Бесконтактное прохождение ионов через диэлектрические каналы

• Автор: Похил, Григорий Павлович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение

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 31.

1.3 Механизм транспортировки заряженных частиц (краевые эффекты, силы Миллера).

п.1 Краевые эффекты

п.2 Силы Миллера

п.З Движение ионов в плоском канале, образованном двумя параллельными, одноименно заряженными, одномерными
решетками
п.4 О возможности образования двумерного кулоновского кристалла на поверхности диэлектрика
1.4 Зарядка и разрядка стенок капилляра. Дрейфовая модель
Глава 2. Область рассеяния ионов при входе в диэлектрический
канал .
2.1 Экспериментальное исследование зависимости тока ионов прошедших через капилляр от угла падения пучка на капилляр .. 66.
2.2 Теоретическая модель движения частиц в области рассеяния .
2.3 О резкой зависимости поверхностной проводимости диэлектрика
от плотности заряда при воздействии ионного пучка
Глава 3. Эффект двойного управления пучком положительных ионов
с помощью плоских диэлектрических каналов
3.1 Экспериментальное исследование эффекта

п.1 Эксперимент с пучком протонов
п.2 Эксперимент с пучком Аг8+
3.2 Модель эффекта двойного управления пучком с макрораспределением поверхностного заряда на стенке плоского капилляра
3.3 Моделирование зарядового распределения с учетом наличия заземленного экрана у нижней пластины
3.4 Моделирование зарядового распределения на нижней
пластине
Глава 4. Регулярные осцилляции тока ионов прошедших через капилляр
4.1 Экспериментальное наблюдение осцилляций
4.2 Качественная модель осцилляций тока ионов, переход диэлектрик-проводник
4.3 Количественная модель осцилляций
4.4 е-1і пары на поверхности диэлектрика причина перехода диэлектрик-проводник на поверхности изолятора
4.5 Другие типы дефектов - кандидаты на роль «дефектов проводимости»
Глава 5. Конические капилляры
5.1 Фокусировка пучка ионов коническим капилляром
5.2 Конический капилляр с тонким выходным окном
Выводы
Список литературы
Патенты

Введение
Пучки заряженных частиц в настоящее время находят широкое применение в различных областях науки и техники. Они используются в фундаментальных исследованиях (изучение свойств материалов и т. д.), в технике (ионная имплантация, создание материалов с заданными свойствами, электронно-лучевая сварка и т. п.), в медицине (лечение онкологических заболеваний). Важной задачей при использовании пучков частиц является транспортировка их к объекту исследования или объекту обработки. Поэтому проблемы транспортировки ионов через диэлектрические капилляры, решаемые в диссертации, актуальны.
До последнего времени проблема взаимодействия пучков с диэлектриками рассматривалась в основном в связи с необходимостью нейтрализации заряда, накапливаемого диэлектриком при его облучении заряженными частицами. Заряд рассматривался как вредный, мешающий фактор. Заряд приводит к пробою изоляторов в установках, заряд изолятора искажает оптику устройств транспортировки пучка и.т.п. Взаимодействие пучка ионов и заряда диэлектрика, создаваемого пучком, изучено слабо. В последние годы проведен ряд экспериментов, которые указывают на возможность транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц с помощью диэлектрических каналов без потери энергии и без изменения начального зарядового состояния. Их использование представляет большой практический интерес, т.к. не требует громоздких потребляющих энергию магнитных или электростатических систем

Рис. 15 Схема для определения силы взаимодействия пролетающей частицы с зарядом на внутренней поверхности канала (А - расстояние между соседними нитями)
Выражение для силы взаимодействия между нитью с координатой {(1/2 + 1 ; г/) (где г,- - ее продольная координата) и движущейся частицей (г—продольная координата частицы, меняется от О до Ь, а х - поперечная координата для частицы может меняться в пределах -dl2dl2J) имеет простой вид:
т?1 . У/2 + 1-х
^ (сї/2 +1-х)2 + (гі - г)2 ■
Вычисленные по такой модели распределения заряда на стенке канала и вылетевших частиц по углам, показаны на рисунках 16 и 17 соответственно. Расчет проведен при длине канала Ь =2.5 см, межплоскостном расстоянии <7 =0.1 см и с =<7/15, р =1,67*10'е/см . При этом через канал без потерь энергии проходит около 70% частиц первоначального пучка.