Файл: Арифов У.А. Угловые закономерности взаимодействия атомных частиц с твердым телом.pdf

. А. Д. Цендин [220] рассмотрел в диффузионном приближении прохождение пучка легких атомов (ионов) средней энергии через аморфные пленки, состоящие из тяжелых элементов, считая, что при прохождении пучка легких атомов через вещество с большим атомным номером время релаксации по импульсу значительно меньше времени релаксации по энергии. Это означает, что в до­ статочно толстой пленке частица большую часть времени движется хаотически, и следовательно, применимо представление о диффу­ зии [343]. Было решено кинетическое уравнение для налетающих частиц путем разложения его по полиномам Лежандра:

^ = 5н ( Я + 5 у(/) = ^ г , I*); (V.10)

здесь (х — косинус угла между направлениями скорости и осью, z; q(z, v, р.) —■ функция источника; S y и S„ — интегралы упругих и нёупругих соударений соответственно.

Найдено выражение для углового и энергетического распреде­ лений частиц, прошедших через достаточно толстую аморфную пленку. При этом были использованы выражения для сечений уп­

теряется главным образом при упругих соударениях, А. Д. Цендин вывел выражение для коэффициента прохождения

Результаты расчета по формуле (V. 11) сравнивались с экспе­ риментальными данными [142] (NaH— bAg, Au). Оказалось, что, несмотря на большое число пренебрежений, сделанных при выво­ де формулы (V. 11), согласие удовлетворительно.

А. М. Маркус и А. Л. Файштейн [151] изучали эффект каналиро* вания протонов с энергией 130— 180 кэв в монокристаллических пленках меди с целью контроля монокристалличности и уточнения ориентаций последних. Пленки меди, как обычно, выращивались из паровой фазы в вакууме ~10~6 тор методом эпитаксиального ро;ста на плоскости (100) монокристалла NaCl, подогретого до тем­ пературы 320°С.

' Коллимированный пучок протонов диаметром 1 мм падал на плёнку, укрепленную на гониометрической головке, обеспечиваю­ щей поворот пленки вокруг нормали к ее плоскости на (азиму­ тальный) угол ср 0—360° и наклон нормали относительно направ­ ления пучка на угол Ф = ±60°. Для уточнения ориентации полу^

196

ченных пленок снимались зависимости тока прошедших протонов /пор от угла ср при различных значениях угла Ф.

Измеренные зависимости / Пор(ф) показали наличие эффекта каналирования, что свидетельствовало о монокристалличности пленок. По виду кривых / Ппр(ф) можно было качественно судить о степени совершенства структуры последних. Наиболее откры­ тые каналы были обнаружены при Ф = 45°, что совпадало с распо­ ложением наиболее плотно упакованных направлений [ПО] ; в г. ц. к. решетке относительно направления [100]. Расположение каналов, наблюдавшееся при Ф = 35 и 55°, также хорошо согласо­ вывалось с расположением и степенью открытости каналов [112], [111] и плоскостных каналов (100), (110) относительно направле­ ния [100].

Е. М. Заруцкий и Г. Э. Абрамов [114] изучали прохождения щелочных ионов Li+ и Na+ через тонкие пленки Си при непрерыв­ ном увеличении их толщины. В приборе за пленкой размещалась молибденовая нить накала с медной навеской, при испарении ко­ торой увеличивалась толщина пленки. Конечная толщина пленки определялась по убыли веса распыляемой меди.

Сравнение зависимостей пробег — энергия показало, что глу­ бина проникновения ионов в пленке в процессе образования их структуры оказалась выше, чем у пленок, полученных заранее. Граничная толщина прострела, соответствующая кривой пробегэнергия, измеренная в процессе формирования пленки, была боль­ ше граничной толщины в случае заранее полученной пленки.

Ш. А. Абляев и Н. X. Джемидев [1] с помощью электростатиче­ ского анализатора исследовали энергетическое распределение электронов, выбитых ионами и электронами при прохождении че­

ронов. Ширина энергетического распределения зависела от мате­ риала пленки, т. е. в случае пленки из хлористого калия она наибо­ лее узкая, а в случае никеля — широкая. Число вторичных элект­

Авторы [49] с помощью электростатического анализатора так­ же исследовали вторичные эмиссии ионов и электронов при про­ хождении ионов Li+ через монокристалл Си. В этом случае при­ бор был дополнен гониометрическим устройством, что позволило изменить угол падения пучка ионов Ф от —30 до +60°, создать азимутальное вращение ф и изменить угол детектирования (рас­ сеяния) |3. Мишенью служили тонкие монокристаллические пленки Си, полученные вакуумным испарением на кристаллах с ориента-. цией плоскости [100].

197

фическими направлениями [011]. Кривые электронной эмиссии

мум, а при малых энергиях (£0<9 кэв) они по характеру совпа­

исследований углового и энергетического распределений ионов, прошедших через тонкие пленки. В существующих работах в ос­ новном изучался коэффициент прохождения в зависимости от энергии первичных ионов и толщины простреливаемой пленки. В работах [94, 95, 113, 116] для нахождения соотношения пробег — энергия анализировалось энергетическое распределение ионов, од­

в основном на электронном газе металла.

Изучалась лишь зависимость энергетического распределения от энергии и толщины пленки, а угловая зависимость этих распреде­ лений не рассматривалась вовсе. Мало исследованы также угло­ вые распределения ионов, прошедших через монокристаллические пленки. Такие исследования позволят выяснить природу торможе­ ния заряженных частиц в твердых телах и помогут разработать метод изучения структуры твердого тела, конкурирующий с мето­ дом рентгеноструктурного анализа.

В настоящее время весьма важно изучение характера тормо­ жения заряженных (или атомных) частиц внутри вещества, так как результаты определения тормозной способности вещества, ее связи со скоростью (энергией) и сортом частицы, с параметрами кристал­ лической решетки и т. д. необходимы для установления энергии ионов в высокотемпературной плазме.

■ Изучая угловые закономерности прохождения тяжелых ионов йерез тонкие пленки, мы ставили перед собой следующие вопросы.

1.Угловое и энергетическое распределения ионов, прошедших через тонкие поли- и монокристаллические пленки металлов.

2.Влияние энергии, угла падения и массы бомбардирующих ионов на характер углового и энергетического распределений про­

шедших ионов.

198

3.Эффект каналирования налетающих ионов в кристалличе

исследование угловой зависимости энергетических распределений ионов, прошедших через тонкие фольги металлов, изображен на рис. 79. Там же схематически показаны основные детали прибора, состоящие из следующих частей: 1 •— ионный источник со сфери­ ческим отклоняющим конденсатором 2 (угол раствора 67°) и им­ мерсионной линзой 3. Устройство и принцип работы источника такие же, как у ионного источника, описанного в §2 гл. I. Источ­ ник установлен против вытягивающего устройства пучка 4 с по­ мощью молибденовых вводов и находится в правой шаровой части прибора. Печка ионного источника 5 вместе с вытягивающей во­ ронкой 6 и коробкой источника 7 сделана съемной с отклоняющей и фокусирующей частей источника. Если необходимо получить ионный пучок другого сорта или снова зарядить печку солью t o f o же сорта, ее можно легко отделить от основной части источника.

Расстояние от последней диафрагмы ионного источника до вы­ тягивающего устройства 4 составляло 40—50 мм, что давало воз­ можность ускорить пучок ионов в этом промежутке до 50 кэв с помощью высоковольтного выпрямителя типа ВС-50-50, MP3. Вы­ тягивающее устройство представляло собой никелевый цилиндр с d = 4 5 и 1 = 250 мм, который имел пластинки 8 для отклонения пучка в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. С помощью этих отклоняющих пластинок достигалась высокая коллимированность пучка на поверхность мишени.

Мишенью 9 служили тонкие поли- и монокристаллические фоль-

О *

ги из Си, Al, Ag т о л щ и н о й от 150 до 1000 А, полученные путем тер­ мического испарения в вакууме. Тонкая фольга определенной тол­ щины, поднятая из раствора на медной мелкоструктурной сетке, устанавливалась в молибденовую шайбу диаметром 12 мм. Подго­ товленная таким образом молибденовая шайба с фольгой поме­ щалась в другую медную шайбу, прикрепленную к оси мишеневой ножки прибора 10 (рис. 79 а). Медная шайба прикреплялась к мишеневой ножке таким образом, чтобы мнимая ось ножки лежала на плоскости фольги (пленки). Вращение мишени и соответственно изменение ее ориентации относительно пучка первичных ионов осуществлялось с помощью специального устройства, вмонтиро­ ванного в мишеневую ножку и вращавшего ось под действием внешнего магнита 11 или мотора dcd-2A. Нижний конец оси мишене­ вой ножки лежал в изолированном гнезде, что давало возможность точно установить и вращать мишень (молибденовую шайбу с тон­

199