Експериментальне дослідження особливостей автоіонізаційних процесів радіаційного Оже–ефекту та переходів Костера–Кроніга у L– та M–електронних оболонках атомів 3d– та 5d–елементів за спектрами рентгенівської емісії. Відносні інтенсивності спектрів.
Аннотация к работе
В першу чергу, це обумовлено практичними потребами подальшого підвищення точності методів рентгенівського флуоресцентного та електронно-зондового аналізу, що вимагає коректного виділення і врахування слабких рентгенівських емісійних ліній та смуг, які випромінюються при електронних переходах в атомах з декількома вакансіями у внутрішніх електронних оболонках (сателітні лінії). Присутність різних типів сателітів у спектрах рентгенівської К-, L-та М-емісії значно ускладнює інтерпретацію таких спектрів і потребує систематичних досліджень основних параметрів рентгенівських емісійних спектрів кратноіонізованих атомів. З іншого боку, спектри, що випромінюються атомами з декількома вакансіями у глибоких електронних оболонках, несуть суттєву інформацію про динаміку багатоелектронної взаємодії в атомі, механізми первинної іонізації атома бомбардуючими частинками та його подальшої автоіонізації, характер міжатомної взаємодії атома, що випромінює, з атомами найближчого оточення. В той же час, рентгенівські емісійні лінії М-серії важких елементів, зокрема 5d-елементів, мають досить складну природу, оскільки до 60% інтенсивності в них зумовлено радіаційними переходами в атомах з декількома вакансіями, що генеруються за рахунок чисельних каскадів КК-переходів у L-та M-підоболонках. Розробити модель опису інтенсивностей ліній рентгенівської Мб-емісії в атомах 5d-елементів, яка б враховувала найбільш важливі канали генерації та міграції вакансій в М-підоболонках і дозволяла б визначити відносну інтенсивність М5N-сателітів.Виявлено, що експериментальні значення відносних інтенсивностей спектрів К-ММ РОЕ 3d-елементів є досить суперечливими, а систематичні експериментальні дослідження структури та відносних інтенсивностей спектрів К-LM РОЕ зазначених елементів у літературі практично відсутні. Зроблено висновок про доцільність проведення систематичного експериментального дослідження відносних інтенсивностей рентгенівських емісійних спектрів К-ММ і K-LM РОЕ атомів 3d-елементів та їх порівняння з відомими теоретичними розрахунками, виконаними в одноелектронному наближені миттєвого збурення [1]. Огляд робіт по дослідженню рентгенівських емісійних М-спектрів атомів 5d-елементів показав, що в літературі не представлено загальної моделі опису інтенсивностей ліній рентгенівського емісійного М-спектру, яка б враховувала найбільш важливі процеси генерації та міграції вакансій в М-підоболонках і дозволяла б визначити відносні інтенсивності діаграмних та сателітних ліній М-спектру атомів зазначених елементів. Дослідження рентгенівських емісійних спектрів К-ММ і К-LM РОЕ атомів 3d-елементів Cr, Fe, Co, Ni, Cu та Lb-спектрів W виконувалося за допомогою брегівського спектрометра з плоским монокристалом кварцу у другому та, відповідно, у третьому порядку відбивання від площин при сцинтиляційній реєстрації рентгенівського випромінювання. Дослідження флуоресцентних Lв-спектрів 5d-елементів Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt та Мб-спектрів Au виконувалося за допомогою довгохвильового рентгенівського спектрографу ДРС-2.Вперше виконано систематичне експериментальне дослідження рентгенівських емісійних спектрів радіаційного К-ММ і К-LM Оже-ефекту в атомах 3d-елементів Cr, Fe, Co, Ni, Cu. Виявлено систематичне перевищення теоретичних значень відносних інтенсивностей радіаційного К-ММ і К-LM Оже-ефекту над експериментальними, що може бути зумовлене як неможливістю реєстрації К-M2,3M4,5, К-M4,5M4,5 та К-L2,3M4,5 радіаційних Оже-переходів, які накладаються на високоінтенсивні частини контурів Кв1,3-та Ка1,2-ліній відповідно, так і неврахуванням в одноелектронній моделі миттєвого збурення кореляційних ефектів при К-ММ і К-LM автоіонізації атомів 3d-елементів. Зроблено висновок, що одноелектронна модель миттєвого збурення в цілому задовільно описує явища радіаційного К-ММ і К-LM Оже-ефекту в атомах 3d-елементів. Запропоновано метод визначення парціальної ширини L1-рівня Г13М, повязаної з переходами Костера-Кроніга типу L1-L3M5, за експериментально визначеними відносними інтенсивностями ліній Lв-спектру 5d-елементів. Зростання парціальної ширини Г13М при збільшенні порядкового номеру елементу корелює зі зростанням кінетичної енергії ежектованого M5-електрона (у Pt - і M4 - електрона), що може свідчити про суттєво багатоелектронний характер L3M5-автоіонізації атома біля енергетичного порогу L1-L3M5 переходу Костера-Кроніга.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Вперше виконано систематичне експериментальне дослідження рентгенівських емісійних спектрів радіаційного К-ММ і К-LM Оже-ефекту в атомах 3d-елементів Cr, Fe, Co, Ni, Cu. Виявлено систематичне перевищення теоретичних значень відносних інтенсивностей радіаційного К-ММ і К-LM Оже-ефекту над експериментальними, що може бути зумовлене як неможливістю реєстрації К-M2,3M4,5, К-M4,5M4,5 та К-L2,3M4,5 радіаційних Оже- переходів, які накладаються на високоінтенсивні частини контурів Кв1,3- та Ка1,2-ліній відповідно, так і неврахуванням в одноелектронній моделі миттєвого збурення кореляційних ефектів при К-ММ і К-LM автоіонізації атомів 3d- елементів. Зроблено висновок, що одноелектронна модель миттєвого збурення в цілому задовільно описує явища радіаційного К-ММ і К-LM Оже-ефекту в атомах 3d-елементів.
Запропоновано метод визначення парціальної ширини L1- рівня Г13М, повязаної з переходами Костера-Кроніга типу L1-L3M5, за експериментально визначеними відносними інтенсивностями ліній Lв-спектру 5d-елементів. Виявлено, що парціальна ширина Г13М в ряду елементів W, Re, Os, Ir, Pt монотонно зростає, залишаючись (за винятком Ir) у (2.3ч1.3) рази меншою, ніж передбачає розрахунок, виконаний у наближенні “заморожених” орбіталей. Зростання парціальної ширини Г13М при збільшенні порядкового номеру елементу корелює зі зростанням кінетичної енергії ежектованого M5-електрона (у Pt - і M4 - електрона), що може свідчити про суттєво багатоелектронний характер L3M5-автоіонізації атома біля енергетичного порогу L1-L3M5 переходу Костера-Кроніга.
Вперше визначено відносні інтегральні перерізи іонізації L-підоболонок атомів W s2/s1 та s3/s1 при електронному бомбардуванні за експериментальними значеннями відносних інтенсивностей ліній Lb-спектру. Виявлено, що залежності відношень інтегральних перерізів іонізації L1-, L2- та L3- підоболонок W від енергії бомбардуючих електронів добре описуються у наближенні класичних бінарних співударів. Отримано значення числових параметрів у напівемпіричній формулі Бете, за яких досягається найкраще узгодження між експериментальними значеннями відношень s2/s1 та s3/s1 W та обчисленими за цією формулою.
Визначено відносні інтегральні перерізи фотоіонізації L- підоболонок атомів 5d- елементів W, Re, Os, Ir та Pt за експериментально визначеними відносними інтенсивностями ліній Lb-спектрів. Встановлено, що для коректного визначення відносних інтегральних перерізів фотоіонізації L- підоболонок атомів 5d-елементів, у яких переходи Костера-Кроніга типу L1-L3M5 енергетично дозволені (Z>73), необхідно попередньо експериментальним шляхом уточнювати значення природної ширини Г(L1) та виходів переходів Костера-Кроніга f12, f13.
Запропоновано модель опису інтенсивностей ліній рентгенівської Мб- емісії в атомах 5d-елементів, яка враховує найбільш важливі канали генерації та міграції вакансій в М- підоболонках. При використанні запропонованої моделі вперше проведено розрахунок відносної інтенсивності М5N-сателітів Au.
Вперше виконано експериментальне дослідження відносної інтенсивності М5N-сателітів Au при різних енергіях іонізуючих фотонів. Виявлено, що отримані експериментальні значення відносної інтенсивності М5N-сателітів Au узгоджуються з розрахованими за запропонованою в роботі моделлю.
Список литературы
1. Боровой Н.А., Ищенко Р.Н., Шияновський В.И. Парциальная ширина L1-уровня, связанная с переходом Костера-Кронига L1-L3M5 в атомах элементов W, Re, Os, Ir, Pt // Оптика и спектроскопия. - 2003. - Т. 95, № 4. - С. 566-570.
2. Боровий М.О., Іщенко Р.М. Напівемпіричне визначення відносних перерізів фотоіонізації L-підоболонок атомів елементів Hf, W, Re, Os, Ir та Pt // Вісник Київського університету. - Серія фіз.-мат. науки. - 2003. - № 4. - С. 363-369.
3. Borovoy M.O., Ischenko R.M., Shyyanovkyi V.I. Integral cross sections of ionization of L-subshells of tungsten atoms under electron bombardment near energetic threshold // Ukrainian journal of physics. - 2004. - V. 49, № 1. - P. 21-25.
4. Боровий М.О., Іщенко Р.М., Степаніщев М.Б. Особливості радіаційного К-ММ Оже-ефекту в 3d-металах Cr, Fe, Co, Ni та Cu // Вісник Київського університету. - Серія фіз.-мат. науки. - 2004. - № 3. - С. 369-375.
5. Borovoy M.O, Ischenko R.M., Shiyanovskiy V.I. Мб X-ray emission spectrum of multiionized Au atoms // Functional Materials. - 2006. - V. 13, № 1. - P. 150-153.
6. Боровий М.О., Іщенко Р.М., Степаніщев М.Б. Рентгенівські емісійні Мб- та Мв- спектри кратноіонізованих атомів Au // Вісник Київського університету. - Серія фіз. -мат. науки. - 2006. - № 2. - С. 361-369.
7. Ischenko R.M. X-ray emission high-resolution Lб1 and Lв2 spectra of Hf, Ta, W, Re and Os atoms // III International Young Scientists Conference of “Problems of Optics and High Technology Material Science SPO 2002”. Scientific works. - Kyiv, 2002. - P. 186.
8. Borovoy M.O., Ischenko R.M. High-resolution X-ray emission spectra of the radiative Auger effect in Cr, Fe, Co and Ni atoms // IV International Young Scientists Conference of “Problems of Optics and High Technology Material Science SPO 2003”. Scientific works. - Kyiv, 2003. - P.85.
9. Borovoy M.O., Ischenko R.M. Integral ionization cross sections of L-subshells of tungsten atoms // IV International Young Scientists Conference of “Problems of Optics and High Technology Material Science SPO 2003”. Scientific works. - Kyiv, 2003. - P. 90.
10. Borovoy M.O., Ischenko R.M. Ionization cross sections of L-subshells of heavy elements by electron impact and photoionization // 11th Young Scientists Conference on Astronomy and Space Physics. Abstracts. - Kyiv, 2004. - P. 61.
11. Borovoy M.O., Ischenko R.M., Stepanischev M.B. X-ray M-emission intensity of multiionized Au, Pb and Bi atoms by photoabsorption // V International Young Scientists Conference of “Problems of Optics and High Technology Material Science SPO 2004”. Scientific works. - Kyiv, 2004. - P. 122.
12. Borovoy N.A., Ischenko R.M., Shyanovskyi V.I. X-ray emission Lв- spectra of tungsten atoms under electron impact near the threshold // 20th International Conference X05: X-ray and Inner-Shell Processes. Abstracts. - Melbourne (Australia), 2005. - P. 175.
13. Borovoy N.A., Ischenko R.M. K-LM and K-LL radiative Auger effect in Cr, Fe, Co and Ni atoms // 20th International Conference X05: X-ray and Inner-Shell Processes. Abstracts. - Melbourne (Australia), 2005. - P. 186.
14. Borovoy N.A., Ischenko R.M. The ratios of L-subshells ionization cross sections of tungsten atoms under electron impact near-threshold // XXIV International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions ICPEAC 2005. Book of abstracts of contributed papers. - Rosario (Argentina), 2005. - V. 1. - P. 241.
15. Ischenko R.M., Borovoy M.O. Model of X-ray M-emission in atoms of heavy elements // 13th Open Young Scientists Conference on Astronomy and Space Physics. Abstracts. - Kyiv, 2006. - P. 142.