4.2. Взаимодействие ионов с веществомстатья

Работа с статьей


[1] Теплова Я. А., Чеченин Н. Г. 4.2. Взаимодействие ионов с веществом // Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики имени Д.В. Скобельцына. Годовой отчет за 2015 г. — НИИЯФ МГУ Москва, 2016. — С. 48–49. Исследована фрагментация материалов бортовой электроники под действием протонов космических лучей. В рамках предравновесной модели ядерных реакций по программам TALYS и EMPIRE-II-19 проведены расчеты характеристик фрагментации вольфрама и меди: сечения упругого и неупругого рассеяния протонов высоких энергий (30 – 240 МэВ), выход изотопов и изобар, их энергетические, зарядовые и массовые распределения, а также энергетические спектры ядер отдачи. Проведен сравнительный анализ результатов проведенного расчета с расчетами и экспериментальными данными других авторов. Предложен метод оценки характеристик неравновесного зарядового распределения и потерь энергии ионов в тонких пленках. Для ионов от бора до неона в диапазоне энергии от 1 кэВ/н до 10 Мэв/н получены сечения потери и захвата электронов. Это позволило проанализировать поведение неравновесных зарядовых распределений и среднего заряда в пучке ионов в зависимости от толщины мишени, а также оценить толщину, необходимую для формирования равновесного зарядового распределения. Для процессов взаимодействия быстрых ионов с твердым многокомпонентным веществом исследованы вклады в суммарные потери энергии ионов от различных неупругих процессов, включая процессы перезарядки. Обнаружено, что облучение ионами (30 кэВ Ar+) грани (111) синтетического алмаза и высокоориентированного пирографита (ВОПГ) при повышенных температурах (400оС) приводит к появлению проводящего слоя (графитовой фазы), сравнимого по глубине с проективным пробегом ионов и образованного в виде полосы с максимумом (по данным спектров комбинационного рассеяния), близким к положению G-пика графита при 1580 см-1 наряду с уменьшением на порядок пика алмаза при 1332 см-1. Удельное электросопротивление модифицированного слоя приходится на диапазон значений для графитовых и стеклоуглеродных материалов. На основании сравнения результатов анализа РЭМ-изображений, данных дифракции быстрых электронов на отражение и спектров комбинационного рассеяния исходной и облученной поверхностей стеклоуглерода марки СУ-2500 в диапазоне температур облучения от комнатной до 400оС установлено наличие трех типов ионно - индуцированных состояний поверхностного слоя. При температурах, близких к комнатной, наблюдается аморфизованное состояние, типичное при температурах, меньших температуры отжига радиационных нарушений и уровне радиационных нарушений > 50 сна, при температурах 140-250оС – нанокристаллическое и поликристаллическое при повышенных температурах. Экспериментально исследована эволюция поверхностного рельефа грани (001) ВОПГ марки УПВ-1Т в диапазоне температур облучения от комнатной до 400оС. Установлено, что игольчатый рельеф, развивающийся при повышенных температурах, приводит к двукратному увеличению коэффициента распыления по сравнению с распылением относительно гладкой поверхности с рельефом в виде ямок, образующихся при температурах ниже 150оС. Компьютерное моделирование показало, что наблюдаемый эффект уменьшается, когда радиус кривизны элементов топографии становится сравнимым с пробегом ионов. Разработана компьютерная программа (модификация программы OKSANA) для моделирования распыления высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) с учетом влияния поверхностного нано- и микрорельефа. Проведены расчеты распыления ВОПГ ионами Ar и N с энергией 15-30 кэВ при различных углах падения пучка на мишень. Получены абсолютные значения коэффициента распыления и пространственные распределения эмитированных частиц. Результаты моделирования позволили объяснить отличия коэффициентов распыления для гладкой и рельефной поверхности ВОПГ, наблюдавшиеся экспериментально. Накопление дейтерия радиационно - поврежденным вольфрамом, полученным при бомбардировке ионами (C и He) высокой энергии, при облучении потоком стационарной дейтериевой плазмы было исследовано методом ядер отдачи (МРЯО). При значениях повреждений поверхности (5-7 сна), обращенной к плазме, получены распределения концентрации дейтерия в поверхностном слое с максимумом 6-8 % aт. (на глубине 20-30 нм), а также близкие значения количества захваченного дейтерия от 1,65  1016 см-2 до 1.85 1016 см-2. Проведено исследование модификации поверхностей Si и Al2O3 в результате имплантации ионами Zn+ и O+ при комнатной температуре (RT) и после отжига при T=1000оС. Анализ экспериментальных и полученных в результате моделирования спектров резерфордовского обратного рассеяния (РОР) ионов Не+ показал наличие аморфизации при RT и значительное превышение предельной величины растворимости цинка в Si и Al2O3 при 1000оС, что свидетельствует о формировании образований наночастиц Zn и ZnO при термическом отжиге радиационных нарушений. На экспериментальной вакуумной камере UNIVEX – 350 проведены измерения коэффициентов трансмиссии электронов с энергиями до нескольких десятков кэВ через диэлектрические трубки. Измерен выход рентгеновского излучения, генерируемого при прохождении электронов через трубки. Полученные результаты указывают на возможность поворота пучка электронов на большие углы. Для решения этой проблемы изготовлен электростатический анализатор энергии электронов. В рамках программы ОКР Спектрометр корпускулярных излучений СКИФ-6 бортового гелиогеофизического аппаратурного комплекса ГГАК-Э для КА Электро-Л выполнены измерения эффективности регистрации электронов электростатическим анализатором в диапазоне от 50 эВ до 20 кэВ. Проведены расчеты влияния электронных повреждений при рассеянии излучения рентгеновского лазера на свободных электронах (РЛСЭ) на одиночные нанообъекты (вирусы, биологические макромолекулы) на качество дифракционного изображения. Эффект проверенна реальных частицах - аденовирусе химера размером в 30 нм. Уменьшение длительности импульса РЛСЭ от 10 до 1 фс уменьшает влияние электронных повреждений. Дальнейшее уменьшение длительности импульса до 100 аттосекунд и увеличение флюэнса не даёт преимуществ. Теория циркулярного и линейного дихроизма при фотоионизации атомов в двуцветном эксперименте (ВУВ излучение ЛСЭ и инфракрасное излучение оптического лазера), показала хорошее согласие с экспериментом по фотоионизации атомов гелия.

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть