Воздействие интенсивного излучения мягкого рентгеновского диапазона на полимер

• Автор: Сюй Цзэпин
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Механизмы взаимодействия ультрафиолетового лазерного излучения с полимерами
1.2. Взаимодействие полимеров с мягким рентгеновским излучением (МРИ)
1.3. Источники интенсивного мягкого рентгеновского излучения
1.4. Постановка задачи
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКИ
ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Общее описание установки
2.2. Характеристики МРИ на выходе концентратора
2.3. Образцы полимера и металла
2.4. Регистрация выхода ионов из образцов при помощи коллектора
2.5. Регистрация выхода электронов
2.6. Регистрация фотоакустического отклика в полимере
при воздействии интенсивного МРИ
2.7. Регистрация глубины кратера
Глава 3. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ПРИ ДЕЙСТВИИ МРИ НА ПОЛИМЕР И МЕТАЛЛ
3.1. Образование абляционного кратера при воздействии
на полимер интенсивного МРИ
3.2. Выход электронов с поверхности полимера под действием МРИ
3.3. Выход ионов с поверхности полимера под действием МРИ
3.4. Исследование фотоакустического отклика в полимере
при воздействии интенсивного МРИ
Глава 4. МЕХАНИЗМЫ АБЛЯЦИИ ПОЛИМЕРА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИНТЕНСИВНОГО МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
4.1. Тепловой механизм абляции
4.2. Нетепловой механизм абляции(механизм "кулоновского взрыва").
4.3. Процессы “кулоновского взрыва”
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Излучение рентгеновского диапазона с длинами волн 1 - 200А относит к области мягкого рентгеновского излучения (МРИ), оно широко используется в научных исследованиях, технике и технологии. В последние годы интенсивно исследуется взаимодействие МРИ с полимерами. Это связано с различными практическими задачами: разработками в области рентгенолитографии для производства интегральных схем [1-3], изучением влияния солнечного излучения на материалы покрытий космических аппаратов [4] и т.д.. Основным источником МРИ для таких исследований является синхротронное непрерывное излучение, позволяющее получать на поверхности образцов МРИ с плотностью потока -10 кВт/см2. Работы по лазерному термоядерному синтезу, где полимерная оболочка термоядерной мишени облучается интенсивным МРИ (так называемая "непрямая накачка"), разработки по созданию рентгеновских лазеров и создание высокотемпературных плазменных источников, обладающих высокой яркостью и мощностью МРИ, стимулировали интерес к рентгеновской фотофизике и фотохимии при высоких плотностях потока МРИ. Одним из высокотемпературных плазменных источников является лазерная плазма[5-7].
Полимеры представляют собой наиболее интересный объект для изучения фотохимии и фотофизики при высоких плотностях потока МРИ [8-12]. Наиболее близки (по длинам волн) к этим исследованиям проведенные сравнительно недавно работы, посвященные взаимодействию с полимерами излучения импульсных лазеров с длинами волн в ультрафиолетовой области спектра [13, 22-31]. Из этих работ известно, что воздействие излучения импульсных лазеров ультрафиолетового диапазона (эксимер, гармоники N6-лазера) на полимер приводит (при интенсивностях ~ 1МВт/см2) к существенному нагреву поверхности полимера и при интенсивностях ~ 5-7МВт/см2 к абляции (удалению материала с поверхности) по тепловому

излучения. Кроме того, в обоих случаях действие рентгеновского излучения сопровождается другими воздействиями на материалы (например, продуктов ядерного взрыва или лазерной плазмы). Поэтому эти результаты еще не позволяют сделать выводы о механизме абляции и разрушения материалов интенсивным рентгеновским излучением.
В других работах - по изучению действия излучения солнечных вспышек на полимеры [56,57] - также подтверждается пороговый по интенсивности характер абляции полимера. Экспериментальные результаты в работе [57] показывают, что процесс абляции полимера ПТФЭ (PTFE и FEP Teflon) начинается только под вакуумно-ультрафиолетовым (ВУФ) излучением с плотностью потока 100 Вт/см2 и энергией фотона ~ 8 эВ после предварительного облучения (-1018 фотонов). Соответствующая температура на поверхности полимера при таком облучении составляет 275 ~ 290° С. В работе [56] замечено, что изменение механических свойств ПТФЭ тоже начинается только после несколько часов облучения ВУФ с плотностью потока - 4 • 1014 фотонов • см ~2 • с4 и энергией фотона -10 ЭВ. Такой интервал времени между началом облучения и началом абляции в многих работах называется индукционным периодом. В данных работах также предполагается чисто тепловой механизм воздействия излучения на полимер. Пороговый по интенсивности характер абляции в этом случае может объясняться Аррениусовской зависимостью вероятности диссоциации химических связей от температуры (которая, как показано в предыдущем разделе, линейно растет с ростом интенсивности излучения).
Абляиия полимеров под действием синхротронных источников рентгеновского (вакуумно-ультрафиолетового) излучения.
Процессы абляции полимерных материалов (например ПММА-полиметилметакрилат и ПТФЭ-политетрафторэтилен) отчасти исследовались в