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

(рис. 8), состоял из подвижного ионного источника / с иммерсион­ ной' электростатической линзой. Интенсивность тока первичных попов варьировалась в области Ы 0_6— МО-9 А. Мишень 2 пред­ ставляла собой диск с d = 8— 10 мм из монокристаллического W, Mo, Si, Ge п сплавов W—Мо, Мо—Nb. Коллектором вторичных ионов служил никелевый цилиндр 3 с rf= 80 мм, на котором были вырезаны расположенные па одинаковом расстоянии друг от дру­ га 18 щелей размерами 1X10 мм. Угол между двумя щелями кол­ лектора равнялся 10°. Коллектор был окружен охранным цилинд­

ром 4, который также имел 18 щелей размерами 2X12 мм, про­ резанных против щелей на коллекторе.

За охранным цилиндром устанавливался неподвижный элек­ трод 5, с щелыо 6, составляющей с направлением нормали к плос­ кости мишени угол вылета 0= 50°. Вторичные ионы, движущиеся к этой щели, попадали на входную щель 7 электростатического анализатора 9, а прошедшие через остальные щели коллектора собирались малым коллектором 8, соединенным с основным кол­ лектором 3.

Анализатором вторичных ионов по энергиям служили цилинд­

37

Ионно-электронный умножитель И открытого типа с коэффи­ циентом усиления ~ 10s служил для усиления тока на выходе анализатора.

Источник ионов, охранный цилиндр и коллектор были жестко связаны между собой и могли вращаться вокруг оси вращения ми­ шени, которая лежала в плоскости среза мишени. Вращение ион­ ного источника вокруг мишени позволяло менять угол падения пучка первичных ионов.

Все электроды сепарирующей и фокусирующей части ионного источника с помощью гибких никелевых проволок соединялись с вводами отростка Г (которые не показаны на рис. 8), а накали­ ваемая спираль — с вводами отростка Е, причем печка ионного источника, а также сам источник были съемными. При необходи­ мости перезарядки новыми солями щелочных элементов печка отделялась от основной части источника, а после его зарядки солью заново укреплялась. Анализ по энергиям вторичных частиц, вылетающих под разными углами, осуществлялся с помощью спе­ циального приспособления (на рис. 8 мишеневая ножка прибора), ориентировавшего мишень.

Для исследования пространственного распределения вторичных ионов и изменения углового и энергетического распределения в за­ висимости от азимутального угла поворота мишени ср в митене­ вую ножку вмонтировано еще одно дополнительное устройство, позволяющее плавно вращать мишень вокруг оси перпендикулярно к плоскости среза ее (мишени). Изменение углов Ф, 0, ср (соответ­ ственно и р, поскольку р = я— (Ф + 0)) осуществлялось целиком извне с помощью магнитов, что позволяло следить за характером

ния вторичных ионов по энергиям, полученные в поле цилиндри­ ческого (или сферического) конденсатора (коллектора) с помощью задерживающего поля, не позволяют достаточно глубоко изучить природу взаимодействия атомных частиц с твердым телом. Кроме того, сам метод кривой задержки характеризуется низкой разре­ шающей способностью в обнаружении тонкой структуры энергети­ ческого распределения вторичных заряженных частиц. При ана­ лизе энергетических распределений вторичных частиц нанлучших результатов можно добиться с помощью электростатических ана­ лизаторов скоростей. Их применение дает возможность обнаружить тонкую структуру энергетического распределения ионов, рассеян­ ных монокристаллом [18, 332].

Конденсаторы, примененные нами в работе, имели следующие

38

Так как на ион (или электрон) действует центростремительная сила, то, как известно из механики, его секторная скорость со остается постоянной, т. е.

Поскольку — еЕ = mRQw~Q и R = R0 + г, то выражение (1.19) за­ писывается в виде формулы

Так как траектория оси близка к окружности, то в уравне­ нии (1.20) можно пренебречь всеми членами, содержащими г2,

г3, гг и т. д., и представить его в виде

Это уравнение простого гармонического колебания, так что рас­ стояние между обеими траекториями г = R — R0 изменяется си­

К аналогичному выводу при рассмотрении поведения траектории заряженных частиц в поле цилиндрического конденсатора други­ ми способами пришли и авторы работ [25, 196, 224].

Исходя из изложенного, мы выбрали именно 127-градусный ци­ линдрический конденсатор с радиусом равновесной кривизны в 55

и 100 мм.

Условие движения ускоренных заряженных частиц в поле ци­ линдрического конденсатора и выражение, связывающее ускоряю­ щее напряжение V0 с критическим V1{ между обкладками конден-

40

сатора, при котором заряженная частица движется по окружности с радиусом R0 = — ---- (см. уравнения (1.8) и (1.9), показано

нами при описании принципа работы ионных источников с откло­ няющим цилиндрическим и сферическим конденсаторами (см. §2

Тогда дисперсия конденсатора (анализатора) определяется выра­ жением

Отсюда следует, что если ширина выходной щели 127-градусного цилиндрического конденсатора равна Дг, то через эту щель могут пройти ионы (или электроны), скорости которых лежат в интер­

где Ди/с'о— разрешающая сила цилиндрического анализатора. Переходя от скорости к энергиям частицы, можно определить дис­ персию Ar/AE = RolE и разрешающую силу анализатора

41