Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов
Экспериментально исследованы энергетические распределения электронов в диапазоне 0…100 эВ, индуцированные ионами H+ с энергией 1…2,25 МэВ. Мишенями служили фольги из серебра и титана, а также массивный образец нержавеющей стали. Распределения хорошо аппроксимируются степенными функциями на двух учас...
Saved in:
| Date: | 2010 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17359 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов / В.П. Журенко, С.И. Кононенко, О.В. Калантарьян, Ж.С. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 330-334. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860250362871545856 |
|---|---|
| author | Журенко, В.П. Кононенко, С.И. Калантарьян, О.В. Кононенко, Ж.С. |
| author_facet | Журенко, В.П. Кононенко, С.И. Калантарьян, О.В. Кононенко, Ж.С. |
| citation_txt | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов / В.П. Журенко, С.И. Кононенко, О.В. Калантарьян, Ж.С. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 330-334. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Экспериментально исследованы энергетические распределения электронов в диапазоне 0…100 эВ, индуцированные ионами H+ с энергией 1…2,25 МэВ. Мишенями служили фольги из серебра и титана, а также массивный образец нержавеющей стали. Распределения хорошо аппроксимируются степенными функциями на двух участках с точкой перегиба в области 20…35 эВ. Выявлены зависимости показателей степени и средней энергии электронов в распределениях от удельных ионизационных потерь энергии ионом. Эти изменения связываются с влиянием плазмонной ионизации атомов вещества и возможным установлением «универсальной функции» распределения высокоэнергетичных электронов, показатель степени которой не зависит от структуры и мощности источника и стока.
Експериментально досліджені енергетичні розподіли електронів в діапазоні 0…100 еВ, що індуковані іонами H+ з енергією 1…2,25 МеВ. Як мішені використовувалися фольги з срібла та титану, а також масивний зразок з нержавіючої сталі. Розподіли добре апроксимуються степеневими функціями на двох інтервалах з точкою перегину близько 20…35 еВ. Виявлено залежності показників степеня і середньої енергії електронів в розподілі від питомих іонізаційних втрат іона. Ці зміни пов’язуються з впливом плазмонної іонізації атомів речовини і можливим формуванням «універсальної» функції розподілу високо енергетичних електронів, показник степеня якої не залежить від структури і потужності джерела і стоку.
Energy distributions of electrons induced by 1…2,25 MeV H+ ions have been experimentally studied for 0…100 eV energy interval. The targets were foils of silver, titanium and bulk specimen made from stainless steel. The distributions are approximated with high accuracy by power-law functions with two energy intervals and flex point near 20…35 eV. The dependences of power indexes and average energy of electrons in the distributions on specific ionization loss of ions have been found. Influence of atom ionization by plasmons and possible formation of «universal» distribution function of high energy electrons (power index of function has no dependence on structure and power of source and sink) are the reasons for these dependences.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:42:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
_______________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2010. № 4.
Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (7), с.330-334. 330
УДК 533.9
ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ
ЭЛЕКТРОНОВ ВТОРИЧНОЙ ЭМИССИИ, ИНДУЦИРОВАННОЙ
ИОНАМИ H+ ИЗ МЕТАЛЛОВ
В.П. Журенко, С.И. Кононенко, О.В. Калантарьян, Ж.С. Кононенко
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина,
Харьков, Украинa
E-mail: kononenko@univer.kharkov.ua
Экспериментально исследованы энергетические распределения электронов в диапазоне 0…100 эВ, инду-
цированные ионами H+ с энергией 1…2,25 МэВ. Мишенями служили фольги из серебра и титана, а также
массивный образец нержавеющей стали. Распределения хорошо аппроксимируются степенными функциями
на двух участках с точкой перегиба в области 20…35 эВ. Выявлены зависимости показателей степени и
средней энергии электронов в распределениях от удельных ионизационных потерь энергии ионом. Эти из-
менения связываются с влиянием плазмонной ионизации атомов вещества и возможным установлением
«универсальной функции» распределения высокоэнергетичных электронов, показатель степени которой не
зависит от структуры и мощности источника и стока.
1. ВВЕДЕНИЕ
Эмиссия электронов из твердого тела при бом-
бардировке ионами − фундаментальный эффект
взаимодействия иона с поверхностью. Электроны,
вышедшие с поверхности материала, несут инфор-
мацию о процессах, происходящих внутри твердого
тела. Расширение областей применения ионных
пучков мегаэлектронвольтных энергий в науке и
технике требует более детального представления о
процессах, происходящих на поверхности и в объе-
ме твердого тела при ионной бомбардировке.
В течение последних лет была проведена боль-
шая работа, направленная на исследование ионно-
индуцированной эмиссии нейтральных и заряжен-
ных атомов и молекул, значительно проясняющая
суть физических процессов, происходящих на эмит-
тирующей поверхности. Вопросы, связанные с ион-
но-электронной эмиссией, изучены фрагментарно, и
отсутствует понимание ряда качественных эффек-
тов, происходящих при ионной бомбардировке. Это
утверждение особенно справедливо по отношению к
экспериментальному и теоретическому аспектам так
называемой кинетической вторичной ионно-
электронной эмиссии (ВИЭЭ). Экспериментальные
исследования кинетической эмиссии, предпринятые
рядом авторов [1-3], касаются, в основном, измере-
ний коэффициентов вторичной эмиссии γ (количе-
ства вторичных электронов, приходящихся на один
падающий ион) для различных пар ион-мишень.
Значительный интерес к изучению энергетиче-
ских спектров ионно-электронной эмиссии обуслов-
лен тем, что форма и структура таких спектров яв-
ляется значительно более информативной характе-
ристикой, чем обычно измеряемые коэффициенты.
В ряде экспериментальных работ показано, что
электроны, выбитые из металла ионами, распределе-
ны по энергиям по степенному закону [4, 5]. Авторы
работы [6] указывают, что в области энергий эмитти-
руемых электронов свыше 50 эВ энергетическое рас-
пределение может быть апроксимировано степенным
законом N(E)∼E-s , где Ε − энергия вторичных элек-
тронов, s − показатель степени, принимающий значе-
ния от 1,5 до 3,0 для различных пар ион-мишень и
различных энергий первичного пучка. Авторы [6]
использовали нормировку N(E) на электронный вы-
ход γ, т.е. ∫ Ν(Ε)dE=γ. Отмечается следующий факт:
для легких ионов (Η1
+, Ηe+) показатель степени s
зависит от энергии ионов таким образом, что при
росте энергии первичного пучка относительная доля
вторичных электронов (с Ε>50 эВ) также увеличива-
ется. Используя в экспериментах пучки протонов с
энергиями около 1 МэВ, авторы работы [7] обраща-
ют внимание на кусочно-степенную структуру энер-
гетических спектров, т.е. функция распределения
вторичных электронов имеет степенную асимптоти-
ку с различными показателями степени в различных
энергетических интервалах.
Теоретические исследования неравновесной
плазмы и плазмоподобных систем показали, что в
таких условиях возможно формирование степенных
функций распределения частиц [8]. Степенные реше-
ния кинетических уравнений как Больцмана, так и
Ландау впервые были найдены в работах [9]. Техни-
ческим средством для решения уравнений Больцмана
были либо использование преобразований, основан-
ных на свойствах симметрии интеграла столкнове-
ний, либо прямые вычисления интеграла столкнове-
ний для степенных функций распределения.
Детальное рассмотрение процессов, происходя-
щих в треке высокоэнергетичного иона, движущегося
в плазме металла, показало, что ситуация близка к
теоретически рассмотренному случаю неравновесных
стационарных распределений электронов с удовле-
творением критериев, приведенных в [10]. В случае,
когда взаиморасположение источника и стока, а так-
же их интенсивности удовлетворяют условиям, при
которых для чисел заполнения ns выполнено неравен-
ство ns(3pF)>>10-3 , неравновесное распределение
электронов близко к универсальному [11]. Условие
универсальности строго выполняется не во всех экс-
периментальных случаях. Чаще всего наблюдается
зависимость показателей степени неравновесных
распределений от мощности источника частиц [10].
В связи с этим целесообразно выяснить влияние
различных факторов на структуру и показатель сте-
пени неравновесной функции распределения элек-
тронов на различных энергетических интервалах.
Изучение неравновесных распределений элек-
тронов по энергии в твердом теле при прохождении
быстрых ионов невозможно без выяснения меха-
низмов диссипации энергии движущейся заряжен-
ной частицей при взаимодействии с веществом. Су-
ществуют два основных канала диссипации энергии.
В случае движения быстрого нерелятивистского
иона в веществе может происходить возбуждение
плазмонов [12-14]. Другим каналом может являться
передача энергии отдельным электронам при столк-
новении, что приводит к ионизации атомов. В свою
очередь, распространяющиеся в веществе плазмоны
также могут приводить к ионизации атомов в полях
плазменных колебаний и созданию неравновесных
электронов. Оба канала вносят свой вклад в форми-
рование неравновесного распределения электронов.
Целью работы было изучение вторичной элек-
тронной эмиссии на отражение из ряда металлов,
индуцированной пучком быстрых ионов H+ в диапа-
зоне энергий 1…2,25 МэВ. В работе анализируется
влияние мощности источника (удельных ионизаци-
онных потерь энергии ионов) на особенности энер-
гетических распределений электронов эмиссии.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Эксперименты проводились с пучками ионов H+
на электростатическом ускорителя Ван-де-Граафа
(ННЦ ХФТИ). Измерения энергетических распреде-
лений электронов кинетической ВИЭЭ проводились
для энергий бомбардирующих ионов от 1,00 до
2,25 МэВ с шагом 0,25 МэВ. Экспериментальная
установка более подробно описана в нашей работе
[15]. В качестве мишеней использовались фольги из
Ag и Ti, а также массивный образец нержавеющей
стали 12Х18Н10Т. Диаметр каждой мишени состав-
лял 10 мм, а диаметр пучка на мишени - 3 мм. Пучок
ионов, сколлимированный с помощью системы
диафрагм, падал на мишень и вызывал с ее поверх-
ности ВИЭЭ на отражение. Плоскость мишени была
перпендикулярна оси пучка. Плотность ионного
тока на мишени была не выше, чем 30 мкА/см2.
Давление остаточных газов в вакуумной камере не
превышало 10-4 Па.
Электроны, эмиттированные с поверхности ми-
шени, собирались на сферическом электростатиче-
ском энергоанализаторе, состоящем из двух полусфер
с радиусом 100 мм. Мишень на держателе помеща-
лась в центре энергоанализатора. Тормозящее элек-
трическое поле создавалось между мишенью и двумя
полусферами. Энергетические распределения изме-
рялись в интервале от 0 до 100 эВ с шагом в 1 эВ.
Поскольку радиус энергоанализатора значительно
превышал диаметр пучка на мишени, то распределе-
ние поля было близко к сферическому. Распределе-
ния электронов ВИЭЭ по энергии были получены
путем дифференцирования кривых задержки.
Для калибровки измерительной системы за зад-
ней полусферой располагался цилиндр Фарадея,
позволяющий непосредственно регистрировать ток
пучка ионов при выведенной из-под пучка мишени.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенные экспериментальные исследования
энергетических распределений ВИЭЭ показывают,
что для всех начальных энергий H+ распределения
электронов в интервале энергий от 5 до 100 эВ име-
ют неравновесный характер и хорошо аппроксими-
руются степенными функциями вида: f(E) = A⋅E-s,
где A — константа, s — показатель степени. Типич-
ное распределение, формируемое в Ti при прохож-
дении пучка H+ с энергией 1,25 МэВ, представлено в
двойном логарифмическом масштабе на Рис.1. Как
видно из рисунка, распределение имеет кусочно-
степенной характер. На экспериментальной кривой
наблюдаются два линейных участка в интервалах
энергий электронов 5…30 эВ и 30…100 эВ, которым
соответствуют различные показатели степени
s1 = 3,3 и s2 = 2,6. Кусочно-степенной характер рас-
пределений с точкой перегиба, варьирующейся в
диапазоне от 20 до 35 эВ, наблюдался для всех ис-
следованных металлов и энергий ионов. На Рис.1
также показана средняя энергия электронов Eср в
распределении, которая вычислялась как [16]
( )
.
( )
Ef E EdE
Eср
f E EdE
∫
=
∫
(1)
0.1
1
10
Eср 100 EF+ϕ+eU, эВ
1.0
s2
s1
точка перегиба
lg
(d
I/d
U
)
lg(U+E
F
+ϕ) 2.0
Рис.1. Типичное распределение, формируемое в Ti
при прохождении пучка H+ с энергией 1,25 МэВ,
представленное в двойном логарифмическом
масштабе
Наряду с механизмом образования электронов за
счет ионизации атомов вещества движущимся быст-
рым ионом в парных соударениях, заметную роль
может играть рождение неравновесных электронов
за счет ионизации в полях плазменных колебаний
[12]. Существование такого дополнительного ис-
точника неравновесных электронов может прояв-
ляться на формируемом распределении. Кусочно-
степенная зависимость энергетических распределе-
ний неравновесных электронов в металлах, а имен-
но, наличие двух интервалов может быть связано, по
нашему мнению, с двумя различными механизмами
передачи энергии движущимся быстрым ионом
электронной подсистеме: 1) возбуждением плазмо-
нов с последующей ионизацией атомов вещества в
полях коллективных плазменных колебаний; 2) не-
упругими столкновениями, приводящими к непо-
средственной ионизации.
331
400 500 600 700 800 900 1000 1100
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
4.2
s 1
dE/dx, MэВ/см
Ti
нержавеющая сталь
а
400 500 600 700 800 900 1000 1100
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
s 2
dE/dx, MэВ/см
Ti
нержавеющая сталь
б
Рис.2. Зависимости показателей степени функции
распределения в различных энергетических
интервалах s1 (а) и s2.(б) от удельных
ионизационных потерь иона в веществе
Теоретическое рассмотрение кильватерных волн
пространственного заряда при движении быстрого
иона в веществе показало, что потери энергии иона
в канале зависят от скорости движения частицы как
ΔEk / ΔE = ln (v / 10v0) / 2ln (v / v0), (2)
где ΔEk – потери энергии на возбуждение колебаний
кильватерной плотности заряда, ΔE – полные потери
энергии быстрой заряженной частицы в твердотель-
ной плазме, v0 - скорость электрона в основном со-
стоянии атома водорода.
Проведенная математическая обработка экспе-
риментально полученных спектров вторичной эмис-
сии по методике, подробно описанной в [10], позво-
лила рассчитать показатели степени функции рас-
пределения в различных энергетических интервалах
s1 и s2. Полученные результаты приведены на Рис.2.
Как видно из приведенного рисунка, абсолютная
величина показателя степени для медленных элек-
тронов s1 растет по мере увеличение удельных иони-
зационных потерь иона. Представленная кривая мо-
жет быть аппроксимирована линейной зависимо-
стью. Показатель степени s2 практически не изменя-
ется в исследуемом диапазоне.
Согласно формуле Бета-Блоха,
-dE/dx = (4πZ1
2e4 / mv2)Z2N ln(2mv2 / I), (3)
(m – масса электрона, Z1 – заряд налетающего иона,
Z2 – заряд атомов тормозящей среды, N – плотность
атомов мишени, I – средний потенциал возбуждения
атомов тормозящей среды, v – скорость иона), в об-
ласти высоких энергий налетающих частиц иониза-
ционные потери уменьшаются как v-2. Относитель-
ная доля потерь энергии на возбуждение кильватер-
ной плотности заряда, согласно формуле (2), также
уменьшается со скоростью иона, что и приводит к
уменьшению эффективности «плазмонного» меха-
низма создания вторичных электронов. В экспери-
ментальных результатах это проявляется как отно-
сительное увеличение доли медленных электронов,
рожденных в далеких соударениях быстрого иона с
атомами вещества (см. Рис.3).
Отмеченная зависимость показателя степени сви-
детельствует о том, что количество электронов с
энергиями большими, чем энергия объемного плаз-
мона, возрастает для больших скоростей иона. Пред-
положительно, происходит перераспределение по-
терь энергии между каналами диссипации, в резуль-
тате которого плазмонный механизм становится ме-
нее эффективным по сравнению с механизмом потерь
энергии в непосредственных соударениях. Авторами
работы [17] было теоретически показано, что при
увеличении энергии налетающей частицы относи-
тельная роль механизмов возбуждения связанных
электронов в непосредственных соударениях и за
счет оже-процессов (электроны внутренних оболо-
чек) возрастает по сравнению с механизмами возбу-
ждения электронов проводимости в результате рас-
пада объемных плазмонов, генерируемых налетаю-
щей частицей. Отмеченная тенденция согласуется с
нашими предположениями об уменьшении относи-
тельного вклада плазмонного механизма в создание
неравновесных электронов с ростом скорости иона.
Показатель степени на втором энергетическом
интервале слабо зависит от удельных ионизацион-
ных потерь иона (мощности источника) (см.
Рис.2,б). Эта ситуация более соответствует случаю
универсальности неравновесного распределения,
введенному в работах [11].
Наблюдаемые зависимости показателей степени
от удельных ионизационных потерь иона приводят к
тому, что в энергетическом распределении происхо-
дит изменение соотношения между низкоэнергетич-
ными и высокоэнергетичными электронами (услов-
ное разделение электронов в распределении введено
лишь для акцентирования изменения формы распре-
деления с изменением удельных ионизационных по-
терь иона). Эта тенденция особенно хорошо проявля-
ется на средней энергии электронов в распределении
(Рис.3). При увеличении удельных энергетических
потерь иона средняя энергия электронов в распреде-
лении смещается в сторону меньших значений. Эти
результаты находятся в согласии с данными других
авторов. Например, в работе [5] указывается на зави-
симость показателя степени прямых, которыми ап-
проксимируют энергетические распределения ВИЭЭ
на отражение в области энергий электронов
50…200 эВ, от энергии в случае легких ионов. Про-
анализировав результаты для целого ряда образцов,
они пришли к выводу, что с увеличением энергии
возрастает относительная доля вторичных электро-
нов с энергиями выше 50 эВ. С ростом энергии ио-
нов в диапазоне от 75 до 900 кэВ наблюдалось уве-
личение средней энергии электронов в низкоэнерге-
тическом спектре (0…200 эВ) ВИЭЭ для мишени из
золота, что совпадает с нашими результатами.
332
400 500 600 700 800 900 1000 1100
16
17
18
19
20
, э
В
dE/dx, MэВ/см
нержавеющая сталь
Ti
E с
р
Рис.3. Зависимость средней энергии
в распределении электронов для титанаот
удельных ионизационных потерь иона в веществе
Поскольку спектр имеет кусочно-степенную
структуру с различными показателями степени на
различных энергетических интервалах, нами была
введена условная точка перегиба (см. Рис.1), т.е.
область энергий на спектре, где происходит резкое
изменение показателя степени. На Рис.4 представ-
лена зависимость точки перегиба для титановой
мишени от удельных ионизационных потерь прото-
нов в веществе. Поведение точки перегиба хорошо
укладывается в общую схему влияния удельных
ионизационных потерь на особенности функций
распределения электронов вторичной эмиссии.
350 400 450 500 550 600 650 700
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
то
чк
а
пе
ре
ги
ба
, э
В
dE/dx, MэВ/см
Рис.4. Зависимость положения точки перегиба
кусочно-степенной функции распределения
электронов для титана от удельных ионизационных
потерь иона в веществе
ВЫВОДЫ
Экспериментально измерены энергетические
распределения электронов вторичной ионно-
электронной эмиссии на отражение при облучении
некоторых металлов пучком быстрых ионов водоро-
да и проанализирована их функциональная зависи-
мость. Установлен кусочно-степенной характер рас-
пределений в интервале энергий электронов от 5 до
100 эВ, а именно, установлены два энергетических
интервала с отличающимися показателями степени
и так называемой точкой перегиба в области
20…35 эВ.
Выявлены зависимости показателя степени на
первом энергетическом интервале и средней энер-
гии электронов в распределениях от энергии иона.
Эта зависимость показателя степени для металлов
показывает, что при увеличении удельных иониза-
ционных потерь иона в энергетическом распределе-
нии происходит изменение соотношения между
низкоэнергетичными и высокоэнергетичными элек-
тронами. При этом средняя энергия электронов в
распределении изменяется.
Указанное выше изменение связывается с
уменьшающимся с ростом удельных ионизацион-
ных потерь влиянием плазмонной ионизации атомов
вещества и возможным установлением универсаль-
ной функции распределения высокоэнергетичных
электронов, показатель степени которой не зависит
от структуры и мощности источника и стока.
В заключение, авторы считают своим приятным
долгом поблагодарить Карася В.И. за постоянное
внимание к работе и плодотворное обсуждение по-
лученных результатов. Кроме того, авторы выража-
ют благодарность коллективу обслуживающего пер-
сонала ускорителя ВГ-5 ННЦ ХФТИ, а также сту-
дентам Н. Сидоренко, О. Болотову, Ю. Москвити-
ной за участие в математической обработке экспе-
риментального материала.
ЛИТЕРАТУРА
1. H. Rothard, M. Jung, J.-P. Grandin, B. Gervais,
M. Caron, A. Billebaud, A. Clouvas, R. Wunsch,
C. Thierfelder, K.O. Groeneveld. Heavy ion track
potentials in solids probed by electron yield meas-
urements // Nucl. Instr. and Meth. B. 1997. v.125,
p.35-40.
2. H. Rothard. Electron ejection from solids by heavy
ions at high energies (1-100 MeV/ u) // Nucl. Instr.
and Meth. B. 1998, v.146, p.1-10.
3. Neugebauer, R. Wuensch, T. Jalowy, K.O. Groene-
veld, H. Rothard, A. Clouvas, C. Potiriadis. Secon-
dary electron emission near the electronic stopping
power maximum // Phys. Rev. B. 1999, v.59,
p.11113-11116.
4. Е.Н. Батракин, С.И. Кононенко, В.И. Муратов.
Об экспериментальном исследовании вторичной
электронной эмиссии, индуцированной α-
частицами из медной пленки // УФЖ. 1985, т.30,
№8, с.1185-1186.
5. D. Hasselkamp. Secondary emission of electrons by
ion impact on surfaces // Comments At. Mol. Phys.
1988, v.21, p.241-255.
6. D. Hasselkamp, S. Hippler, A. Scharmann. Ion-
induced secondary electron spectra from clean metal
surfaces // Nucl. Instr. and Meth. B. 1987, v.18,
p.561-565.
7. Е.Н. Батракин, И.И Залюбовский, В.И Карась,
С.И. Кононенко, В.Н. Мельник, С.С. Моисеев,
В.И. Муратов. Исследование вторичной эмиссии
из тонких пленок Al, Cu, Be, индуцированной
пучком протонов 1 МэВ // ЖЭТФ. 1985, т.89,
№ 3(9), с.1098-1100.
8. В.И. Карась, С.С. Моисеев, В.Е. Новиков. Нерав-
новесные стационарные распределения частиц в
твердотельной плазме // ЖЭТФ. 1976, т.71,
№4(10), с.1421-1433.
9. А.В. Кац, В.М. Конторович, С.С. Моисеев,
В.Е. Новиков. Степенные решения кинетическо-
го уравнения Больцмана, описывающие распре-
333
деления частиц с потоками по спектру // Письма
в ЖЭТФ. 1975, т.21, №1, с.13-16.
10. В.М. Балебанов, В.И. Карась, И.В. Карась и др.
Неравновесные стационарные распределения
электронов с потоком по спектру в твердотель-
ной плазме и их использование // Физика плазмы.
1998, т.24, №9, с.789-807.
11. В.И. Карась, С.С. Моисеев, А.П. Шуклин. Уни-
версальные неравновесные распределения частиц
в конечных энергетических интервалах // УФЖ.
1980, т.25, №5, с.820-825.
12. Н.П. Калашников, В.С. Ремизович, М.И. Ряза-
нов. Столкновения быстрых заряженных час-
тиц в твердых телах. М.: «Атомиздат», 1980,
272 с.
13. R.A. Baragiola, C.A. Dukes, P. Riccardi. Plasmon
excitation in ion-solid interactions // Nucl. Instr. and
Meth. B. 2001, v.182, p.73-83.
14. M.F. Burkhard, H. Rothard, K.-O.E. Groeneveld.
Single-electron deexcitation of volume plasmons in-
duced by heavy ions in thin solid foils //
Phys. Stat. Sol. B. 1988, v.147, p.589-592.
15. S.I. Kononenko, V.M. Balebanov, V.P. Zhurenko,
O.V. Kalantar’yan, V.I. Karas’, V.T. Kolesnik,
V.I. Muratov, V.E. Novikov, I.F. Potapenko,
R.Z. Sagdeev. Nonequilibrium Electron Distribution
Functions in a Semiconductor Plasma Irradiated with
Fast Ions // Plasma Physics Reports. 2004, v.30, №8,
p.671-686.
16. N.V. Sidorenko, S.I. Kononenko, V.P. Zhurenko.
Mean energy of electrons emitted from solids under
swift light ion bombardment // Вісник Харківського
університету. Сер. фіз. “Ядра, частинки, поля”.
2005, № 627, в.1(26), c.81-84.
17. M. Rosler, W. Brauer. Contribution of core states to
the emission properties in the particle-induced elec-
tron emission of metals // Nucl. Instr. and Meth. B.
1992, v.67, p.641-645.
Статья поступила в редакцию 31.05.2010 г.
FEATURES OF ENERGY DISTRIBUTIONS OF SECONDARY ELECTRON EMISSION
INDUCED BY H+ IONS FROM METALS
V.P. Zhurenko, S.I. Kononenko, O.V. Kalantar’yan, Zh.S. Kononenko
Energy distributions of electrons induced by 1…2,25 MeV H+ ions have been experimentally studied for
0…100 eV energy interval. The targets were foils of silver, titanium and bulk specimen made from stainless steel.
The distributions are approximated with high accuracy by power-law functions with two energy intervals and flex
point near 20…35 eV. The dependences of power indexes and average energy of electrons in the distributions on
specific ionization loss of ions have been found. Influence of atom ionization by plasmons and possible formation of
«universal» distribution function of high energy electrons (power index of function has no dependence on structure
and power of source and sink) are the reasons for these dependences.
ОСОБЛИВОСТІ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РОЗПОДІЛІВ ЕЛЕКТРОНІВ ВТОРИННОЇ ЕМІСІЇ,
ЯКА ІНДУКОВАНА ІОНАМИ H+ З МЕТАЛІВ
В.П. Журенко, С.І. Кононенко, О.В. Калантар’ян, Ж.С. Кононенко
Експериментально досліджені енергетичні розподіли електронів в діапазоні 0…100 еВ, що індуковані іо-
нами H+ з енергією 1…2,25 МеВ. Як мішені використовувалися фольги з срібла та титану, а також масивний
зразок з нержавіючої сталі. Розподіли добре апроксимуються степеневими функціями на двох інтервалах з
точкою перегину близько 20…35 еВ. Виявлено залежності показників степеня і середньої енергії електронів
в розподілі від питомих іонізаційних втрат іона. Ці зміни пов’язуються з впливом плазмонної іонізації ато-
мів речовини і можливим формуванням «універсальної» функції розподілу високо енергетичних електронів,
показник степеня якої не залежить від структури і потужності джерела і стоку.
334
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-17359 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:42:15Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Журенко, В.П. Кононенко, С.И. Калантарьян, О.В. Кононенко, Ж.С. 2011-02-25T15:11:49Z 2011-02-25T15:11:49Z 2010 Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов / В.П. Журенко, С.И. Кононенко, О.В. Калантарьян, Ж.С. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 330-334. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17359 533.9 Экспериментально исследованы энергетические распределения электронов в диапазоне 0…100 эВ, индуцированные ионами H+ с энергией 1…2,25 МэВ. Мишенями служили фольги из серебра и титана, а также массивный образец нержавеющей стали. Распределения хорошо аппроксимируются степенными функциями на двух участках с точкой перегиба в области 20…35 эВ. Выявлены зависимости показателей степени и средней энергии электронов в распределениях от удельных ионизационных потерь энергии ионом. Эти изменения связываются с влиянием плазмонной ионизации атомов вещества и возможным установлением «универсальной функции» распределения высокоэнергетичных электронов, показатель степени которой не зависит от структуры и мощности источника и стока. Експериментально досліджені енергетичні розподіли електронів в діапазоні 0…100 еВ, що індуковані іонами H+ з енергією 1…2,25 МеВ. Як мішені використовувалися фольги з срібла та титану, а також масивний зразок з нержавіючої сталі. Розподіли добре апроксимуються степеневими функціями на двох інтервалах з точкою перегину близько 20…35 еВ. Виявлено залежності показників степеня і середньої енергії електронів в розподілі від питомих іонізаційних втрат іона. Ці зміни пов’язуються з впливом плазмонної іонізації атомів речовини і можливим формуванням «універсальної» функції розподілу високо енергетичних електронів, показник степеня якої не залежить від структури і потужності джерела і стоку. Energy distributions of electrons induced by 1…2,25 MeV H+ ions have been experimentally studied for 0…100 eV energy interval. The targets were foils of silver, titanium and bulk specimen made from stainless steel. The distributions are approximated with high accuracy by power-law functions with two energy intervals and flex point near 20…35 eV. The dependences of power indexes and average energy of electrons in the distributions on specific ionization loss of ions have been found. Influence of atom ionization by plasmons and possible formation of «universal» distribution function of high energy electrons (power index of function has no dependence on structure and power of source and sink) are the reasons for these dependences. Авторы считают своим приятным долгом поблагодарить Карася В.И. за постоянное внимание к работе и плодотворное обсуждение полученных результатов. Кроме того, авторы выражают благодарность коллективу обслуживающего персонала ускорителя ВГ-5 ННЦ ХФТИ, а также студентам Н. Сидоренко, О. Болотову, Ю. Москвитиной за участие в математической обработке экспериментального материала. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Приложения и технологии Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов Особливості енергетичних розподілів електронів вторинної емісії, яка індукована іонами H+ з металів Features of energy distributions of secondary electron emission induced by H+ ions from metals Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов Журенко, В.П. Кононенко, С.И. Калантарьян, О.В. Кононенко, Ж.С. Приложения и технологии |
| title | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов |
| title_alt | Особливості енергетичних розподілів електронів вторинної емісії, яка індукована іонами H+ з металів Features of energy distributions of secondary electron emission induced by H+ ions from metals |
| title_full | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов |
| title_fullStr | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов |
| title_full_unstemmed | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов |
| title_short | Особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами H+ из металлов |
| title_sort | особенности энергетических распределений электронов вторичной эмиссии, индуцированной ионами h+ из металлов |
| topic | Приложения и технологии |
| topic_facet | Приложения и технологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17359 |
| work_keys_str_mv | AT žurenkovp osobennostiénergetičeskihraspredeleniiélektronovvtoričnoiémissiiinducirovannoiionamihizmetallov AT kononenkosi osobennostiénergetičeskihraspredeleniiélektronovvtoričnoiémissiiinducirovannoiionamihizmetallov AT kalantarʹânov osobennostiénergetičeskihraspredeleniiélektronovvtoričnoiémissiiinducirovannoiionamihizmetallov AT kononenkožs osobennostiénergetičeskihraspredeleniiélektronovvtoričnoiémissiiinducirovannoiionamihizmetallov AT žurenkovp osoblivostíenergetičnihrozpodílívelektronívvtorinnoíemísííâkaíndukovanaíonamihzmetalív AT kononenkosi osoblivostíenergetičnihrozpodílívelektronívvtorinnoíemísííâkaíndukovanaíonamihzmetalív AT kalantarʹânov osoblivostíenergetičnihrozpodílívelektronívvtorinnoíemísííâkaíndukovanaíonamihzmetalív AT kononenkožs osoblivostíenergetičnihrozpodílívelektronívvtorinnoíemísííâkaíndukovanaíonamihzmetalív AT žurenkovp featuresofenergydistributionsofsecondaryelectronemissioninducedbyhionsfrommetals AT kononenkosi featuresofenergydistributionsofsecondaryelectronemissioninducedbyhionsfrommetals AT kalantarʹânov featuresofenergydistributionsofsecondaryelectronemissioninducedbyhionsfrommetals AT kononenkožs featuresofenergydistributionsofsecondaryelectronemissioninducedbyhionsfrommetals |