Файл: Арифов У.А. Угловые закономерности взаимодействия атомных частиц с твердым телом.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
сам равных энергий Е2(Е0, р) —цЕо, определяемым выражением (IV.6), связывающим Pi и фь
Для многократных столкновений вероятности Ki (Е , р) сумми ровались по всем комбинациям промежуточных углов, дающим в результате данное значение энергий. Для поликристалла счита лось, что с равной вероятностью реализуется любое промежуточ ное направление рассеяния, суммирование заменяется интегриро ванием, а энергетическое распределение носит плавный характер, как это имеет место на рис. 24.
Кривые энергетического распределения (высокоэнергетическая часть) рассеянных ионов Rb+, полученные при бомбардировке Тамишени ионами Rb+ с энергией 700 эв, при р=60°, ф = 20°, совпа дают с теоретическими кривыми, построенными в результате чис ленных расчетов на ЭВМ [190].
Средние значения тр и Цшах, определенные при бомбардировке
накаленной до!800°К Та-мишени ионами Rb+ |
с энергией 1000 эв, |
||
а т а к ж е р асчетн ы е т)т сл ед у ю щ и е |
(0 = |
5 0 °) : |
|
Угол |
Ъ |
|
4mnx |
падения Ф, 0 |
|
||
|
|
|
|
0 |
0,19 |
0,17 |
0,35 |
10 |
0,2i |
0,20 |
0,37 |
20 |
0,25 |
0,22 |
0,40 |
30 |
0,29 |
0,27 |
0,44 |
40 |
0,36 |
0,33 |
0,49 |
50 |
0,44 |
0,42 |
0,56 |
60 |
0,51 |
0,50 |
0,63 |
70 |
0,60 |
0,57 |
0,70 |
80 |
0,69 |
0,66 |
0,79 |
К а к видно из эти х дан ны х , зн ачен и я ц т и ill |
с о в п а д а ю т м еж д у |
|
собой и заметно отличаются от значений т]тах- |
С |
увеличением |
угла падения различие между rji и г)тах уменьшается. |
||
Аналогичное случаю Na+ на W уменьшение |
пика |
медленных |
ионов с увеличением угла падения Ф происходит и в данном слу чае, однако полного исчезновения пика медленных ионов не на блюдается. Наличие пика медленных ионов в спектре при больших
углах (Ф > 80°) |
здесь, по-видимому, |
связано с условием |
1Л<ф, |
благодаря чему |
в составе вторичной |
ионной эмиссии с |
нагретой |
мишени присутствует значительное количество вторичных ионов, появившихся в результате термического испарения адсорбирован ных ионов. Зависимость величин t]i и г|т ах от угла рассеяния р при бомбардировке накаленной до 1800°К Та-мишени ионами Na+, К+ и Rb+ с энергией 1200 эв представлена на рис. 25. Пунктирные кривые соответствуют значениям т]т, вычисленным для случая
однократных соударений ионов |
Na+, К+ и Rb+ с отдельными ато |
|||
мами Та-мишени по формуле |
(1.37). Кривые rji ((3) |
для ионов Na+, |
||
К+ и Rb+ совпадают с кривыми г|т (р), a Timax(p) |
всегда лежит |
|||
выше, чем rji(р) |
и tjt(Р), и |
с |
уменьшением угла раСсеяййя р |
|
приближаются |
к т]](р). |
|
|
t |
67
В случае Cs+ на Та кривые r)i(p) и т]т (р) в области угла рас сеяния 120° расходятся, величина тр превышает значение т]т,
выведенное из формулы (1.37). Расхождение между значениями ill и г|т растет с уменьшением энергии первичных ионов. Причина
такого расхождения, по-видимому, связана с большей |
массой |
||||
бомбардирующего |
иона, |
||||
когда не исключена возмож |
|||||
ность |
одновременного |
со |
|||
ударения иона с нескольки |
|||||
ми атомами |
мишени |
[82, |
|||
192]. |
|
|
|
|
|
Таким образом, рассмот |
|||||
рение |
энергетического |
рас |
|||
пределения |
вторичных ионов |
||||
в зависимости |
от |
угла |
па |
||
дения |
пучка |
первичных |
|||
ионов |
в |
области |
энергии |
||
0,5—5 |
кэв |
подтверждает |
|||
концепцию о происхождении |
|||||
ионов с энергиями |
больши |
||||
ми, чем энергия ионов, пре- |
|||||
терпевших однократные соударения в ионной |
эмиссии, |
вследст- |
|||
вие многократных последовательных рассеяний бомбардирующих ионов отдельными атомами мишени.
§7. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ УГЛОВОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ,
РАССЕЯННЫХ АТОМАМИ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ
В предыдущем параграфе было показано, что в случае рассеянные ионы имели возможность покинуть поверхность мишени под любыми углами вылета 0, имея при этом энергии, ле
жащие в интервале
______ £р (1 — к ) 2______ ^ |
£ >_________ Д о П |
— Iх) 2 |
/ [ g g \ |
[cos р ± Y p 2— sin3p]2 |
[cos р + W |
2 — sin3p]“ |
|
Несколько иная картина должна наблюдаться, когда масса атома мишени гп\ меньше массы бомбардирующего иона т 2. В этом слу чае, как известно, формула, стоящая за неравенством, имеет место только при условии sinp^p.. Следовательно, однократно рассеян ные ионы могут распространяться внутри угла р< Рпред, где
Рпред определяется из соотношения (1.31).
Действительно, первые измерения рассеяния ионов при бомбар дировке Ni ионами Cs+ и Мо ионами Ва+ показали, что обратное рассеяние на угол р > Рпред не наблюдается [46, 56]. Сообщалось также, что в случае Cs+ на Мо и С в энергетическом спектре вто ричных ионов, рассеянных на угол р больше, чем на рпред, отсут ствует пик быстрых рассеянных ионов и наблюдается только пик медленных ионов [107]. Однако в последующие годы рядом авторов
[84, 192, 267] было отмечено, что указанная выше простая законо мерность полностью не выполняется. Обнаруживалось обратное рассеяние ионов также в случае т 1< . т 2 и изучение распределения этой группы ионов по энергиям показало, что предельные энергии их велики и для их объяснения необходимо допустить одновремен но соударение ионов с несколькими атомами мишени или наличие значительного влияния энергии связи.
Для выяснения характера взаимодействия бомбардирующих ионов с атомами мишени в случае m]<Cin2 как нам представля лось, имело большое значение исследовать угловое и энергетичес кое распределение вторичных ионов более точными методами.
Поэтому изучение углового и энергетического распределения рас
сеянных ионов было распространено нами и |
на случай |
т \ < т 2, |
имеющий место при бомбардировке Мо и № |
ионами Cs+ |
[36, 37]. |
Угловое распределение вторичных ионов. |
При бомбардирозке |
|
Mo-мишени ионами Cs+ под углом нормали к поверхности мишени токи на подвижный зонд во всех направлениях малы, а их угловое распределение приближается к косинусоидальному. С увеличением угла падения ионов на мишень токи на подвижный зонд постоян но возрастают, а распределение их по углам несколько отклоняет ся от косинусоидального и отмечается некоторое преимущественное рассеяние вперед.
Такая картина наблюдается до тех пор, пока угол падения пуч ка первичных ионов меньше некоторого предельного значения. При больших, чем это предельное значение, углах падения рас пределение вторичных ионов по углам имеет другой характер. На рис. 26 приведено в полярной системе координат угловое рас пределение вторичных ионов (токов) на подвижный зонд при бом бардировке накаленной до 1500°К Mo-мишени ионами Cs+ с энер
гией 500 эв при Ф = 60 и 70° |
(кривые 1, 2). При таких углах па |
|
дения, наряду с небольшими |
токами на |
зонд, распределенными |
близко к косинусоидальному |
закону, |
появляется значительно |
69
большой ток вторичных ионов в направлении больших углов вы лета. С увеличением угла падения граница появления этой' группы ионов перемещается в область меньших углов вылета, но пре дельный угол рассеяния |3 остается постоянньгм при любых углах падения первичных ионов, и для Cs+ на Мо он равен — 50°. Ионы, имеющие угловое распределение, близко совпадающее с косину соидальным, сравнительно медленные, их максимальные энергии не превышают нескольких десятков электронвольт, но возрастают с увеличением угла падения Ф. Максимальная энергия ионов, характеризующихся предельным углом рассеяния в 50° в случае
бомбардировки Mo-мишени ионами |
Cs+ |
с £ о = 500 эв, |
определен |
ная из кривых задержки, была равна — 75 эв. |
Cs+ на Мо |
||
Из соотношения (1.37) следует, |
что |
для случая |
|
предельный угол рассеяния равен 46°30', а энергия ионов, рассеян ных в направлении предельного угла, должна быть равна ~ 80 эв. Такое близкое совпадение значений предельного угла и максималь ной энергии этой группы вторичных ионов со значениями, вычис ленными из соотношений (1.31) и (1.37), с очевидностью показы вает, что данная группа ионов появляется в результате упругого рассеяния ионов Cs+ отдельными атомами Мо.
Предельный угол рпред не зависит от Е 0 и ф и совпадает со значением, выведенным из соотношения (1.31) для Cs+ на Мо. Количество рассеянных в этом направлении вторичных ионов уменьшается с увеличением энергии первичных ионов.
Группа ионов, существенно не зависящая от энергии и обла дающая угловым распределением, близко совпадающим с функ цией cos0, в зависимости от энергии и угла падения первичных ионов ведет себя несколько иначе, чем группа ионов, рассеянных внутри предельного угла рассеяния рПред. Полагая, что происхож дение этой группы ионов связано с наличием на бомбардируемой поверхности некоторого покрытия, мы измеряли их угловое распре деление при различных значениях первичных ионных токов. Изме нение плотности тока первичных ионов осуществлялось не умень шением величины тока, а сокращением длительности импульса первичных ионов, которыми бомбардировалась мишень. Распре деление вторичных ионов по углам, измеренное при одинаковой частоте следования импульсов первичного ионного тока, но при различных длительностях импульса, показывает, что количество ионов, обладающих угловым распределением, близко совпадаю щим с cos0, слабо зависит от длительности импульса первичных ионов. Следовательно, катодное распыление материала мишени или загрязнение, создаваемое пучком первичных ионов, не явля ются причиной появления этих ионов.
Аналогичные измерения углового распределения были проведе ны при бомбардировке Ni-мишени ионами Rb+ и Cs+ с энергией 0,5—5 кэв. Поскольку соотношение масс сталкивающихся частиц отличается от случая Cs+ на Мо, в этом случае максимум углового распределения наблюдается при другом значении угла Рпред. Пре
