Коэффициенты отражения легких ионов от поверхности твердого тела

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлена аналитическая теория отражения легких ионов от твердых тел, основанная на методе решения задачи упругого рассеяния (метод Освальда–Каспера–Гауклера), успешно апробированном в теории электронного рассеяния. Решение граничной задачи отражения легких ионов от поверхности твердого тела построено на основе метода инвариантного погружения Амбарцумяна. Рассмотрено взаимодействие частиц с аморфными и поликристаллическими мишенями. Получены аналитические формулы расчета интегральных коэффициентов отражения частиц и энергии. Показано, что аналитическое решение удается получить только в рамках малоуглового приближения. Вывод аналитических решений построен на основе распределения отраженных легких ионов по длине пробега с учетом максимального остаточного пробега — “тормозного пути”. Показано, что в рамках аналитической теории коэффициенты отражения определяются двумя безразмерными параметрами: отношением остаточного пробега к транспортному пробегу и параметром экранирования. Проведено сравнение результатов теоретического рассмотрения с данными компьютерного моделирования. Численные расчеты выполнены для случая отражения протонов с начальной энергией E0 = 1–10 кэВ от мишеней Be, C, Cu и W для различной геометрии рассеяния. Полученные результаты расчетов коэффициентов отражения частиц и энергии показывают удовлетворительное согласие аналитических расчетов и компьютерного моделирования.

Об авторах

В. П. Афанасьев

Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.af@mail.ru
Россия, Москва

Л. Г. Лобанова

Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Email: lida.lobanova.2017@mail.ru
Россия, Москва

В. И. Шульга

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Email: vish008@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Машкова Е.С., Молчанов В.А. Применение рассеяния ионов для анализа твердых тел. М.: Энергоатомиздат, 1995. 174 с.
  2. Булгадарян Д.Г., Синельников Д.Н., Ефимов Н.Е., Курнаев В.А. // Известия РАН. Серия физическая. 2020. Т. 84. № 6. С. 903. https://www.doi.org/10.31857/S036767652006006X
  3. Bulgadaryan D., Kolodko D., Kurnaev V., Sinelnikov D. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 748. № 1. P. 012016. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/748/1/012016
  4. Курнаев В.А., Машкова Е.С., Молчанов В.А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела. М.: Энергоатомиздат, 1985. 192 с.
  5. Mashkova E.S., Molchanov V.A. Medium energy ion reflection from solids. Amsterdam: North-Holland, 1985. 444 p.
  6. Калашников Н.П., Ремизович В.С., Рязанов М.И. Столкновения быстрых заряженных частиц в твердых телах. М.: Атомиздат, 1980. 272 с.
  7. Рязанов М.И., Тилинин И.С. Исследование поверхности по обратному рассеянию частиц. М.: Энергоатомиздат, 1985. 150 c.
  8. Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела. М.: Мир, 1995. 319 c.
  9. Markin S.N., Primetzhofer D., Spitz M., Bauer P. // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. № 20. P. 205105. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.80.205105
  10. Salvat-Pujol F., Werner W.S.M. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. № 19. P. 195416. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.83.195416
  11. Afanas’ev V.P., Efremenko D.S., Kaplya P.S. // J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 2016. V. 210. P. 16. https://www.doi.org/10.1016/j.elspec.2016.04.006
  12. Афанасьев В.П., Лобанова Л.Г., Шульга В.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 1. С. 86. https://www.doi.org/10.31857/S102809602301003X
  13. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968. 344 с.
  14. Shulga V.I. // Radiat. Eff. 1984. V. 82. P. 169. https://www.doi.org/10.1080/00337578408215770
  15. Shulga V.I., Eckstein W. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1998. V. 145. № 4. P. 492. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00626-0
  16. Ziegler J.F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1998. V. 136–138. P. 141. https://www.doi.org/10.1016/S0168-583X(97)00664-2 http://www.srim.org
  17. Koborov N. N., Kurnaev V. A., Telkovsky V. G., Zhabrev G. I. // Radiat Eff. Defects Solids. 1983. V. 69. № 1–2. P. 135. https://www.doi.org/10.1080/00337578308221731
  18. Tabata T., Ito R., Itikawa Y., Itoh N., Morita K. // Atomic Data Nucl. Data Tables. 1983. V. 28. № 3. P. 493. https://www.doi.org/10.1016/0092-640X(83)90004-9
  19. Фирсов О.Б. // ЖЭТФ. 1958. Т. 34. С. 447.
  20. Berger M.J., Coursey J.S., Zucker M.A., Chang J. // NIST Standard Reference Database 124. Last Update to Data Content: July 2017. NISTIR 4999. https://www.doi.org/10.18434/T4NC7P

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2024