Исследование процессов формирования зарядовых состояний при рассеянии ионов аргона и неона от поликристаллических металлов 5 и 6 периодов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ имени У. А. АРИФОВА

ПП „

Ь,-1 На правах рукописи

л'*.

АБДУЛКАСЫМОВ Фаридун Бадырович

УДК 537.534

Исследование процессов формирования зарядовых состояний при рассеянии ионов аргона и неона от поликристаллических металлов 5 и 6 периодов

01.04.04—Физическая электроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент—1993

Работа выполнена в

Ташкентском государственном универсатете.

Научные руководителя:

Официальные опоненты:

Кандидат физико-математических наук, доцект

ШКЗ I.A.

Член - корреслокдект АН РУз, доктор фкзгасо-ыатематических наук, профессор РАСУЛЕВ.У.Х.

Член - корресаодеят АН РУз., доктор физико-математических наук, профессор ТУРАЕВ Н.В.

Кандидат фкзкко-игтекатсгческих наук" БЕЛЫХ С.Ф.

Ведущая организация:

Ташкентский Государственньа Технический Университет им.Ady Райхона Беруни.

Завита состоится " ñú^I- Пл т. в_час."

на заседании Специализированного Совета Д. 015.23.21. в Институт электроники им. У. А. Арифова АН РУз. по адресу: 700125 Ташкент, ГСП, Академгородок.

С диссертацией-можно ознакомиться в библиотеке"Института ■ Электроники т. У. А. Арифова. - : .

Автореферат разослан О-в 19S3 г.

Ученый секретарь " ^

Специализированного Совета,доктор

физжс-матеМатических наук Ильясов А.З.-

о

Общая характеристика работы.

Актуальность теш определяется там, что до настоянэго времени эория формирования зарядовых состояний атомных частиц, отраженных г поверхности твердого тела, хотя и позволяет понять механизм явле-м, но не позволяет вычислить степень ионизации исходя из первых эинципов квантовой механики, Знание величины степени ионизации кме-г фундаментальное значение и необходимо для решения ряда прикладах задач физики поверхности.

Однйм из- перспективных методов решения таких прикладных заьач яв-яется спектроскопия рассеяния медленых ионов (СРМИ) с начальной кергией к® превышающей нескольких кэВ.При соответствующем выборе уо-эвий эксперимента этот метод может дать информацию как о згэментном зставе, так и о структуре исследуемого образца.Причем эффективности этода тем выше, чем'меньше энергия £0 бомбардируют« ионов. Чтобы злучить■данным методом количественная информацию о состоянии по-эрхности необходимо знать вероятность рассеянной частицы з виде ио~ а, которая характеризуется величиной п+ - степень ионизации рассе-нной частицы;

К4

РЛ

весь: К''1- поток рассеянных ионов.

К4- поток нейтральных атомов.

До настоящего времени экспериментальные данные о величине т^ для ассеянных газовых ионов были получены в области относительно высо-их энергий; Ео > 1 кэВ.

Цель работы замечалась в систематическом исследовании величины гепени ионизации ионов Аг и Не, кваэиоднократно рассеянных поверн-остными атомами поликристаллических металлов 5-го и 8-го периодов области энергий 0,25 < Ео5 3,0 кзВ. Металлы 5-го и 3-го периода вбираясь потому, что они являются наиболее употребляемыми мишенями в

исследованиях, связанных с целим рядом фундаментальных и прикладные задач, в том числа: получение новых катериалсв с эгдатшки сеойст ваш, изготовление эффективных эммтторов, исследование закономер костей гетерогенного катализа - и т.д. Крема того свойства данник металлов позволяет проводить измерения в наиболее чистых и'хонтроли руешх условиях эксперимента.

ОСьекти исследований. Кокк и атома инертных газов аргска и неона полиметаллические металлы: 5-го СИЬ,Ко,Рё,Ад.Бп.) и 8-го (Та.У.Но ?1,Аи,РЬ.> периодов.

Научная новизна заключается в следующих результатах, полученных впорЕна: •

1. Проведены прямые измерения стелен:! ионизации б пиках КЕазиод-некратною рассеяния низкоэнергетиг"?ских ионов Аг и Не; 0,25 £Е0:£ 3,0 кэВ. на поверхности полукристаллических металлов -5-го и 6-го перио лов. Показано, что степень ионизации Аг и N9 в рассматриваемом ' ии тервале энергий изменяется'» пределах-. 10"2+ 10"'.

2. Получены зависимости величины от начальной энергии Ео при ее изменении в широком интервале 0,25 5Ео< 3,0 кэР.'-Установлено, что во всех исследуемых случаях ?7+СЕо> - для Аг+ монотонно возрастающая функция, для разных металлов скорость роста различная. Однако измв' реакыо зависимости <}+СЕ 3 сус-эствекно отличается от предсказанных теорией Хегструыа павис,«-.сетей тАЕо) ^ ехр(~с/Е~'/4). Еще более резкое отличие вида т}+ от <?хр( -с/£~'/23 наблюдается ь случае рассеяния ¡к*"1', -функция изменяется, немонотонно, проходя через максимум . ■ . •

3. Исаледовака зависимость г»+ от порядкового номера атома мишени, Оокаруяеко, что для элементов 5-го периода во всем исследованном интервале энергий больше,' чем дли элементов 6-го периода. При изме-иаииа внутри одного периода функция ) изменяется немонотонно ¡а при различных Е имеет несколько разный вид. ■

4. В'тех же условиях.эксперимента измерены величины иоупругих по-■ерь Q квазиоднократно рассеянных ионов Аг. Показано, что величина

I возрастает с ростом Е'0 примерно линейно я убывает с ростом 2 ,

5. Полнены значения т>4 на' атомах Pd и Ад в газовой фаза к орав-:ены с соответствующими значениями, измеренными для Pd и Ад тверд-ельных кишеней. Обнаружено, что зависимости т;+ лля одних и тех кс азовых и твердотельных мйшеяей Pd и Ад различны.

'Научное и.практическое значение.

Научное значение представленных результатов заключается в тем. то данные по абсолютной величине Т7+ и ее зависимостям от начальной нергип, электронной структуры поверхности, дают ценную информацию ля установления механизма формирования зарядовых состояний рассе-нньгх частиц. Эти даннь», впервые измеренные в области энергий поляка нескольких сотен электронвольт, промежуточной между' исследо-анной областью средних энергий Ео> i кзВ и характерны;® энергиями аспылення Ео< 1*100. эВ. совершенно необходим для создания единой еории заряяообразованпя отлетавших частиц.

Практическое значение, полученных результатов, заключается в том,' го измеренные значения т)+, могут быть использоганы для создания гсособа количественного анализа состава и структуры поверхности ме-эдами обратно рассеянных ионов.

Основные положения, выносимые на заииту

1. Результаты прямого экспериментального измерения степени ионг-шш Аг a Ns в пиках кваэиоднократкого рассеяния этих ионов от по-лкристаллических металлических поверхностей элементов 5-го и 8 го триодов.

2. Экспериментальные данные по зависимости степени ионизации от калькой энергии ионов, электронной структуры поверхности.

3. Результаты измерений величины кеупругой потери энергии' атом->ix частиц, квазиоднократно рассеянных от поверхности металла.

4- Сравнительные исследования закономерности формирования ■ зарядовых состояний атомных частиц, при их. однократны}? столкновениях ь газах и на поверхности-твердого тела.

5. Модель формирования зарядовых . состояний,• учитывающая зависимость параметров нейтрализации от локальной электронной структуры поверхности.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: 7-Всесоюзнсй конференции "Взаимодействие атомных частиц с-твердым телом. "Сг.Минск,1984г;), Всесоюзном совещании семинаре молодых ученых "Диагностика поверхности ионными пучками. "Сг,Ужгород,1985г.■20-ой Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике Сг.Киев,1997г.), 5-ом Всесоюзном семинаре по вторично ионной . и ионно-фотонной' эмис* сии (г.Харьков;1988г. 1, 9-ой Всесогсной конференции "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом." С г. Москва, 1989г.); Симпозиуме, посвященном памяти академика АН Уз. ССР У, А. Арифова "Взаимодействие атомных частиц с поверхностью твердого тела. "Сг. Ташкент, 1989г.),

Публикации. По результатам, выполненных исследований, опубликовано 10 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация ■ состоит из введения трех глав, заключения и списка цитированной литературы.

Краткое содержание диссертации.

Во введении кратко осгещэно состояние изучаемой проблемы, обос кована актуальность теш исследования, сформулированы цель и основ ные задачи работы, отмечены научная новизна и практическая значи ыость результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе диссертации содсраатея критический обзор совре мен нот ¡экспериментальных и теоретических исследований степени иони нации рассеянных атомов.

В §1 даны основные определения физических величин, характеризую них состояние рассеянных частиц.

.-& рассмотрены •йе.толикд'эйсперимёйтаяьййго Определенна 7?*", которые подразделены на косвенные й пряьгые.

'. Определение'г}4"' косвёшйш методами происходят' путем эксп&римен-гального измерения только Тонких тсков 6*; а коэффициентотражения: 3 % Р.*'»- К" вычисляете по тесрил расселния. . Однако . достоверность результатов, получэнньгх косвеккьш методам:!, весьма невелйка, так ■ хак-надемостьЛеоретйч^с^ик-.расчетов коэффициента' отражения Р. от. реальней поверхности недостаточна.

Гораздо, большую информации о закономерностях формирования- згря-¿овщ:'состояний даст пряше. методы опрэделения 77В которых кромэ измеряется также й величина Н0.- Наиболее: распространен:-:*,;:® методами дпрёдёлейня К0 до.каЬтояаего времени являлись^ методы, обдирки Мтрале.Й• в. газовбй среде,- Еремопрояетнак ■ методика. .и /метод интс-.--эаяьного детектора.'0 последнее "время развивается .такэге методики определения ¡5° путем ионизации ¿?бнов ;?пектронккм ударом . С работы нашей группы я группа.А.П;Шергййа'в-Ф.Т.И. им.-А.Ф.Иоффе),. ■ а . также; путем", тонизации и зозбужденйя атомов лазерньгм излучение« (работы группы X. В. 8'акурдаева- в -Н. И, Т.'И., гРязань;).

Йетоды обдирки, интегрального.детектора-и времолролетиая методика, . Ыйайе надежную информацию о свойствах т)'+ при -Е >1-кэВ,. резко ухуд-вдт своп эффективность при меньших значениях Ео- .Здесь надежны» '• ¡аннаэ можно получитьтолько. метода:^. электронного удара' и лазерной ■ флуоресценции. Однако к настоящему врекзни такие систематические йс-гдёдования не. проведены. Отмечается также, что ни .при каких- значе-1иях Е • проведено систематическое исследование зависимости сте-

тёки ионизации т?+. от порядкового номера мишени и . сорта бембардлру-1их частиц. .

В. §3 .имеющиеся экспериментальные дапнкэ сравниваются с преязтав-№ниям существующих теорий. Показано что, хотя в последнее* время юстигнут существенный прогреб в пониманий элементарных механизмов

.ррмйроь&кия зарядовых состоянии. до сих пор 'не существует послелог нательной квантомех^нической теории, псзЕсяясьеп вычислить т/*' в' зависимости от параметров' бомонрдирувцего' пучка и мнаеии, исходя из первых принципов квантовой механик;:.

В 54 сформулированы постаног-ха задачи исследования.

Во второй главо дано списание экспериментальной установки и методики измерений.

Б §1 сформулированы требования к экспериментальному прибору по исследование степени ионизации рассеянных частиц в области . энергий 0,25 + 3,0 кэВ. путем измерения обычными методами, а К методом предварительной ионизации электронным ударом. Эти требования должны обеспечить измерение степени ионизации рассеянных частиц во ьс<эх исследованных случаях ©.точностью не хуже 10%. Основными требованиями являются:

— оптимальный выбор геометрии рассеяния, ' ' '

— возможность исследования,ионной и нейтральной компонент рассеянного потока в единых условиях эксперимента,

— должна обеспечиваться возможность изучения в эквивалентных ионно оптических условиях процесса зарядообмена при рассеянии на ато мах твердой и газообразной фаз, . -

— должна обеспечиваться возмо.шость измерения энергетических рас пределений вторичных частиц - атомов, ионов, электронов - с регу лируемым эффективным разрешением,

— должна,быть предусмотрена возможность изучения аппаратной функции прибора и его количественной градуировки, •

т~ должна предусматриваться возможность элементного анализа поверх ности дополнительными методаш с пределом обнаружения не хуже чем в методе СРМИ. —г должно быть обеспечено низкое давление как остаточных, так и ра бочего газа, использующегося в источнике ионов1. .

Остаточное давление в ка. :эр-> столкновений яе должно превышать Ю"' Горр. з рабочем рехаме. а покрытие поверхности образцов чужеродными »темами не превышать 0,01 мскослзя.

В §2 дане описание и технические характеристики основных элементов экспериментальной установки.

Источником ионов различных инертных' газов служит газоразрядный юнныЯ источник 'типа дуопгазкатрон; обеспечивший плотность тока: | ■= 5 Ю-% 1 10~4 А-'См3.

Масс-сепараиил первичного пучка производится с помеггья дуплета залрупольных линз, обеспечивавших так ке пространственную фокуси-ювку пучка. Для формирования пучка на входе з маос-сепарзтзр я псс-:<э выхода из него использованы электростатические япнзм.

Отклонение пучка к его энергетическая • максхроматизацня осуаест-!ляется 90 - градусным сферическим дефлектором, встроенном з цллшг-¡ричэскй) зеркальный экергоакалкзаъер С1ШЗА), разрешаемая спосоЗ-юсть дефлектора ^ 1% ,а угловое разрешение '¿V/,

Энергетический анализ • рассеянных частиц проводило.? с пометы: ¡ЗЭА с разревеялеи ^Е/Е = С,01. Пучок, аврви'пдая исков падал нормаль--:о на -мишень и после расссянпя регистрировался в • продела;: ~?л<зско-то угла П = 1.5л гтЗлб. Угол рассзяншг при - этом составляет 125° Г40®. Гос.'лэрпя рабселння, характерная для варианта 113ЭА, являясь анСолэе . сззтэсальвоп, позволяет относительно просто производить оиизащга конического пучка расседккнх ¿токов, используя для этой ели кольцевой ионизатор, установленный вблизи рассеянного' потока оосно с анализатором. Угол элота частиц, отсчитзннЫ'д от 'оси 1ША ля средней траектория составляет 42*20', а угол рассеяния .«-' 137*40.' глсвое разреженно прибора б = ±2Сбор анализируемых частиц, про-звздится в азимутальном утло > 1.5л.

, Для зяергоанализа нейтральной компоненты рассеянного потока вблп-а шшенк размэисН ионизатор 'с кольценым темокхтодсм, отражателем

и двумя конусными сетчатыми электродами. Еве два сетчатых электрода, расположены перед входом в область ионизации, последние предназначены для задержки С в режиме регистрации нейтральной компоненты рассеянного потока) всех положительно заряженных атомных и молекулярных частиц покидающих мишень в процеосе ионной бомбардировки.

Регистрация выходяишх из ЦЗЭА ионоь производилась с помоаью двух микрокаиальных пластин (МКП). Регистрация тока на ьыходе МКП проводилась в режиме счета импульсов путем накопления на анализаторе импульсов АИ-256.

В §3 представлена методика измерения степени ионизации рассеянных частиц. Экспериментальное измерение степени ионизации атомов Не и Аг с начальной энергией Е0= 0,25 + 3,0 кэВ, рассеянных от полнкристал-дическнх металлически): поверхностей производилась следующим образом.

В качестве мишеней выбирались пояикристаллические фольги толещной 0,1 + 0,15 мм. металлов 5-го и 6-го периодов. Всего было использовано 11 мишеней. Очистка от имеющихся в образцах загрязнений проводилась путем нагрева до Т = 0,7Тпл. и распыления ионами Аг СЕ % 1 кзВ, ,] * 3 10"вА/см*, доза 10''см"1).После этого .контроль состояния поверхности осуществлялся методами; электронной Оже-спектроско-пией и спектроскопией рассеяния медленных ионов Сионы Не+, Не+) -_во всех случаях покрытие поверхности чужеродными атомами не превышала 0,01 монослоя.

Пучок ионов Не и Аг падал по направление оси аналпп?тора нормально к поверхности мишени. Измерялась степень ионизации частиц по формуле 41), квазиоднакратно рассеянных на угол в - 135°: 0,5°, в телесном угле - 1,5л ъ'+пвлЗ, при = 2". Величина Е+ измерялась обычными методами, а поток нейтральных частиц пересекается с потоком быстрых электронов, формирующимся напряжением, приложенным между термокатодом и конкческим сетчатым электродов. Электронным ударом нейтральные частицы вторичного потока переводятся в ионное состояние

и

анализируются а -пела ЦЗЭ', чкалогкчно заряженной, компоненте ионного рассеяния, Эффективность ионизации нейтралей электронным ударом характеризуется коэффициентом:

К I а

Р — ЗАО

е тГ1 'г '

и /

1

где: I - ток электроне», производящих ионизация; со - полное сечение' процесса; К - постоянная прибора, зависящая от ускоряющего электроны напряжения и определяемая экспериментально; Е - энергия рассеянной частицы. Э случае аргона; Рв = 2,3 1С"4 а для неока:

Рв -- 1,35 Ю-4 Е;"г.

Для получения дополнительной информации о механизмах заряяообра-эоэания измерялась также неупруго переданная энергия 0 яял рассеянных частиц, которая определялась по полученным значениям энергии

в пике К.0. рассеяния Аг по формуле:

п в Г. Е I1- ¡л, - я и + п Е

8- - 2 ТГ тЧ • С02 6 + ----пН- • 1- : С23

o ai.uJ г. 2 о

где ш(и тг массы атома Аг и мишени соответственно, а Е - энергия рассеянной частицы.

Также были проведены измерения степени ионизации ионов Аг на атомах Рс1 и Ад в газе и на поверхности твердого тела

Необходимые вакуумные усяозия в камере столкновений обеспечивались использованием каг'хитсразрядных насосов (К0РД-250, ТРИЗН-150.

■3 третьей глазе приводятся результаты прямых измерений величины степени- ионизации и »«упругой пстгри зх^рпти д*я ионов Аг и Не в интервале энергии 0,25 _ 3,0 кэБ., рассеянных на поверхности поликристаллических металлов 5-го и 6-го периодов, а для Рд и Ад также в газовой фазе.

В §1 представлена характерна оссбеннсстп измеренных спектров для бсех исследованных материалов и во гс-м диапазоне начальных энергия 5омбардиру;сапх частки, было пчгаруженс: 1. совпадение знергетическо-

го.положения пиков. К.0. рассеяния ионов я -нейтралей с точность». 1 ^ 3 эВ. и практическое совпадение Форш этих пиков г. е. независимость этих характеристик от конечного заряда рассеянной частицы, 2.постоянство отношения интенсиькостей в спектре ионов и нейтралей •в пределах полкой ширины пикз К.О. рассеяния иона, с данной энергией от данной металлической поверхности.

Указанные факторы имеют принципиальное значение и позволяют', считать, что пики К.0.рассеяния в спектре ионов и нейтралей обусловлены частицами,, движущимися в среднем по идентичным .траекториям в. независимости от зарядового состояния. На этом основании возможно их количественное сравнение и определение степени ионизации. В большин-шикстве случаев монотонный характер фона под пиком К'. 0. рассеяния в спектре ионов и-нейтралей позволяет относительно просто' выделить' пик графической интерполяцией. За меру интенсивности пиков в общем случае долхка приниматься площадь под ним. Однако, учитывая правильную треугольную форму измеренньгх пиков, за меру их интенсивности можно принять- длину отрезка, перпиндикулярного оси абцисс и заключенного между максимумом пика и его базисной линией, Используя- полученные таким, образом интенсивности Рч+ и Р.°, можно вычислить степень ионизации при К.О. рассеянии по формуле С1).

В .§2 проведан анализ физико-химических свойств исследованных металлов. -

В §3 Рассмотрены квазимолекулярные модели атомных столкновений.

- §4 'Зависимость степени ионизации от начальной энергии. : Мн большинства исследованных металлов 5-го и- 6-го периодов г>+С£ ) для Аг'монотонно возрастающая Функция. Скорость роста т>+СЕо) существенно зависит 'от металла и -убывает, при переходе к элементам конца периодов. Энергия налетающих ионов, при которой'начинается наиболее резкий рост функция г/ "СЕ^З для большинства исследованных металлов совпадает с порогом вторичной ионно-электрснной эмиссии, сос■

.13

таьлящс-Я 0,7+1,0 кэВ. С Р;.с. 1.а'. 3 Показано, что вид зависимости т)+СЕ ) не связан ни с эф.]?ектамй прозрачности кристалла, ни с вкладом краткого рассеяния. Таким образом изморенные зависимости т)+СЕсЗ характерны именно для К. 0. рассеяния и могут быть использованы для выяснения механизма зарядообразования отлетаяашх частно. в простейшем кинематическом случае.

При решении это?! задачи важнее значение имеет вид зависимости П+ = ГСЕ0"'/аЗ, Если формирование конечного зарядового состояния рассеянной частицы происходит только в результате однонаправленных актов захвата электронов при их Охе-или туннельных переходах из валентной зоны на уровни иона и частота захватов не зависит от энергии,' то эта зависимость в' исследованном диапазоне энергий долена носить экспоненциальный характер. Полученные нами кривые явно на экспоненциальны, что на-графике, построенном в полулагорифмическом масштабе выражается в их нелинейности. СРис.23. Эти отступления от экспоненты могут быть вызваны зависимостью параметра от скорости налетараего иона, а также наличием наряду с процессом нейтрализации Сзахвата электронов) конкурирусщего процесса ионизации Спотер! электронов). Таким образом,'полученные зависимости в исследованном диапазоне Ео не могут быть интерпретированы в рамках модели Хегструма или ее модификации.

Иной характер имеет зависимость. ?)+СЕсЗ в случае чеон'а С Рис. 16), здесь 1?+(Ео) для всех мишеней, за исключением ЛЬ, проходит через максимум, при энергиях Ео == 1,5 кэВ. для элементов 5-го периода и

2 кэВ.- для элементов 6-го периода. Такое отличие поведения для Аг и Ие может быть связано с тем, что.в случае Не Еклад в энергетическую область К. О, рассеяния, могут вносить частицы, вышедшие из глубины вещества. Отметим,-что в работе [1] для- Не было показано, что учет вклада таких частиц приводит к немонотонной зависимости Ч+СЕ ). Другая возможная причина - наличие в случае Ме дополнитель-

тельного канала нейтрализации за счет образования возбужденного атома Ne, путем резонансной перезарядки C2J.

§5 Зависимость степени ионизации от порядкового номера атома мишени.

Проведенные измерения показали, что: l.t)+(Z) является монотонно спадаыаеЯ функцией до элементов подгруппы меди <Ag, Аи.) во всем исследованном диапазоне начальных энергий Ео = 0,25 + 3,0 кэЭ. СРис.З) 2. как для элементов 5-го, так и для 6-го периода минимальное значение п+ достигается для металлов подгруппы Mi, З.для элементов с одинаковой структурой внешних электронных оболочек атомсв и npt. Е, = const..- г}+0-СРнсЛ.). Несмотря на то, что при Ео = const, скорость Аг, рассеянного от более тяжелых атомов 6-го периода -больше, чем от атомов 5-го периода, этот результат означает, что параметры, характериэувщие электронный обмен частицы о■поверхностью, зависят от порядкового номера атома иииини и не определяется только структурой внешних электронных оболочек. Если последнее было бы справедливо,' то т/ превышало бы г,+ .

По видимому, наблюдаемые различия в значении цЧК ) дл.; дьух мишеней с одинаковой структурой внешних электронных оболочек необходимо связать с различным характером межатомного взаимодействия металлов сравниваемых подгрупп и с различием их зонной структуры.

Качественное объяснение наблюдаемых закономерностей может быть получено на основе аналиаа зонной структуры, d-металлов 5-го ' и 6-го периода. Действительно, металлы Pd и Ад'существенно отличаются плотностью электронных состояний в Еалентно'й закэ (Рис. 4.), Поэтому степень перекрытия волновых функций Аг и Ра больше, чем для Аг и Ад, что может привести к большему значению частоты нейтрализации в случае Pd. Полученный результат свидетельствует о чувствительности величины 7}+ к электронной структуре поверхности мишени.

В §6 и 7 приведены значения средней н&улругой потери энергии Q ионов Аг, К. 0. рассеянных на поверхности металлов 5-го и 6-го периода,

ее зависимость от начально.» энергии £о налетающей частицы и порядкового номера атома мшени. .

§6 Зависимость средней неупругой энергии 0 от начальной энергии аргона. .

При медленных атомных' столкновениях в газовой фазе и твердом теле неупругие потери можно расчитать по формуле 0. Б. Фирсова;

0,35 С2 + г. )а/,Ь и/-а 0 = -2-Ь-о- ; СЗ) •

[1 + 0.Ж2 + г^У'1?. /а Iе

& О 0 0

Общепринято считать, что 0 * так как в формуле 0. Б. Фирсова обычно пренебрегает завйсимбстью расстояния наибольшего сближения, от энергии. - Наш измерения показали, что в случае малых энергий этой зависимостью пренебречь нельзя. В силу этой, а возможно и некоторых других 'причин, наблюдаемая зависимость ОСЕ^З иная, в нашем случае О * Б во всем исследованном диапазоне энергий Е и всех' металлов

о о

5-го и 6-го периода.

' §7 Зависимость средней неупругой потери энергии 0 при К,0. рассеянии'ионо? Аг от порядкового номера атома мишени.

Функция также как 7?+сга), является монотонно спадаюаей

функцией до элементов подгруппы меди во всем.исследованном диапазона начальных энергий СЕо= 0,25 * 3,0 кэВ.) СРнс.5.). Отметим, что впервые проведенные одновременные измерения степени ионизации рассеянной частицы и неупругой потери энергии в К. 0. столкновении дают важную дополнительную информацию для понимания механизма зарядообразо-Еания и их зависимости от электронной структуры поверхности.

В §8 предложена модель формирования зарядовых состояний, которая для исследовавшихся металлов удовлетворительно описывает закономерности в поведении т/сЕ ).

Наблюдаемые зависимости т)+(Е„} не объясняются существующими теоретическими моделями. Предлагается модель Оже-нейтралиэации с уче-

том локального возмущения электронная подсистемы твердого тела в процессе жесткого столкновения. Получено:.

У = exp C-V CV'+ V-', )]; V = A CS - R СЕ 33 ССЕ ).

■ г « • iJ. ах о а о о о

здесь А - частота нейтрализации, S - область эффективной нейтрализации, порядка Кя+ RoСЕо)-расстояние наибольшего сближения стал-кивашихся атомов. Локальное возмущение электронов описывается величиной ССЕо) = С1 - QCEo)/e]a, • которая является решением клинического уравнения и характеризует уменьшение эффективного числа электронов, участвующих в процессе оже-нейтрализации в результате неупруго переданной энергии QCEo), с - параметр теории. Степень согласия расчетной зависимости 17+(Ео) с экспериментальной удовлетворительное.

Основные результаты и выводи.

1.Впррвые, проведены прямые измерения степени ионизации в пиках квазйоднекратиого рассеяния Ионов Аг . и б ■ диапазона зкзргкй Е^ =0,25 + 3,0 кэВ.. на поверхности поликрн;. галлическнх элементов 5-го и 6-го периода.

2:Впервые, получены экспериментальные- данные по зависимости степени ионизации от начальной энергий- Е СоиЗаряирувцшс • ионов и поряд- . нового номера атома мишени. .

3. Впервые, одновременно со степень» покисаини измерены величины «©упругой потери энергии. атомных частиц К:.0., рассеянных от поверх-, ности металлов 5-го и G-го периода.

4. Впервые, проведены сравнительные ' Ьсследоьання закономэрнооти ' формирования'зарядовых состояний атомных частицi- при их однократных столкновениях в•газак у ка поверхности твердого тела.

5.На основании обобщения экспериментальных данных для степени ионизации и неупругих энергетических потерь предложена модель' форми-ваиия конечного зарядового состояния рассеянной частицы, учитывающая зависимость параметров нейтрализация от лекальной электронной структуры поверхности и удогяетворктешю опиекзаотвя • поведение' гкепери-

кзнтальной зависимости тЛ'г ).

о

Озвоэнке результиги работы изложена в слелувл« публикациях:

1. Ф. Б. Абдулкасымов. А. А Аднлоз, Ш а. Алшш, . .В. Я. Канаров. "Исследование нейтрализации ионов аргона при расселили на поверхности -Mo.Re и сплава Ио'Ре." Мат. 7-ой Вове к;-,н$. по взаимодействие атома'« частиц- с твердым тегом. Минск. 193-4с. 70-71.

2. Ф, 5. Абдулкасымов, А. А. Алылоз, Е. А. Аликов, В. Я. Канаров. "Процесс перезарядки при однократном рассеянии ионов аргона на поверхности поликристаллических образцов Но, Ад и У." Там же,, с.72-73.

3."Методика измерения вероятности сохранения заряда при рассеянии ионов инертных газов низкой энергии на поверхности ' твердого тела."• Абдулкасымов Ф.Б.-, Аликов '¿1. А. . Валиэв 3.3. , Кзнарсв В. Я.. Тез.. док. Все'с, совец'.сем; молодых ученых. Ужгород. 1935, с.237-268.

4. Абдулкасы.мов Ф.Б. . .Алимов CÍ..A.-, Валиев Э.В. , Канаров В. Я. , Фер-лс-гер В.Х. . "Зарядовое состояниэ Аг при однократном рассеянии на металлах 5 И 6 периодов, " Тез. док. 20-ой Всес.' конф.- по эмис. электронике. Киев, 1S87, с.14В.

5. .Абдулкасымов Ф. Б., Алимов .11!. А:, ВалиеЬ 3. В. , Канаров В. Я.. Коди-ров ЦК.. "Степень ионизации при рассеянии-ионов Аг на атомах Pd и Ад в газе'и на'поверхности твердого тела." Тез. док. 5-го 'Всес. сем. по вторичн.- ионной и ионно-фотонной эмиссии. Харьков, 1938, с.93-95.

6. Абдулкасымов Ф. Б. , Алимов Ш. А. . Азизов У. А. , Валиев Э. В. , Кана- -роз В. Я.. "Неупругие энергетические потери при однократном рассеянии ионов Аг на поликристаллах 5 и 6 периодов. " Там .19, с. 98-100.

7. Абдулкасымов Ф. Б. , Алимов Ш. А. , Валиев Э. В. , Канаров В. Я. , Фер-легер В.Х..' "Зарядовое состояние Аг при однократном рассеянии на металлах 5 и 6 периодов. " Кзв.АН. СССР, сзр. физич. . 1988, 52, 8, с. 1604-1608.

8. Абдулкасымов Ф. Б. , Алимов 1. А., БалкевЗ.В. , Канаров В. Я., Максудов А.Э.. "Зарядовое состояние Не при однократном рассеянии на ме-

'•■■-■ .10 таллах. б и В периодов/'■ Тез. док. 'сйкп., посоя?.. Памяти, аг. АН. Уз СЙ» У.А^Арифова, Ташкейт, 1983, с! 25-26.

' 9/Ф. 6. Абдулкаскмов, Ш.'А. Алкмос,- Э. В. Валкев> - В.Я. Кадаров., ■ -В. X. <Ьр-логср.. "Степень ионизации Не и-'Аг,. рассеянных цоберхностьо Металлов 5 и 8 периода. " Мат. З-оЙ Вйз«;. кон$. по ЕзгшмздвйствйЬ етоюшх- частиц о-тверадм-'т^яой. Москва;. 1§89, о.'.256-253:

10..Ф.Б.АШ1улкасьо.т,^И. А. Аликов, &.В.'Валивв, А.З.Максудов, В.Х. Ферлегер. "С*ейенЬ ионизацйн 1!о I? кг-, ив&зйоанркратко рассеянных• ка . поверхности металлов 5 и б Периода." Узбекский физический .сурнал, 1993,. .-

■ Цитированная литература.'

1. Алимов Ш. А,, БаклищсйД Б. Е., Канаров 9. Я., Парчлио ,Э. С.'. "Зарядовый состав атомов, рассеянных • поверхностью металла. " !5зв, А. Н. СССР, сер. фиэ-нч.., 1990, т.54.

2, AlimoyR. А., Allnov Sh. А., Kanarov V. Ja., Matvé&v V, I. On tho theory of the formation, of tho final charge state of Ar and Ко atoms scatted by surfaces of -Ag and Pa polycrystals. - Vacuum, 1993, V. 44, N 12 Cin press).

АРГОН ВА НЕОН ШНЯАРИНИ 5 БА 6 ДАЭР ПОЛИКРИСТАЛЛ МЕТАЛЛАРИ • СЙРШАН }\Ь7пА СОЧЯТГАНЯА ЭАРД£ ЭфЛАТИЩ ШАКЛЛАНЖ ЖАРРАЕНИНИ УРГАМН.

Абдул^осимов 4>. Б.

КуЮ^ача мазму:-:и.

Нрзирги вактгача ^атткк, жлсм сиртидан ¡,зПтггн атом заррачалари-ии заряд хрлатини шактанищ каз&рияси улаши ионлениш даражасшш квант механикаск крнунлари асосида цисоблашга имионият бс-рмайди. Ионланиш даражаоини билмо^ фундаментах ахамиятга зга ва физикавий электроникани ^атор амалий масалаларини ечиш учун керак.

Утду иыда биринчи марта Аг ва Ке иоиларини 5 ва 8 лавр поликристалл металларшш сиртидан квази- битга урилиб ^айта сзчилгандан сУнг ионланиш даражаси систематик урганилган, ионларни бошлакгич энергияси 0,25ь'Ео^З,0 кяВ. Йонланиш дара*асининг \иймати бошлангич энергияга эксперимечтал бсч-лакиши энергиянинг 0,25 дан 3,0 кзВ.-га-ча б?лган оралигида оликган. Ионланиш даражаси ниаонни атом тартиб соНига боглани'ли урганилган. Биринчи марта 5 ва 6 давр мет ал-лари сиртидак квази- битта урилиб- гцаЛтган .атом заррачаларики йуког-'. ган энергияси 0 улчанилди.. Газ з^олатидаги Рб ва Ад атомларида ионланиш даражасининг циймати аки^ланиб ьа кдттнк, жнем хрлатияа ниток . булган Рс1 ва Ад учук улчанган мое х,ийматлар билан такдосланган.

Иоклаяиш даражаечни ва йукотган энергияни 0 эксперименте^ $рга-ниш натикаларига есосланиб заряд хчолатини шаклланиш модели таклиф ^илинди. Ушбу модел нейтрализация цараметрларйни сиртни локал электрон структураси билан богяайди ва ионланил. даражасини бошлангич экергиясига Е эксперимантал богланишики ¡^оки^арли курсатиб беради.

STUDY. OF SHARGE-STA.t FORMATION PROCESSES AT Ar AND Ne ION SCATTERING ON FOLYCRi'STAL Y-VI PERIOD KETAL SURFACES.

Abdulkasiisov F.B, Suronsry.-

Until now ens could not estimate tho ionization degree, Judging froa the first principles of quantun r.ecnanics when using the theory of charge-state formation of atomic particles reflected frca solid surface. Tho knowledge of the magnitude of the ionization degree is of fundamental importance being necessary for the solution . of soise problem of physical electronics.

' In the'present thesis for the first time tho systematic study of the quantity of tho ionization degree of Ar and Na ions, quasi-sirigly scattered,on polycrystal metals of V and VI periods has been carried out within primary energy range-0,255 Eoi3,0 KeV. The experimental dependences of the ionization degree quantity on .primary energy have been obtained with the consideration of its variations within a wide range 0,25-3,0 KeV. The dependence of the-ionization degree on the order number of a target atom Za has been analysed. For the first time the inelastic energy loss quantities Q of atonic particles being 'quasi-singly scattered on V-VI period setal suffices "have cec-n measured.. The ionization degree values have- been obtained fcr Pd and Ag atoms in gas phase and compared 'with the corresponding values measured for Pd and Ag. solid targets, Having generalized tho experimental data of the ionization degree and inelastic energy losses a'model for final charge-state formation of scattered particles has been proposed, which considers the dependence of the neutralization parameters on local electron .. structure of the surface i~d satisfactorily,describes the behaviour of the experimental dependence of the ionization degree'on primary energy Fv

а)

п'р ИЛ О Ж Е Н И Е.

Аг+-%/1й /Та

/ ^«гМв

/

/ У Рь

1 _ 2 3 сР, кэВ

10

1+ %

Ме+-М2Мш / \ ^ Рс1

1 -г- 2 3 Е.кэВ

Рис.1. Энергетическая зависимость степени ионизации при К.О. рассеянии ионов Аг Са) и Не СсО поверхностью металлов 5 и В периодов.

■ч-

II ,отн.ео.

о-

-2

6 1/

Рис.2. Зависимость степени ионизации при К. О. раосояйип яоноз Аг па поверхности различных металлов от Е*,/а

1,отн.ей.

_ Е„,эВ: <000 Иа-

Рг^-Р8

П 76 79 яг

Рис.3. Зависимость степени ионизации К.0. рассеяния при бомбаридировке поверхности ионами Аг от порядкового номера атома мишени.

Рас. 4... Энергетический спектр валентной зоны Рс1 и Ад.

40

20

Е0)эВ: юоо

Та

Ке Р±

Ац

-1__I__1_

73 76 79 82

0

Рис.5, Зависимость средней неупругой потери энергии при К. О. рассеянии конов Аг на поверхности металлов.