамическим эффектам в радужном рассеянии при скользящих углах падения нейтральных атомов на поверхность металлических кристаллов. Указанные особенности объясняются электронным торможением рассеиваемых атомных частиц вблизи поверхности кристалла. Предсказан новый эффект, заключающийся в
г, а.е.
Рисунок 2.2 - Двухчастичный потенциал взаимодействия между нейтральными атомами Аг и А1 в приближении Мольер(сплошная кривая), 2ВЦпунктирная кривая) и ОСВ(точечная кривая), по оси ординат потенциал в эВ, по оси абсцисс расстояние между атомами в атомных единицах длины