Резонансное когерентное возбуждение релятивистских многозарядных ионов при прохождении через ориентированные кристаллы вне условий каналирования

• Автор: Стысин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Метод обобщенного квантового кинетического уравнения
1.1 Уравнение для матрицы плотности
1.2 Двухуровневая система
1.3 Электрическое поле кристаллической решетки кремния в
лабораторной системе отсчета
1.4 Переход в систему покоя иона
1.5 Гамильтониан взаимодействия иона с полем кристаллической решетки
1.6 Резонансное условие
1.7 Наблюдаемые величины
1.8 Сечения релаксационных процессов
1.9 Обзор результатов по ИСЕ в условиях каналирования
2 Водородоподобные ионы
2.1 ИСЕ ионов Аг17+
2.2 Учет двойных резонансов
3 Гелиеподобные ионы
3.1 Селективное заселение магнитных подуровней гелиеподобных ионов в
процессе ЗБ-11СЕ
3.1.1 Ионы Аг16+
3.1.2 Ионы Ие24+
3.2 Двойной резонанс Г-типа
3.3 Двойной резонанс Л-типа
3.3.1 Эффект Отлера-Таунса в трехуровневой системе
3.3.2 Ионы Аг16+
3.3.3 Ионы Ре24+
4 Программно-математическое обеспечение
4.1 Матричные элементы кристаллической решетки
4.2 Угловое распределение продуктов распада возбужденных состояний
4.2.1 Угловое распределение фотонов
4.2.2 Угловое распределение электронов
4.3 Программный комплекс
Заключение
Литература

Введение
Объект исследования и актуальность темы
Резонансное когерентное возбуждение (resonant coherent excitation, RCE) многозарядных ионов при прохождении через кристаллы — одно из наиболее красивых явлений в физике взаимодействия ионов с веществом, предсказанное В. В. Окороковым в 1965 году [1—3]. Упорядоченно расположенные атомы кристаллической решетки создают пространственно периодическое поле, являющееся осциллирующим во времени в системе отсчета, связанной с движущимся ионом. В случае, когда частота кристаллического поля соответствует разности энергетических уровней иона, происходит его возбуждение, имеющее резонансный характер. Такая ситуация может возникать при осевом и плоскостном каналировании, при поверхностном каналировании, а также, как это было недавно продемонстрировано экспериментально, при прохождении иона через кристалл без каналирования. В эффекте RCE ярко проявляются упорядоченность среды и внутренняя структура иона.
Условия, при которых возникает резонансное когерентное возбуждение, имеют геометрический характер: для осуществления эффекта необходимо специальным образом ориентировать пучок ионов относительно кристаллической решетки и подобрать скорость ионов. Связь геометрических параметров с резонансной энергией перехода АЕ между уровнями иона определяется резонансным условием
ДЕ = 2irh/y(G v),
впервые выведенным В. В. Окороковым [1]. Здесь v — скорость ионов, G — вектор обратной решетки кристалла, а — постоянная решетки, релятивистский параметр 7 = (1 — г>2/с2)~2.
При рассмотрении эффекта RCE необходимо принимать во внимание большое количество дополнительных факторов, искажающих идеальные условия. Во-первых,

середину канала, то соответствующие выражения для монохроматических компонент потенциалов электромагнитного поля кристалла принимают вид
<(г', £') = 7 elGklo)xt' Fklm vm(zton+d/2) e*G'fc;mr'} 77)

(А'ы(г',*'))* = -7- FWm e(*ion+d/2) eiG',mr'_ (1 7g)

Вектор напряженности электрического поля в системе покоя иона обычным образом определяется через потенциалы
Е(г',0 = -W(vt') - ~A(r',t'), (1.79)
откуда с учетом (1.74,1.75)
® (** 5 О = klm 4" 'liklmyy 4" 7(£/т)г®г]

По сравнению с вектором напряженности электрического поля в лабораторной системе отсчета, вектор поля в системе покоя иона имеет в 7 раз увеличенную компоненту в направлении, перпендикулярном направлению движения иона. В случае, когда все (к,/,т)-комионенты поля имеют разные частоты, каждая из них является линейно поляризованной. Именно такой случай рассматривается в настоящей работе. При плоскостном каналировании интерференция между гармониками приводит к возникновению циркулярной поляризации поля в системе покоя иона. Особенности этого случая подробно рассмотрены в работе [67].
Релятивистский характер движения иона приводит к появлению магнитного ноля в системе его покоя, вектор напряженности которого также обычным образом определяется через потенциалы
н (г , t ) — rot А = 17- ] Ffrlm (Gklni)zy (Gklm)y&z] X

x giGti,„Ro ei~lv(Gklm)xt' eiG'klTnr' Ц
В правильности полученных выражений для векторов напряженности электрического и магнитного поля можно убедиться, в частности, проверкой