книги из ГПНТБ / Арифов У.А. Угловые закономерности взаимодействия атомных частиц с твердым телом

несколько менее выраженные. Происхождение этих пиков, по-ви­ димому, обусловлено, как и в случае рис. 42а, ионами, двукратно рассеянными на атомах, находящихся в различных направлениях от атома, с которым произошло первое столкновение.

На осциллогра.ммах рис. 42 и 43а также видно, что самый вы­ сокоэнергетический пик [010] в спектре в сторону больших энергий спадает некруто, и ширина его явно превышает естественную ши­ рину из-за наличия ионов с энергиями, превышающими энергию, получаемую при двукратных соударениях.

Значения энергий первичных ионов Е 0 для каждой из получен­ ных осциллограмм распределений (1—9 рис. 436) вторичных ионов по энергиям, а также энергии пиков, соответствующих одно- и дву­

с атомами Мо, эти отношения, вычисленные с помощью формул

Отношение максимальных энергий рассеянных ионов, получен­ ных из осциллограмм, к энергии первичных ионов r\ma\=Emax/E0 в области £ 0Х) 600 эв составляет в среднем 0,42. Зависимости тр, гр

ведены зависимости r)Ti (Е0) и Цт2 (^о)- Видно, что изменение тр с энергией Е 0 аналогично изменению г) в случае поликристалла. За­ висимости же 7i2(£o) и т)тах(До) отличны от ip (£ 0)- Во-первых, при малых Е 0 величины г]2 и ртах растут быстрее, чем тр. Во-вто­ рых, отклонение зависимостей гр^о) и т]тах(£о) от линейного

111

рующий ион после первого и второго столкновения с атомами ми­ шени тратит определенную долю своей начальной энергии, то в дальнейших столкновениях он становится более чувствительным к влиянию энергии связи атомов мишени, что приводит к более

только при однократных соударениях, но и при двукратных. Харак­

противоречат предположению о происхождении их в результате более чем двукратного соударения. Если считать, что после каж­ дого столкновения ион отклоняется на одинаковый (по величине) малый угол р', то формулу, определяющую энергию, сохраняемую ионом в результате многократных столкновений на угол р, можно написать в виде

с увеличением числа столкновений п значение Е т стремится к Е 0. Однако с ростом числа столкновений интенсивность кратно рас­ сеянных частиц с одинаковыми или близкими углами рассеяния резко убывает.

112

Более быстрый рост значений цг и т]тах по сравнению со значе­ нием у)| в области £ 0<300 эв и перемещение точек начала откло­ нений функций т|2 (^о), т|тах(£о) от линейных в сторону больших Е 0 хорошо объясняется влиянием энергии связи атомов мишени; оно учитывается при повторных столкновениях бомбардирующего иона с атомами мишени.

Изменение относительной интенсивности двукратного пика в спектре в зависимости от энергии и массы бомбардирующего нона, как упомянутого выше, находится в качественном согласии с выводами расчетных работ [191, 186]. Однако, как это справедливо отмечено в [175], проведение более точного количественного срав­

ностей однократного и двукратного пиков, тогда как по экспери­ менту интенсивности их без фона, обусловленного многократными столкновениями, обнаружить трудно. Кроме того, современные теории взаимодействия ионов с твердым телом пока еще не позво­ ляют достаточно обоснованно разложить интегральное распределе­ ние па его составляющие. Сопоставление же экспериментальных данных с результатами численных расчетов, основанных на рас­ смотрении простейших моделей рассеяния, строго говоря, будет содержать ряд принципиальных ошибок, оценка величин которых тоже нелегка. Но тем не менее можно предполагать, что эти ошибки будут наименьшие в том случае, когда пики хорошо раз­ решены.

§5. ВЛИЯНИЕ УГЛА ПАДЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ И ВЫЛЕТА ВТОРИЧНЫХ ИОНОВ НА ВИД ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА РАССЕЯННЫХ ИОНОВ

При бомбардировке ионами монокристаллов, наряду с анизотропией углового и пространственного распределения, на­ блюдается структурность энергетического распределения вторич­ ных ионов, природа которой определяется двукратными столкнове­ ниями бомбардирующего иона с атомами кристалла. Однако энер­ гетические спектры показывают наличие рассеянных ионов с энергиями большими, чем у ионов, испытавших двукратные соуда­

низма образования ионов с энергиями Ет ж > Е 2 важно исследо­ вать угловую зависимость энергетических спектров, так как изме­ нение угла падения пучка первичных ионов приводит к перераспре­ делениям состава вторичных ионов .между числом ионов, испытав­ ших однократные, двукратные и многократные соударения с ато­ мами мишени.

соударения одновременно с несколькими атомами мишени [781Однако несоответствие положений однократных и двукратных пи­ ков в спектре с расчетными в области энергии < 300 эв пока за­

трудняет надежное выделение указанного выше пика.

На рис. 46 приведена серия осциллограмм распределения вто­ ричных ионов по энергиям, снятых при разных углах падения первичных ионов Rb+ с энергиями 1000 эв на грань (100) Мо-ми- шени, раскаленной до 1800°К. Осциллограмма 1 получена при угле падения пучка на мишень, равном 30°. Каждая следующая соответствует увеличению угла на 10°. Угол вылета 0 во всех слу­ чаях равен 50°. Как видно на осцилограммах, пики, соответствую­ щие однократным и двукратным соударениям, с увеличением угла падения первичных ионов перемещаются в область больших энер­ гий, причем перемещения происходят согласно законам упругих парных одно- и многократных соударений, аналитически выра­ женных формулами (1.37) и (II.9).

Значения отношений энергий вторичных к энергии первичных ионов, вычисленные для случаев однократных и двукратных со­ ударений ионов Rb+ с отдельными атомами Мо с помощью формул (1.37) и (II.9), и экспериментальные значения, полученные из ос­ циллограмм, сведены в табл. 3.

115

Там же приведены значения отношении1максимальных энергии вторичных к энергии первичных ионов.

Из осциллограмм (рис. 46) н табл. 3 видно также, что с увели­ чением угла падения пучка первичных ионов, максимальные энер­ гии вторичных ионов несколько приближаются к значению для

двукратных соударении. Увеличение угла Ф приводит к возраста­ нию интенсивности пиков, соответствующих двукратным рассеян­ ным ионам, по сравнению с интенсивностью инка однократного

сутствие пика однократно рассеянных ионов на фоне пиков, возни­ кающих при двукратно рассеянных ионах. Такой эффект, т. е. кажущееся исчезновение однократного пика указывает, по-внди- мому, на резкое возрастание числа повторно сталкивающихся ионов при приближении углов падения и вылета к скользящим углам. Прежде чем попасть в анализатор при скользящем паде­ нии, в плоскости рассеяния ионы, видимо, претерпевают ряд от­ клонений на малые углы в результате последовательных столкно­ вений с атомами поверхностных цепочек, параллельных этой оси

[129, 237].

В зависимости от угла падения происходят заметные измене­ ния пиков медленных и испаренных ионов. С увеличением угла

116

падения первичных ионов высота пиков, соответствующих медлен­

Исчезновение пиков медленных и испаренных ионов, по-видн- мому, даст возможность очищать поверхность мишени ионной бом­ бардировкой.

На рис. 47 приведены зависимости значений г| [000], г) [010], т]тах от угла рассеяния при бомбардировке грани (100) Мо-мише- ни, накаленной до 1800°К, ионами Rb+ с энергией 1000 эв. Пунк­ тирные кривые соответствуют значениям \ (0оо1 >'4] |0ю]> вычислен­ ным с помощью формул для случаев однократных и двукратных

соударений ионов Rb+ с отдельными атомами Мо.

§6. ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ, РАССЕЯННЫХ МОНОКРИСТАЛЛАМИ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

При бомбардировке мишеней легких элементов тяжелы­ ми ионами (Cs+ на Мо) в случае поликристалла (см. § 7 и 8 гл. I) [107, 194, 184, 176, 36] энергетический спектр, полученный при углах

117

9

Р и с . 4 8 .

рассеяния р, далеких от предельного Ршред, вытекающего из соот­ ношения для однократного соударения (1.37), отличается от спектра, снятого внутри РшредСлучаи т \ < т 2 для монокристаллов оставался неизученным. Поэтому представлялось весьма интерес­ ным исследовать угловую зависимость энергетических спектров вторичных ионов при бомбардировке различных гранен монокри­ сталла Мо ионами Cs+, что и было сделано в [30, 22].

На рис. 49а приведены две осциллограммы распределений по энергиям вторичных ионов, полученные при бомбардировке грани (001) монокристалла Мо, накаленной

о2оо ные пучки лежали в плоскости, прохо-

6

~Ь ' 200 ' 4ав' т 'е\эё

дящей через ось [010] монокристалла Мо.

На осциллограмме 1 видно, что в энергетическом спектре, кро­ ме пика испаренных ионов, наблюдается еще максимум в области энергии 50 эв, который спадает в сторону больших энергий некру­ то, и ширина его явно превышает естественную ширину из-за на­ личия ионов с энергиями, большими, чем энергия ионов этого пика. Наличие плавно спадающего «хвоста» пика медленных ионов, как и в случае бомбардировки мишеней легких элементов тяже­ лыми ионами, связано с многократными столкновениями бомбар­ дирующего иона с атомами мишени (см. § 7, 8 гл. I). Однако отсут­ ствие здесь тонкой структуры, зависящей от упорядоченной струк­ туры монокристалла, по-видимому, обусловлено трудностью ее раз­ решения в данном случае (Ф = 0°).

119