Спектроскопія випромінювання вторинних частинок під дією пучка іонів аргону на метали та їх хімічні сполуки - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Спектроскопія випромінювання вторинних частинок під дією пучка іонів аргону на метали та їх хімічні сполукиСистематичне вивчення одного з цих процесів - емісії розпилених збуджених частинок з випромінюванням фотонів - що протікає при взаємодії пучка іонів із твердим тілом методом спектроскопії випромінювання вторинних частинок (СВВЧ) може дати важливу інформацію, зокрема, тому, що тільки в цих дослідженнях визначається як тип частинки, що відлітає, так і її збуджений стан. Також дослідження основних закономірностей утворення вторинних збуджених частинок може бути корисним при вирішенні питання про зарядовий стан частинок пучка при його проходженні через тверде тіло. Для досягнення поставленої мети було сформульовано та вирішено такі основні задачі: · дослідити спектральний склад випромінювання, що виникає при дії пучка іонів на матеріали з різним хімічним складом, для ідентифікації частинок, що залишають поверхню в збудженому стані; Предмет дослідження - основні характеристики СВВЧ (спектральний склад випромінювання, квантовий вихід випромінювання, заселеності рівнів збудження, оцінка швидкісного складу частинок, що відлітають у збудженому стані) при дії пучка іонів аргону на метали та їх хімічні сполуки. У роботі використані експериментальні методи спектроскопії випромінювання розпилених частинок при взаємодії пучка іонів середніх енергій з поверхнею твердого тіла, такі, як: · бомбардування поверхні твердого тіла виділеним по масах пучком іонів Ar , E=20 КЭВ з метою одержання випромінювання, яке випускається розпиленими збудженими частинками, що відлітають;Усі дослідження проводилися на експериментальній установці, яка складається з наступних основних вузлів: джерела іонів, електростатичної трьохелектродної лінзи, камери коректорів, магнітного мас - аналізатору, камери мішені, мішені, лінзи, яка фокусує випромінювання. Для використаної у роботі схеми збору випромінювання квантовий вихід визначався згідно формулі: , (1) де - ширина вхідної щілини, d - горизонтальна проекція пучка на поверхню мішені, ?=L"/L - коєфіціент збільшення зображення, L-відстань від ореола до лінзи, L"-відстань від лінзи до вхідної щілини монохроматора, - тілесний кут збору випромінювання, D-діаметр лінзи, - частина випромінювання ореола, зібрана лінзою, Kl=1/Sl-величина, зворотна спектральній чутливості системи, Іміш - струм, пучка іонів, що падали на мішень. У звязку з цим, у роботі було введено поняття ефективності збудження sj частинок до стану з енергією Ej одним падаючим іоном, що може бути визначено експериментально за допомогою співвідношення: , (2) де gj-статистична вага і Ej - енергія збудженого стану, Ajk-імовірність переходу j®k, tj-час життя j-го рівня. Ідентифікація спектрів випромінювання показала, що вони обумовлені спонтанним випромінюванням фотонів переважно збудженими атомами металу, що відлітають від поверхні, у випадку мішеней, що містять Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn і атомами і однозарядними іонами металу у випадку Ti і Cd, а також при бомбардуванні їх сполук. Для всіх емісій, що спостерігались, були визначені квантові виходи випромінювання збуджених частинок gjk, значення яких змінюються в межах від декількох одиниць на 10-7 фот/іон (для найбільш слабких ліній) до 5,3·10-4 фот/іон (для найдужчої лінії ?324,7 нм Cu І, сполуки CUCL2·2H2O).Таким чином, у дисертації вирішена задача, яка полягає у розширенні уявлень про головні процеси, що відбуваються при взаємодії пучка іонів з поверхнею металів і їх хімічних сполук, що лежать в основі способу модифікації і методу елементного спектрального аналізу пучками заряджених частинок. Основні висновки та результати проведених досліджень полягають у наступному: 1.Простежено залежність квантового виходу випромінювання збуджених атомів від ступеня заповнення d-оболонки атому металу, що надало можливість встановити, яким чином зміна електронної конфігурації атому металу, який досліджується, впливає на основні характеристики СВВЧ, а саме, число ліній спектру випромінювання відповідного елементу зменшується в міру заповнення 3d-оболонки, тому що зменшується число термів. Це дає можливість вважати, що при іонному бомбардуванні металевих сполук спостерігається додатковий (у порівнянні з металом) механізм утворення збуджених частинок, обумовлений розривом хімічних звязків. Показано, що розподіл непружної енергії зіткнення по станах збудження частинок, що відлітають від поверхні твердого тіла, відбувається в межах статистичного розподілу непружної енергії за можливими станами збудженої системи, що розпадається: тверде тіло - атом, що відлітає.

Основний зміст дисертації