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

(1.37), перемещается в сторону больших значении энергий.. С рос­ том начальной энергии Е 0 пик рассеянных ионов снижается.

Асимптотический спад пика рассеянных ионов в сторону боль­ ших энергий спектра в случае, когда массы сталкивающихся час­ тиц близки между собой (Rb+ и Cs+ на Та, W), приводит к неко­ торой неопределенности в измерении зависимости максимальной

высотой пика. Поэтому определение зависимости максимальной энергии вторичных ионов от Е0 и Ф обычно проводится при оди­ наковой высоте пика рассеянных ионов.

Значения Е\ и Атах, полученные указанным методом, сведены в табл. 1. Среднее значение Е ^ Е 0 для случая Rb+ на Та равно 0,17,

соударения ионов Rb+ и Cs+ с атомами Та-мишени при рассеянии на данный угол р.

62

Зависимость значении' E t и Етак от Е0 при бомбардировке на­ каленной до 1800°К Та-мишени ионами Na+, К+, и Rb+ аналогич­ на случаю Na+ на W и в исследуемой нами области энергии хоро­ шо укладывается на прямую.

Как видно из анализа энергетических распределений вторичных ионов при n i\> m 2 в составе вторичной эмиссии, кроме ионов, пре­ терпевших однократные соударения с отдельными атомами мише­ ни, обнаруживаются и ионы с большими энергиями. Характер рас­ пределения этой группы ионов по энергиям и изменение их в зави­ симости от начальной энергии и массы бомбардирующих ионовне противоречат предположению о происхождении их в результате многократных соударений. Следовательно, при бомбардировке ме­ таллических мишеней ионами в области энергии 0,5—5 кэв явле­ ние рассеяния хорошо объясняется теорией упругого парного одно­ кратного и многократного соударений. При этом вторичные ионы с энергиями меньшими и большими, чем энергии ионов, претер­ певших однократные соударения, получают единое толкование.

§6. ВЛИЯНИЕ УГЛА ПАДЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ ИОНОВ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАССЕЯННЫХ ИОНОВ

Изменение угла падения первичных ионов влияет на глубину проникновения первичных ионов в твердое тело и соот­ ветственно на соотношение числа ионов, испытавших однократные- и многократные соударения. Последнее сказывается на характере распределения; в первую очередь значительно деформируются низ­ ко- и высокоэнергетические склоны пика однократного соударения. Поэтому одновременно с изучением зависимости энергетических распределений от энергии и массы бомбардирующих ионов мы исследовали угловые зависимости энергетических распределений [34, 36, 38]. Необходимость таких исследований была продиктована также отсутствием сведений о характере изменения энергетических распределений от угла падения первичных и вылета вторичных ионов в широком интервале углов (от 0 до 180°). Существующие результаты [107, 194, 274] соответствовали лишь двум или трем фиксированным углам рассеяния р.

Опыты проводились на установке (рис. 8), позволявшей бом­ бардировать мишень под разными углами падения Ф с помощью подвижного ионного источника. Энергетический анализ вторичных частиц, вылетающих под разными углами 0 и р, осуществлялся с помощью специального приспособления, помогавшего менять ори­ ентацию мишени. Анализатором вторичных ионов по энергиям слу­ жил электростатический конденсатор с разрешающей способностью

Д £ /£ *1,5% .

Нами сняты осциллограммы энергетических распределений вто­ ричных ионов при разных углах падения ионов Na+ с энергией 700 эв на раскаленную до 1800°К W-мишень (рис. 23). Осцилло­ грамма 1 получена при нормальном падении пучка на мишень,

63

Из этих данных видно, что величины цт и т|т близки друг к другу. С увеличением угла падения первичных ионов значение т|тах приближается к значению t]i для однократных соударений. Характер изменения максимальной энергии вторичных ионов от угла падения свидетельствует о том, что высокоэнергегическин склон однократного пика связан с многократными соударениями бомбардирующего иона с атомами мишени. Действительно, с уве­ личением угла падения первичных ионов уменьшается глубина про­ никновения первичных ионов в мишень и соответственно вероят­ ность многократных столкновений с наивыгодными углами, что и приводит К сближению Т|тах и Г] 1 .

Резкое изменение (уменьшение) полуширины пика однократно­ го соударения с увеличением угла падения пучка первичных ионов и особенно крутой спад (обрыв) высокоэнергетического склона пи­ ка подтверждают обусловленность этого склона многократным столкновением бомбардирующих ионов с . отдельными атомами мишени. Снижение вероятности многократного соударения ионов с атомами мишени вызывает уменьшение числа ионов с энергиями большими, чем энергия ионов, получаемая при однократном соуда­ рении и соответственно крутой спад пика однократного соударения

об отсутствии заметного внедрения первичных ионов в глубь мишени.

Известно, что энергия рассеянных ионов зависит от соотноше­ ния масс взаимодействующих частиц. Поэтому для лучшего пони­ мания механизма взаимодействия частиц целесообразно исследо­ вать угловую зависимость энергетических спектров рассеянных ионов при бомбардировке одной и той же мишени одними и темн же ионами.

На рис. 24 приведены осциллограммы угловой зависимости энергетических распределений вторичных ионов при бомбардиров­ ке накаленной до 1800°К Та-мишени ионами Rb+ с начальной энергией 600 эв. Характер распределения вторичных ионов с из­ менением угла падения здесь аналогичен случаю Na+ на W (рис. 23). При этом, вследствие близости масс сталкивающихся частиц угловая зависимость положения пика однократных

сам равных энергий Е2(Е0, р) —цЕо, определяемым выражением (IV.6), связывающим Pi и фь

Для многократных столкновений вероятности Ki (Е , р) сумми­ ровались по всем комбинациям промежуточных углов, дающим в результате данное значение энергий. Для поликристалла счита­ лось, что с равной вероятностью реализуется любое промежуточ­ ное направление рассеяния, суммирование заменяется интегриро­ ванием, а энергетическое распределение носит плавный характер, как это имеет место на рис. 24.

Кривые энергетического распределения (высокоэнергетическая часть) рассеянных ионов Rb+, полученные при бомбардировке Тамишени ионами Rb+ с энергией 700 эв, при р=60°, ф = 20°, совпа­ дают с теоретическими кривыми, построенными в результате чис­ ленных расчетов на ЭВМ [190].

Средние значения тр и Цшах, определенные при бомбардировке

ионов с увеличением угла падения Ф происходит и в данном слу­ чае, однако полного исчезновения пика медленных ионов не на­ блюдается. Наличие пика медленных ионов в спектре при больших

мишени присутствует значительное количество вторичных ионов, появившихся в результате термического испарения адсорбирован­ ных ионов. Зависимость величин t]i и г|т ах от угла рассеяния р при бомбардировке накаленной до 1800°К Та-мишени ионами Na+, К+ и Rb+ с энергией 1200 эв представлена на рис. 25. Пунктирные кривые соответствуют значениям т]т, вычисленным для случая

67

[84, 192, 267] было отмечено, что указанная выше простая законо­ мерность полностью не выполняется. Обнаруживалось обратное рассеяние ионов также в случае т 1< . т 2 и изучение распределения этой группы ионов по энергиям показало, что предельные энергии их велики и для их объяснения необходимо допустить одновремен­ но соударение ионов с несколькими атомами мишени или наличие значительного влияния энергии связи.

Для выяснения характера взаимодействия бомбардирующих ионов с атомами мишени в случае m]<Cin2 как нам представля­ лось, имело большое значение исследовать угловое и энергетичес­ кое распределение вторичных ионов более точными методами.

Поэтому изучение углового и энергетического распределения рас­

Mo-мишени ионами Cs+ под углом нормали к поверхности мишени токи на подвижный зонд во всех направлениях малы, а их угловое распределение приближается к косинусоидальному. С увеличением угла падения ионов на мишень токи на подвижный зонд постоян­ но возрастают, а распределение их по углам несколько отклоняет­ ся от косинусоидального и отмечается некоторое преимущественное рассеяние вперед.

Такая картина наблюдается до тех пор, пока угол падения пуч­ ка первичных ионов меньше некоторого предельного значения. При больших, чем это предельное значение, углах падения рас­ пределение вторичных ионов по углам имеет другой характер. На рис. 26 приведено в полярной системе координат угловое рас­ пределение вторичных ионов (токов) на подвижный зонд при бом­ бардировке накаленной до 1500°К Mo-мишени ионами Cs+ с энер­

69