Разработка экспериментальных методов и константного обеспечения ядерного микроанализа

• Автор: Гурбич, Александр Фаддеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 192 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
1.1. Автоматизированная установка для ядерного микроанализа
1.2. Полупроводниковый спектрометр СКТ-04
1.3. Исследование природы низкоэнергетического фона в спектрах заряженных частиц
ГЛАВА 2. ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТИ
ПО УПРУГОМУ РАССЕЯНИЮ УСКОРЕННЫХ ИОНОВ
2.1. Анализ факторов, ограничивающих чувствительность анализа
22. Полупроводниковая спектрометрия с подавлением наложений методом времени пролета.
2.3. Полупроводниковая спектрометрия с подавлением наложений при помощи АЕ-Е телескопа детекторов.
2.4. Полупроводниковая спектрометрия обратного рассеяния с использованием метода идентификации типа частицы.
2.5. Нерезерфордовекое обратное рассеяние как высокочувствительный
метод анализа поверхности.
2.5.2. Сечение упругого рассеяния 56Ее(р,р)56Ее
2.5.1. Сечение упругого рассеяния 160(р,р)160
2.6. Экспрессный метод определения отношения хром/железо в стали
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТИ ПО ГАММА - ИЗЛУЧЕНИЮ,
ВОЗБУЖДАЕМОМУ ПРОТОНАМИ
3.1. Элементный анализ по гамма-лучам из резонансного радиационного захвата
3.1.1. Анализ натрия.
3.1.2. Анализ алюминия.
3.1.3. Анализ углерода.
3.1.4. Анализ хрома.
32. Анализ кислорода по гамма-излучению из реакции прямого нерезонансного радиационного захвата.
3.3. Высокочувствительный ядерный мшфоанализ с возбуждением у-излучения импульсным протонным пучком
3.4. Анализ по характеристическому рентгеновскому излучению, возбуждаемому протонами (РІХЕ)
ГЛАВА 4. КОМПЛЕКСНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ЯДЕРНОГО
МИКРОАНАЛИЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАКТОРНЫХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Исследование толстых оксидных пленок методом упругого нерезер-фордовского рассеяния протонов
42. Анализ примеси натрия в термически окисленном кремнии
4.3. Анализ состава поверхности стенки парогенератора БН-600 ядерно-физическими методами по гамма-излучению, возбуждаемому протонами
4.4. Анализ скрытых слоев Gai xAl*As в лазерных гетероструктурах
4.5. Анализ водорода, имплантированного в кремний, методом ядер отдачи
ГЛАВА S. БАЗА ДАННЫХ ПО СЕЧЕНИЯМ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ ДЛЯ
ЯДЕРНОГО МИКРОАНАЛИЗА
5.1. Проблема ядерных данных для ядерного микроанализа
52. Состав базы данных NRABASE
5.3. Стуктура базы
5.4. Распространение NRABASE
ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ УПРУГОГО
РАССЕЯНИЯ УСКОРЕННЫХ ИОНОВ
6.1 Общий подход к оценке дифференциальных сечений упругого рассеяния протонов и ионов гелия
62. Теоретическое описание дифференциальных сечений
6.3. Сечение упругого рассеяния протонов на углероде
6.4. Сечение упругого рассеяния протонов на кислороде
6.5. Сечение упругого рассеяния протонов на кремнии
6.6. Сечение упругого рассеяния ионов 4Не на углероде
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Ядерный микроанализ (английский эквивалент Ion Beam Analysis, сокращенно IBA) - это совокупность методов исследования поверхности по мгновенному излучению, сопровождающему взаимодействие ускоренных ионных пучков с ядрами элементов, находящихся вблизи поверхности образца. В зависимости от типа взаимодействия различают анализ по обратному рассеянию (RBS, EBS), по частицам-продуктам ядерных реакций (NRA), по испускаемым в процессе реакции гамма-квантам (PIGE), по ядрам отдачи (ERD) и, наконец, по рентгеновскому излучению (PDŒ), причем в последнем случае, традиционно рассматриваемому вместе с методами ядерного микроанализа, речь идет об использовании характеристического рентгеновского излучения, т.е. атомного, а не ядерного процесса. При помощи этих методов во многих случаях удается получать информацию о структуре и составе поверхности и тонких пленок с большей чувствительностью, с лучшим разрешением по глубине и избирательностью, чем это возможно с использованием других методов. К тому же, методы ядерного микроанализа являются, как правило, неразрушающими, что позволяет применять их для исследования динамики поведения поверхности в различных процессах, изучения уникальных произведений искусства и археологических образцов и даже биологических объектов in vivo. Анализу подлежат, практически, все элементы от водорода до урана, причем, постольку, поскольку анализ ведется с использованием ядерных взаимодействий, оказывается доступной и информация о изотопном составе образца, что важно, например, при изучении состава метеоритов.

потоке, отделяются от дефектных сигналов, вызванных несовершенством детектора (рис.8). Подобный метод использовался в работе [39] для выявления слабых линий в а-распаде.
Опыты проводились на протонном пучке электростатического ускорителя ЭГ-2.5 ФЭИ. Пучок с энергией 2.0 МэВ был сколлимирован так, что образовывал на мишени пятно диаметром 2 мм. В качестве мишени использовались различные самоподдерживающиеся пленки (никель, олово, золото). Телескоп детекторов был расположен под углом 150° на расстоянии 30 см от мишени. Диафрагма диаметром 4 мм прикрывала края детекторов. Для набора двухмерного спектра использовалась стандартная электронная аппаратура. Обрабатывались только совпадающие сигналы от обоих детекторов. Поскольку пробег протонов с энергией меньшей, чем приблизительно 1 MeV, полностью укладывается внутри ДЕ-дегектра, в измеренных спектрах наблюдается высокий порог. Типичный экспериментальный результат, полученный с золотой мишенью толщиной 200 мкг/см2,
Рис.9. Двумерное распределение импульсов от телескопа детекторов при регистрации протонов с энергией 2.0 МэВ упруго рассеянных на тонкой золотой фольге. Спектр импульсов был усечен при построении на уровне 200 отсчетов/канал.