Разработка методики и высокоточные измерения полных сечений ионизации атомов инертных газов (Ne, Ar, Kr, Xe) электронами с энергией 140 - 4000 эВ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.А.Ф.Иоффе

На правах рукописи

П

с. о .п»»| /и 0 и

СОРОКИН Андрей Алексеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ВЫСОКОТОЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛНЫХ СЕЧЕНИЙ ИОНИЗАЦИИ АТОМОВ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ (N6, Аг, Кг, Хе) ЭЛЕКТРОНАМИ С ЭНЕРГИЕЙ 140+ 4000 эВ

(специальность 01.04.04. - физическая электроника)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург

2000

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН и Берлинском метрологическом институте.

Научные руководители:

доктор физ.-мат. наук, профессор C.B. Бобашев,

кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник JI. А. Шмаёнок.

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук А.Н. Зиновьев,

доктор физ.-мат. наук, профессор С.А. Шейнерман.

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный технический университет.

Защита состоится " 2000г. в 4Ь> часов на заседании

dPJ 5.23.С

специализированного совета Д 003.23.01 в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеку Физико-техническогс института им. А.Ф. Иоффе РАН.

Автореферат разослан "/Vй мо О^юЗ^ 2000г.

Учёный секретарь специализированного совета Д 003.23.01

кандидат физ.-мат. наук А.Л. Орбели

В 333. i<Z3&ZS03

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена созданию новой экспериментальной методики определения с высокой точностью полных сечений ионизации атомов инертных газов (ТЧе, Аг, Кг, Хе) электронным ударом. Работа носит метрологический характер и представляет собой новый этап в измерении фундаментальных атомных констант.

Актуальность темы диссертации. Ионизация атомов инертных газов электронным ударом интенсивно исследуется на протяжении 60 лет. Такой интерес к данному процессу обусловлен тем, что экспериментальные данные по сечениям ионизации атомов инертных газов находят широкое практическое применение и существенны для развития теоретических методов расчёта.

С теоретической точки зрения интерес к атомам инертных газов вызван тем, что эти атомы представляют собой наиболее трудный пример многоэлектронной системы в том смысле, что в них отсутствуют факторы, упрощающие модельное рассмотрение взаимодействия (малое число "активных" электронов, наличие слабосвязанных электронов и т.п.). Кроме того, интерес к этим атомам обусловлен и тем, что к настоящему времени именно для них накоплена наиболее обширная экспериментальная база данных о сечениях ионизации, позволяющая проводить проверку различных теоретических моделей, разрабатываемых для комплексного описания процесса ионизации, в том числе и атомов, для которых экспериментальные данные отсутствуют.

В то же время ионизация многоэлектронных атомов является сложным процессом, в котором проявляются эффекты коллективного электронного взаимодействия. Сложность описания таких процессов повышает требования к качеству, в том числе к точности, экспериментальной информации. Измерения с высокой точностью абсолютных значений парциальных и полных сечений и их зависимостей от энергии электрона позволяют выяснять вклад различных каналов ионизации, роль корреляции и обмена электронов. Всё это в конечном итоге помогает зыбрать адекватное квантово-механическое описание процесса тонизации атома электроном в целом.

Надёжные и высокоточные экспериментальные данные по сечениям ионизации атомов инертных газов важны и с практической точки зрения при решении многих задач в физике лабораторной и космической плазмы, аэрономии, фотометрии и ряда других приложений. В частности, одним из практических результатов настоящей работы явилось создание нового абсолютного детектора сннхротронного излучения (СИ) в вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) и мягкой рентгеновской (МР) областях спектра (А V- 10 2000 эВ) на базе фотоионизационного квантометра [1]— прибора, результат измерения потоков фотонов которым опирается на значения парциальных сечений ионизации атомов инертных газов фотонами и электронами. Фотоионизационный квангометр был разработан в Физико-техническом институте более 20 лет назад для абсолютных измерений импульсных потоков ВУФ и МР излучения лазерной плазмы, а в настоящей работе модифицирован и адаптирован для работы с источниками СИ.

Проведённый перед началом настоящей диссертационной работы анализ литературных данных показал, что, несмотря на необходимость надёжных экспериментальных данных по сечениям ионизации атомов инертных газов электронным ударом, задача получения таких данных на тот период до конца не была решена. При типичных точностях имевшихся литературных данных — от 5 до 15%, заявленных разными экспериментальными группами, расхождения между результатами этих групп доходили до 30% и часто превышали комбинированные погрешности измерений. Такая ситуация затрудняла проверку различных теоретических расчётов, расхождение между результатами которых часто оказывались сравнимыми с расхождениями между экспериментальными данными, и не удовлетворяла требованиям к точности фундаментальных атомных констант со стороны практики.

Значительный прогресс в создании новых экспериментальных средств, наблюдавшийся в последнее десятилетие, позволил поставить задачу проведения более точных измерений сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом. В частности, решающую роль в проведении настоящей работы оказали успехи, достигнутые за последнее время, в области абсолютной фотометрии потоков СИ в ВУФ и МР областях спектра, собственно развитие источников такого излучения, а также

успехи в области разработки техники измерения сечений фотоионизации атомов инертных газов.

Цель настоящей работы состояла в разработке новой экспериментальной методики определения полных сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом, которая позволяла бы устранить наиболее существенные источники погрешностей, присущие традиционным методам измерения, и определении с её помощью полных сечений ионизации атомов Ыс, Аг, Кг и Хе электронами с энергией 140 -г 4000 эВ. Методика основана на высокоточном измерении отношений полных сечений ионизации атомов инертных газов электронами и фотонами с последующей нормировкой измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы (точность от I до 3%) полные сечения фотоиопизации. Диапазон энергий электронов был выбран таким, что перекрывалась область, простирающаяся от энергий, соответствующих максимуму сечений, до энергии, при которых процесс ионизации достаточно хорошо описывается борцовским приближением.

Научная новизна работы состоит в следующем. Разработана новая экспериментальная методика, с помощью которой впервые измерены с точностью 1.3-5-1.9% отношения полных сечений фотоиопизации и полных сечений ионизации электронным ударом атомов Ые, Аг, Кг и Хе в диапазоне энергий фотонов 16 1500 эВ и электронов 140 -ь 4000 эВ. Таким образом, впервые в одном эксперименте было проведено прямое сравнение абсолютных сечений двух фундаментальных процессов в атомной физике — процессов фотоионизации и ионизации электронным ударом. Определены полные сечения ионизации атомов Не, Л г, Кг к Хе электронным ударом в диапазоне энергий столкновений от 140 до 4000 эВ с рекордной на данный момент точностью 2-^3%. Полученные результаты позволили значительно улучшить имевшиеся до настоящей работы экспериментальные данные (в том числе данные по сечениям однократной ионизации) и провести сравнение с теоретическими моделями, описывающими процесс ионизации атомов электронным ударом. На примере атома неона установлено, что из имеющихся

квантово-механических расчётов единственным, результаты которого согласуются с экспериментальными данными в пределах погрешности последних, является расчёт, выполненный в одноэлектронном борцовском приближении и учитывающий обменное взаимодействие между выбитым "активным" электроном и связанными электронами, находящимися в ионизуемой оболочке. Таким образом было получено экспериментальное подтверждение важности учёта данного вида обменного взаимодействия при описании процесса ионизации многоэлектронного атома электронным ударом.

Практическая значимость работы состоит в том, что получены новые надёжные, высокоточные экспериментальные данные по полным и однократным сечениям ионизации атомов Ие, Аг, Кг и Хе электронным ударом. Кроме этого, одним из результатов работы явилось создание нового высокоточного (1.6 ч- 4%) абсолютного детектора СИ в ВУФ и МР областях спектра, обладающего рядом преимуществ по сравнению с имеющимися аналогичными детекторами, к которым в первую очередь следует отнести возможность его использования в качестве абсолютного монитора мощных потоков фотонов.

Защищаемые положения.

1. Разработана экспериментальная методика определения полных сечениЕ ионизации атомов инертных газов электронным ударом, основанная ш высокоточном измерении отношений этих сечений и полных сечений фотоионизации с последующей нормировкой измеренных отношенш двух сечений на хорошо известные из литературы полные сечени! фотоионизации.

2. Создана экспериментальная установка для прецизионных измерений отношений полных сечений ионизации атомов инертных газо! электронами и фотонами.

3. Впервые измерены с точностью 1.3+ 1.9% отношения полных сеченш фотоионизации и полных сечений ионизации электронным ударор. атомов инертных газов (№, Аг, Кг, Хе) в диапазоне энергий фотон о) 16 -ь 1500 эВ и электронов 140 * 4000 эВ.

4. Определены полные и однократные сечения ионизации атомо] инертных газов (Ые, Аг, Кг, Хе) электронным ударом в диапазон

нергий столкновений 140 -f 4000 эВ с рекордной на данный момент очностыо 2 -н 3%, что значительно улучшило имевшуюся кспериментальную базу данных по этим сечениям. Установлено, что [аилучшее согласие с полученными экспериментальными результатами >беспечивает расчёт, выполненный в одноэлектронном борцовском [риближении и учитывающий обменное взаимодействие между выбитым 'активным" электроном и связанными электронами, находящимися на юнизуемой оболочке.

I. Разработан модифицированный вариант фотоионизационного гвантометра — новый абсолютный детектор СИ в ВУФ и MP областях пектра, предназначенный для измерения монохроматических потоков зотонов синхротронов, накопителей электронов, ондуляторов и ВУФ-[азеров на свободных электронах с точностью от 1.6 до 4%.

Апробация работы и публикации.

Материалы диссертации докладывались на 16 и 17-й международных :онференциях по рентгеновским лучам и процессам во внутренних »болочках (International Conference on X-Ray and Inner-shell Processes. Debrecen, Hungary, 1993; Hamburg, Germany, 1996); 20 и 21-й 1еждународных конференциях по физике электронных и атомных толкновений (International Conference on Electronic and Atomic Collisions, CPEAC. Vienna, Austria, 1997; Sendai, Japan, 1999); Российско-немецком еминаре по перспективам использования синхротронного излучения для (сследований в атомной и молекулярной физике и физике твердого тела Russian-German Workshop on Perspectives of Synchrotron Radiation lesearch in Atomic, Molecular and Materials Science. Berlin, Germany, 1995).

Материалы диссертации опубликованы в 8 работах, список которых [риведён в конце автореферата.

Збъём диссертации составляет 136 страниц, включая 19 рисунков, 7 аблиц и список литературы из 114 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, трёх глав, приложения и заключения.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, кратко описаны проведённые эксперименты и полученные результаты, а также их новизна и практическая значимость. Перечислены защищаемые положения, указаны работы, в которых опубликованы результаты.

Первая глава состоит из трёх параграфов и носит обзорный характер. В первом параграфе представлен обзор литературы по методам получения и анализа экспериментальной информации о сечениях ионизации атомов инертных газов электронным ударом. В начале параграфа вводятся понятия полного ае и парциального оп+ сечений ионизации. Полное сечение ионизации атома, являющееся суммой парциальных сечений (ае = 1ст"+), есть мера вероятности, что при столкновении электрона с атомом произойдёт ионизация последнего, а парциальное сечение обмера вероятности, что в результате ионизации атома образуется положительный ион с зарядом лип вторичных электронов.

Отличительной чертой экспериментов по изучению процесса ионизации атомов инертных газов электронным ударом является тот факт, что данный процесс является не единственным и, более того, не основным процессом, сопровождающим столкновение электрона с атомом. Сечения упругого сс 1-й неупругого Оше1-рассеяния электрона на атоме, не приводящего к его ионизации, по порядку величины (Ю15* 1017см2) совпадают и даже превышают полные сечения ионизации и, таким образом, последние оказываются отличными от полных эффективных сечений столкновений а (а = Се + сы + Оты). Вследствие этого оказывается невозможным определение сечений ионизации атомов путём простого измерения степени поглощения пучка электронов в слое вещества с использованием закона Ламберта-Бера.

Для определения полных и парциальных сечений ионизации атомов необходимо проводить абсолютное измерение числа ионов, образующихся в атомарном слое с известной толщиной и концентрацией атомов при прохождении через него моноэнергитичнлго пучка

электронов с известной интенсивностью. При этом для однозначного определения сечений необходимо поддерживать такие условия, при которых столкнувшиеся с атомами электроны выбывают из пучка лишь в результате однократных столкновений. На практике такие условия реализуются только при достаточно малых концентрациях атомов (<1012см-3) в слое вещества, когда средняя длина свободного пробега электронов значительно превосходит толщину этого слоя. Сложность определения столь малых концентраций атомов газа и нетривиальность задачи абсолютного измерения числа образующихся в результате ионизации ионов и эффективного размера области ионизационной камеры, из которой эти ионы собираются детектором, затрудняют получение точных экспериментальных данных.

До последнего времени описанный выше подход к абсолютному измерению парциальных и полных сечений ионизации был реализован только в четырёх работах, а в большинстве других либо измерялись относительные зависимости сечений от энергии электронов и отношения парциальных сечений друг к другу, либо вместо абсолютного измерения числа ионов проводилось измерение полного тока, который эти ионы создавали в ионизационной камере. Измеренные последним способом сечения ионизации называются "кажущимися" сечениями Сткаж и представляют собой взвешенную сумму парциальных сечений, то есть Ое = I пап+. Тот факт, что "кажущиеся" сечения ионизации в общем случае отличаются от полных сечений, является главным недостатком работ, в которых эти сечения измерялись.

Анализ работ, имевшихся на период начала данной работы, показал, что в то время>как для относительных зависимостей сечений ионизации от энергии электронов и отношений парциальных сечений друг к другу имелась достаточно надёжная экспериментальная база данных, задача получения такой же надёжной экспериментальной информации по абсолютным значениям полных и парциальных сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом на тот период до конца не была решена. При типичных точностях имевшихся литературных данных — от 5 до 15%, заявленных разными экспериментальными группами, расхождения между результатами этих групп доходили до 30% и при этом практически не представлялось возможным выделить какой-

либо один более надёжный по отношению к другим набор данных Основная причина столь значительных расхождений была связана 1 погрешностями, возникавшими при абсолютном измерении числ; образующихся ионов, эффективного размера области ионизационно! камеры, из которой ионы собирались детектором, концентрации атомо] газа меньше 1012 см3, что соответствовало давлениям газа меныш Ю-4 Тор, и числа электронов в ионизующем пучке.

Во втором параграфе представлена краткая характеристик; экспериментов по измерению полных сечений фотоионизацин атомо! инертных газов. Главная особенность таких экспериментов связана с тем что в ВУФ и МР областях спектра доминирующим процессом пр( взаимодействии фотонов с атомами является процесс фотоионизации Более того, то обстоятельство, что при взаимодействии фотона с атомои образуется только один ион, является решающим фактором, приводящих к тому, что полное эффективное сечение поглощения а фотона атомох равно полному сечению фотоионизации ери. Поэтому оказываете) возможным определять полные сечения фотоионизации атомов, н< измеряя число образующихся ионов, а измеряя степень ослабленш интенсивности пучка фотонов при прохождении его через ячейку с газом толщина и концентрация атомов в которой известны. При этом типична) концентрация атомов газа (~10|6см 3) в таких экспериментах значителык выше, чем в экспериментах с электронным пучком, что существеннс упрощает задачу её определения.

Данный подход при определении полных сечений фотоионизации бьи реализован в экспериментах, использующих метод поглощающей ячейк! и метод двойной ионизационной камеры. Использование обоих методо; позволило полностью устранить погрешности, присущие экспериментам < электронным пучком. В конечном итоге это привело к тому, что к начал; настоящей работы полные сечения фотоионизации атомов инертны; газов были измерены с точностью 0.8 + 3%, что значительно превышалс точность полных сечений ионизации этих атомов электронным ударом.

В третьем параграфе приводятся основные выводы, полученные и: анализа имевшихся экспериментальных работ, и формулируете; постановка задачи — разработка методики определения полных сечешп ионизации атомов инертных газов электронным ударом, основанной ш

высокоточном измерении этих сечений и полных сечений фотоионизации с последующей нормировкой измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы полные сечения фотоионизации, а также определение сечений ионизации атомов Аг, Кг и Хе электронами с энергией 140 + 4000 эВ.

Во второй главе диссертации дано описание методики и установки, на которой были измерены отношения полных сечений ионизации атомов

Аг, Кг и Хе электронами и фотонами.

Все эксперименты были выполнены на специально созданной установке, при проектировании которой были использованы оригинальные разработки двух институтов. Первая разработка связана с использованием фотоионизационного квантометра для СИ (РС>811). Данный прибор, сконструированный автором и являющийся модификацией фотоионизационного квантометра [1], предназначен для работы с источниками СИ и позволяет проводить прецизионное сравнение полного числа ионов, образующихся в результате ионизации газа фотонами и электронами. Вторая разработка связана с использованием разработанного в Берлинском Институте Метрологии (РТВ) криогенного электрического болометра (ЕБИ) -первичного стандарта СИ в ВУФ и МР областях спектра, позволяющего измерять потоки фотонов с точностью лучше 1% [2].

В первом параграфе описывается принцип работы и даётся общее описание экспериментальной установки. Основным элементом установки (рис. 1) являлась вакуумная камера из нержавеющей стали, состоявшая из двух частей, в которых располагались ионизационная камера, детектор ионов, электронная пушка, цилиндр Фарадея, предназначенный для измерения электронного тока, и фотоприёмник, прокалиброванный относительно ЕБК и предназначенный для абсолютного измерения потока фотонов. Вакуумный объём камеры откачивался до давления остаточного газа ~ 6- Ю-8 Тор. Давление рабочего инертного газа в камере в течение одного цикла измерений оставалось постоянным в диапазоне от 2-Ю-6 до 5-Ю-5 Тор. Для предотвращения попадания рабочего газа в канал монохроматизации источника СИ использовалась стандартная система дифференциальной откачки, отделявшая экспериментальную установку от этого канала.

1 2 ,3 4 5 6 7 8 9 10 11 16

и

Ьу

/

п

15

Рис. 1. Схема установки. I - фотоионизационный квантометр для СИ (Р(2511): I - катод электронной пушки, 2-5 - электроды электронной пушки, 6, 7 - электроды ионизационной камеры, 8,9- электроды цилиндра Фарадея, 10-отверстие на задней стенке цилиндра Фарадея, закрытое тонкоплёночным алюминиевым фильтром, 11 - диафрагма для проведения тестовых измерений, 12-детектор на микроканальных пластинах, 13-фланец для подключения вакуумного насоса, 14- фланец для подключения клапана напуска газа, 15 - фланец для подсоединения камеры к выходу канала монохроматизации источника СИ; II - камера с фотоприёмником 16: 17 - соединительные фланцы.

Принцип работы установки в течение одного цикла измерений отношения двух сечений был основан на последовательной ионизации рабочего газа электронами и фотонами. На первом этапе измерений пучок квазимоноэнергитичных электронов с энергией Е (ДЕ~±1эВ), формировавшийся электронной пушкой, проходил между параллельными электродами 6 и 7 ионизационной камеры и регистрировался цилиндром Фарадея со 100% эффективностью. Под действием постоянного поперечного электрического поля (5 В/см) ионы, возникавшие в ионизационной камере, двигались по направлению к электроду 7, в котором имелось прямоугольное отверстие, закрытое никелевой мелкоструктурной сеткой. Часть ионов проходила через это отверстие и после ускорения в промежутке между электродом 7 и детектором 12, к лицевой поверхности которого был приложен

ускоряющий отрицательный потенциал—13 кВ, регистрировалась этим детектором. Детектор ионов 12 был собран на микроканальных пластинах (МКП) и работал в режиме счёта отдельных ионов. Выталкивающее и ускоряющее электрические поля были подобраны таким образом, чтобы ионы с разной кратностью заряда собирались и регистрировались детектором 12 с одинаковой эффективностью. При таких условиях скорость счёта /е с МКП была пропорциональна полному сечению ионизации ае(Е) атомов рабочего газа электронным ударом и числу электронов, прошедших через ионизационную камеру за 1 сек, которое, в свою очередь, было пропорционально измеряемому электрометром суммарному току /е с электродов 8 и 9 цилиндра Фарадея.

На втором этапе измерений электронный пучок выключался и проводилась повторная ионизации рабочего газа фотонами. Для этого пучок СИ с энергией фотонов Ьу с выхода канала монохроматизации направлялся в ионизационную камеру сквозь осевую полость электронной пушки, проходил между электродами 6 и 7, далее через отверстие 10 в задней стенке цилиндра Фарадея, которое в обычном режиме работы было закрыто субмикронным алюминиевым фильтром с известным пропусканием, и регистрировался фотоприёмником 16. (В приборе имелась возможность без нарушения вакуума заменять этот цилиндр Фарадея на два других, имевших ту же геометрию электродов, но отличавшихся тем, что у одного из них отверстие в задней стенке было полностью открыто, а у другого закрыто субмикронным серебряным фильтром). Ионы, образовывавшиеся в результате фотоионизации, собирались и регистрировались детектором 12 так же, как это происходило в случае ионизации газа электронами. Скорость счёта /рь в этом случае была пропорциональна полному сечению фотоионизации арьфу) и числу фотонов, прошедших за 1 сек через ионизационную камеру, которое, в свою очередь^ было пропорционально току фотоприёмника /рь и обратно пропорционально квантовой эффективности фотоприёмника и пропусканию тр^/ж)

алюминиевого фильтра.

Особенностью установки было использование в ней полой электронной пушки и цилиндра Фарадея с отверстием на задней стенке. Такая конструкция обеспечивала совпадение положений пучков

электронов и фотонов в ионизационной камере и позволяла проводить измерения с обоими пучками при неизменном положении электронной пушки и цилиндра Фарадея относительно электродов ионизационной камеры, благодаря чему распределение электрического поля и давления газа внутри неё оставалось постоянным- С учётом того, что выталкивающее и ускоряющее ионы поля были достаточно сильными, чтобы обеспечить одинаковую эффективность сбора и регистрации ионов с разной кратностью заряда, можно сделать вывод о тождественности условий образования и регистрации ионов для двух случаев ионизации. При таких условиях отношение полного сечения ионизации атомов рабочего газа электронным ударом и полного сечения фотоионизации определялось уравнением:

Ос(Е) _ 1 1 /е//е (|)

Oph(^v) Tph(Av) îlph(/iv) /ph/iph '

Задачей эксперимента являлось измерение всех величин,стоящих в правой части этого уравнения.

Во втором параграфе даётся характеристика источника СИ. Измерения, представленные в работе, были выполнены в радиометрической лаборатории РТВ на NIM и SX700 каналах монохроматизации СИ накопителя электронов BESSY I (г. Берлин) в двух спектральных интервалах: 16-н 21.2 эВ (77.5 + 58.5 нм) и 50+ 1500 эВ (24.8 -f 0.83 нм), лежащих, соответственно, в ВУФ и МР диапазонах спектра. Оба канала были специально созданы и оптимизированы для проведения радиометрических экспериментов, требующих излучения высокой интенсивности (до 10" фотонов в сек на выходе каждого канала) и спектральной чистоты QJAX ~ 300 на SX700 канале и ~ 90 на NIM канале) с возможностью проведения высокоточных (точность ~ 1%) измерений потоков фотонов на выходе [2]. Для таких измерений в настоящей работе были использованы два типа фотоприёмников, абсолютно прокалиброванных относительно ESR,— полупроводниковые кремниевые n-р.фотодиоды AXUV 100G фирмы International Radiation Detectors (USA), предназначенные для работы в МР диапазоне спектра, и изготовленные в Швейцарском Институте Технологии (Swiss Fédéral

Institute of Technology) PtSi-n-Si Шотки фотодиоды для работы ВУФ диапазоне спектра.

В третьем параграфе описывается работа отдельных элементов экспериментальной установки, анализируются возможные источники ошибок (всего было проанализировано 16 таких источников), их вклад в общую погрешность результатов измерений отношений двух сечений, а также приводятся результаты контрольных опытов, проведённых для определения этих вкладов. Относительная погрешность отношений полных сечений ионизации атомов Ne, Аг, Кг и Хе электронами и фотонами составила величину от 1.3 до 1.9%, а основной вклад в неё (до 0.5% и выше) вносили следующие источники ошибок: измерение квантовой эффективности фотоприёмника, статистическая ошибка при измерении скорости счёта, нелинейность зависимости скорости счёта от числа регистрируемых ионов, неравенство эффективностей сбора и регистрации ионов с разной кратностью заряда, влияние рассеянного света и излучения во втором порядке дифракции решётки монохроматора. Погрешности, указанные в настоящей работе, определяют 68% -ный (или 1а) доверительный интервал.

В четвёртом параграфе описывается процедура определения полных сечений ионизации атомов Ne, Аг, Кг и Хе электронами с энергией 140 ч- 4000 эВ, которая включала три этапа. На первом этапе для каждого атома с точностью лучше 1% измерялась относительная кривая зависимости полных сечений ионизации от энергии электронов. На втором этапе для каждого атома с точностью от 1.3 до 1.9% измерялись отношения сте(£=1000 3B)/aPh(Av) полных сечений ионизации атомов электронами с энергией 1000 эВ и полных сечений фотоионизации. На третьем этапе с использованием известных из литературы полных сечений фотоионизации и измеренных отношений двух сечений определялись полные сечения ионизации ае(£= 1000 эВ) атомов электронами с энергией 1000 эВ, которые в дальнейшем использовались для абсолютной нормировки относительных кривых зависимостей сечений от энергии электронов. Относительная погрешность абсолютных полных сечений ионизации се(£) атомов электронным ударом определялась точностью, с которой были измерены отношения двух сечений и относительные кривые

зависимостей сечений от энергии электронов, а также точностью, с которой были известны полные сечения фотоионизации.

В третьей главе диссертации приведены результаты работы и их обсуждение. В первом параграфе описываются результаты экспериментов с неоном. Эти эксперименты были выполнены в период с 1997 г. по 1998 г. в разные промежутки времени и предшествовали измерениям с другими инертными газами. Помимо непосредственной задачи, связанной с определением полных сечений ионизации атома N2 электронным ударом, в ходе этих экспериментов ставилась задача апробации разработанной экспериментальной методики и проверки воспроизводимости результатов измерений. Отношения <зе(.Е=1000эВ)/ср11(Лу) были измерены в области энергий фотонов от 100 до 1500эВ. Выбор данного спектрального интервала для измерений был обусловлен тем. чю к началу настоящей работы именно в этом спектральном интервале была накоплена наиболее обширная база данных по полным сечениям фотоионизации неона и разработана надёжная методика абсолютных измерений потоков СИ с использованием ЕБЯ (разработка аналогичной методики измерений потоков излучения в области энергий фотонов ниже 100 эВ была завершена только после окончания экспериментов с неоном).

Значения полного сечения ионизации атома Ые электронами с энергией 1000эВ (рис.2) определялись путём нормировки измеренных в разное время при разных энергиях фотонов отношений се(£=1000 эВ)/стрь(Лу) на так называемые рекомендуемые полные сечения фотоионизации, которые были получены с точностью от 2 до 3% в результате компиляции имевшихся литературных данных по полным сечениям фотоионизации. Все данные, представленные на рис. 2, согласуются друг с другом в пределах погрешности измерений, демонстрируя хорошую воспроизводимость результатов измерений, надёжность разработанной в настоящей работе методики и её пригодность для измерения полных сечений ионизации атомов инертных газов.

Окончательно значение полного сечения ионизации атома Ые электронами с энергией 1000 эВ определялось путём усреднения наиболее точных данных, полученных в области энергий фотонов от 100 до 300 эВ. Такое усреднение привело к значению: 1000 эВ} =

и

о

о

ьщ

31

29

N6

100

(I*

......!...........

±2.8%(1о)

I ..

юоо

Энергия фотонов, эВ

Рис.2. Значения полного сечения ионизации атома Ые электронами с энергией 1000эВ, полученные путём нормировки измеренных отношений этого сечения и полных сечений фотоионизации на рекомендуемые полные сечения фотоионизации при разных энергиях фотонов. Различными символами показаны данные, полученные в разные промежутки времени. Непрерывная линия показывает среднее значение.

31.22 • 10"18см2 ± 2.8% . Полные сечения ионизации атома Ые электронами с энергиями, отличными от 1000 эВ, были получены с точность лучше 3% путём абсолютной нормировки относительной кривой зависимости сечений от энергии электронов (рис. 3).

Во втором параграфе представлены результаты экспериментов с аргоном, криптоном и ксеноном. Отличительной чертой этих экспериментов являлось то, что отношения сге(£'=1000эВ)/сгрь(Лк) были измерены не только в МР, но и ВУФ области спектра, а также то, что в качестве опорных данных по полным сечениям фотоионизации использовались оригинальные экспериментальные данные, полученные разными группами и опубликованные в литературе. Интерес к измерениям в ВУФ области спектра был обусловлен тем, что в данном диапазоне спектра имелись наиболее точные (точность 0.8%) данные

о о"

400

3 300 и

200

100

■ .Хе ---'-"--—г-г-т-г-г-

• • -

Кг \ • • -

Аг*.. • • • в

" № «•И* • • « ........—.....£ ' !М

100 1000

Энергия электронов, эВ

Рис. 3. Полные сечения ионизации атомов Ие, Аг, Кг и Хе электронным ударом.

по полным сечениям фотоионизации [3]. Делая основной упор именно на измерения в ВУФ области спектра, были определены значения сте(£=1000эВ) = 80.8 • 1018 см2± 2.0% для Аг, сте(£=1000 эВ) = 106.2 • Ю-18 см2 ± 2.0% для Кг и ае(£=Ю00 эВ) = 143.7 • 10"18 см2 ± 2.0% для Хе. Полные сечения ионизации атомов Аг, Кг и Хе электронами с энергиями, отличными от 1000 эВ, были получены с точностью лучше 2.2% путём абсолютной нормировки относительных кривых зависимости сечений от энергии электронов (рис. 3).

В третьем параграфе результаты настоящей работы сравниваются с результатами других экспериментальных групп. Предваряя такое сравнение, отмечается, что использовавшаяся в настоящей работе методика определения полных сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом позволила устранить наиболее существенные источники погрешностей, присущие работам других групп, вследствие чего полученные в настоящей работе данные обладают рекордной точностью, значительно превосходящей точность имевшихся литературных данных, что в конечном итоге позволяет провести ревизию последних.

В качестве общего вывода отмечается, что из всех имевшихся экспериментальных групп нельзя выделить ни одной, результаты которой находились бы в согласии с результатами настоящей работы сразу для всех четырёх атомов инертных газов. Во всех случаях данные, полученные в настоящей работе, подтверждают результаты только тех работ, которые для данного конкретного атома приводят к наименьшим значениям сечении. Особенно важным является также то, что в случае неона и криптона значения полных сечений ионизации, полученные в настоящей работе, лежат ниже данных работы [4] —работы, которая до последнего времени считалась де-факто "стандартом", а результаты, полученные в ней, часто использовались для абсолютной нормировки относительных парциальных сечений и для тестирования теоретических моделей. Особенно существенны обнаруженные расхождения (~20%) для атома поскольку, имея относительно простую по сравнению с другими многоэлектронными атомами (Аг, Кг, Хе) конфигурацию электронных оболочек, атом Ые является наиболее привлекательным с теоретической точки зрения, а поэтому наиболее исследуемым объектом. К настоящему времени для него выполнено наибольшее количество различных расчётов, которые в ряде случаев приводят к результатам, отличающимся друг от друга на величины, сравнимые с величиной расхождений между экспериментальными данными.

В четвёртом параграфе экспериментальные результаты настоящей работы сравниваются с результатами теоретических расчётов. Для атома Не установлено, что из имеющихся квантово-механических расчётов единственным, результаты которого согласуются с экспериментально найденными сечениями ионизации в пределах погрешности последних, язляется расчёт [5], выполненный в одноэлектронном борцовском приближении с атомными еолновыми функциями, рассчитанными с использованием модифицированного потенциала Томаса-Ферми, и учитывающий обменное взаимодействие между выбитым "активным" электроном и связанными электронами, находящимися в ионизуемой оболочке. Расчёты других авторов, выполненные также в борцовском приближении, но без учёта данного вида обменного взаимодействия, приводят к значениям сечений, превышающим экспериментальные на 20 + 90% в области максимума сечений (при энергии электронов 140 эВ) и

8 + 50% в области энергий 1000 эВ и выше. Для атомов Аг, Кг и Хе отсутствуют расчёты, выполненные с учётом указанного выше вида обменного взаимодействия, а имеющиеся квантово-механические расчёты, выполненные без его учёта, приводят к результатам, которые, так же как и в случае неона, превышают экспериментально найденные значения сечений на величины от 15 до 100%.

Таким образом, результаты настоящей работы позволили впервые однозначно подтвердить правильность теоретических результатов работы [5], продемонстрировав, что в случае атома Ne для получения точных расчётных данных нельзя пренебрегать учётом обмена между выбитым и связанными электронами и что именно учёт данного эффекта, осуществлённый уже в рамках одноэлектронного борновского приближения, обеспечивает согласие между теорией и экспериментом. Применительно к другим атомам учёт данного вида обменного взаимодействия в расчётах также должен уменьшить значения сечений и привести к сближению теоретических результатов с экспериментальными.

Из неквантово-механических методов расчёта наилучшее согласие (в пределах 30%) с экспериментом обеспечивает расчёт, выполненный с использованием полуклассического приближения Дойча-Мёрка.

В пятом параграфе рассматриваются технические результаты работы, связанные с возможным применением разработанного фотоионизационного квантометра для СИ (РС^И) в такой широкой и самостоятельной области прикладной физики как абсолютная МР и ВУФ фотометрия потоков фотонов на выходе каналов монохроматизации синхротронов, накопителей электронов, ондуляторов и ВУФ-лазеров на свободных электронах. После краткого обзора современных методов фотометрии СИ и обоснования необходимости разработки новых детекторов для этих целей описываются некоторые основные свойства, преимущества и возможные применения Р<3811. Основными свойствами РОБИ., в ряде случаев выгодно отличающими его от других абсолютных детекторов СИ в ВУФ и МР областях спектра, являются: -Высокая точность измерений (от 1.6 до 4%), определяемая в основном точностью, с которой известны полные сечения ионизации атомов рабочего инертного газа фотонами и электронами или отношения этих сечений. Точность измерения потоков фотонов, обеспечиваемая с

помощью РС^Я, сопоставима с точностью, обеспечиваемой другими первичными детекторами СИ, к которым относятся ЕБЛ (точность измерения ~1%) и двойная ионизационная камера (точность измерения составляет ~2% в ВУФ области спектра, уменьшаясь до 6% в МР области спектра, где процессы многократной фотоионизации начинают играть существенную роль).

- Возможность использования РС^БЯ в качестве абсолютного "прозрачного" монитора интенсивности монохроматического СИ, что невозможно при использовании других абсолютных детекторов.

- Отсутствие деградации (то есть относительного уменьшения квантовой эффективности) РСЗБЯ под воздействием излучения, которая характерна для полупроводниковых детекторов, используемых в качестве переносных вторичных детекторов.

- Большой динамический диапазон измеряемых интенсивностей (от 107 до 1018 фотонов в сек).

- Низкая чувствительность РС^БИ. к излучению во втором порядке дифракции решётки монохроматора и возможность анализа такого излучения.

- Легкость транспортировки РС^Я и его адаптации к любому каналу монохроматизации СИ.

Особо следует отметить привлекательность использования РС^Я при измерении интенсивных потоков излучения в ВУФ области спектра, где полупроводниковые детекторы подвержены наибольшей деградации. Именно это обстоятельство делает РС^Я наиболее перспективным на данный момент абсолютным детектором, который может быть использован для характеризации излучения строящегося в Гамбурге (Германия) ВУФ-лазера на свободных электронах DEZY - установки, на выходе которой ожидаются потоки излучения ~ 1017 + 1018 фотонов в сек на длине волны 70 нм.

Приложение содержит три таблицы, в которых приведены измеренные значения отношений полных сечений ионизации атомов Аг, Кг и Хе электронами с энергией 1000 эВ и фотонами с энергией от 16 до 1500 эВ, а также значения полных и однократных сечений ионизации этих атомов электронами с энергией от 140 до 4000 эВ. Однократные сечения ионизации а+ определялись путём пересчёта полных сечений ионизации

Ое с использованием отношений ст+/сте, полученных с точностью от 1 до 2% в результате усреднения литературных данных.

В заключении перечисляются основные результаты, полученные в диссертационной работе, которые состоят в следующем:

1. Разработана экспериментальная методика определения полных сечений ионизации атомов инертных газов электронами с энергией 140 + 4000 эВ, которая позволяет устранить наиболее существенные источники погрешностей, присущие традиционным методам определения этих сечений. Методика основана на высокоточном измерении отношений этих сечений и полных сечении фотоионизации с последующей нормировкой измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы (точность от 1 до 3%) полные сечения фотоионизации.

2. Впервые измерены с точностью 1.3+1.9% отношения полных сечений фотоионизации и полных сечений ионизации электронным ударом атомов N6, Аг, Кг и Хе в диапазоне энергий фотонов 16 + 1500 эВ и электронов 140 +4000 эВ. Таким образом, впервые в одном эксперименте проведено прямое сравнение абсолютных сечений двух фундаментальных процессов в атомной физике — процессов фотоионизации и ионизации электронным ударом.

3. Определены полные и однократные сечения ионизации атомов Аг, Кг и Хе электронным ударом в диапазоне энергий столкновений от 140 до 4000 эВ с рекордной на данный момент точностью 2 + 3%, что значительно улучшило имевшуюся до настоящей работы экспериментальную базу данных.

4. Проведена ревизия имевшихся до настоящей работы экспериментальных данных и выявлено наличие в них систематических ошибок. В частности, установлено, что из всех экспериментальных работ, выполненных ранее, нет ни одной, результаты которой находились бы в согласии (в пределах комбинированной погрешности) с результатами настоящей работы для всех четырёх атомов инертных газов. Во всех случаях данные, полученные в настоящей работе, подтверждают результаты только тех работ, которые для данного конкретного атома приводят к наименьшим значениям сечений.

5. Проведено сравнение новых высокоточных экспериментальных данных с результатами различных теоретических расчётов и на основании такого сравнения выяснена роль эффекта обменного взаимодействия между выбитым "активным" электроном и связанными электронами, находящимися в ионизуемой оболочке. В частности, для атома неона установлено, что из имеющихся квантово-механических расчётов единственным, находящимся в согласии с экспериментальными данными, является расчёт, выполненный в одноэлектронном борцовском приближении и учитывающий данный вид обменного взаимодействия. Расчёты, выполненные без учёта этого эффекта, приводят к сечениям, которые на 8 -г 30% больше экспериментальных. Из неквантово-механических методов расчёта наилучшее согласие обеспечивает расчёт, выполненный с использованием полуклассического приближения Дойча-Мёрка.

6. Разработан модифицированный вариант фотоионизационного квантометра — новый абсолютный детектор СИ, пригодный для использования па выходе любых каналов монохроматизации синхротроноз, накопителей электронов и ондуляторов. Обладая точностью измерений (1.6 + 4%), сопоставимой с точностью, обеспечиваемой другими аналогичными детекторами, новый детектор имеет ряд достоинств, к которым в первую очередь следует отнести возможность его использования в качестве абсолютного монитора и для измерения мощных (до 1017 + 1018 фотонов в сек) потоков фотонов. Последнее свойство делает этот детектор наиболее перспективным на данный момент детектором для характеризации излучения строящегося в Гамбурге (Германия) ВУФ-лазера на свободных электронах DEZY.

Материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Gladskikh A.N., Sorokin A.A. Atomic ionization cross sections data analysis for absolute calibration of SXR detectors. - Abstracts of Papers of the 16th International Conference on X-Ray and Inner-shell Processes (X-93). Debrecen, Hungary, 1993, p.329.

2. Bobashev S.V., Sorokin A.A. Precise measurements of electron-impact ionization cross sections of rare gas atoms in the energy range 0.1-4 keV by using synchrotron radiation. - Russian-German Workshop on Perspectives of

Synchrotron Radiation Research in Atomic, Molecular and Material Science. Berlin, Germany, 1995.

3. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Möbus В., Scholze F., Ulm G. Precise measurements of elctron-impact ionization cross sections of neon by comparison with photoionization. - Abstracts of Papers of the 17th International Conference on X-Ray and Inner-shell Processes (X-96). Hamburg, Germany, 1996, p. 400.

4. Möbus В., Ulm G., Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V. Determination of the absolute electron-impact ionization cross sections of neon. -

BESSY Jahresbericht (Сборник трудов BESSY). Berlin, Germany,, 1996, p. 114.

5. Möbus В., Ulm G., Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V. Determination of absolute electron-impact ionization cross sections of neon and argon. - Abstracts of Papers of the 20th International Conference on Electronic and Atomic Collisions (XX-ICPEAC). Vienna, Austria, 1997, p. TU088.

6. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Möbus В., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross sections of neon by comparison with photoionization. - Phys. Rev. A, 1998, v. 58, p. 2900-2910.

7. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Richter M., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross sections of argon, krypton, and xenon by comparison with photoionization. - Abstracts of Papers of the 21st International Conference on Electronic and Atomic Collisions (XXI-ICPEAC). Sendai, Japan, 1999, p. 242.

8. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Richter M., Möbus В., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross sections of argon, krypton, and xenon by comparison with photoionization. - Phys. Rev. A., 2000, v. 61, 022723 (11 pages).

Цитируемая литература

[1] Bobashev S.V., Shmaenok L.A. Rev. Sei. Instrum., 1981, v. 52, p. 16-20.

[2] Rabus H„ Persch V., Ulm G. Appl. Opt., 1997, v. 36, p. 5421-5439.

[3] Samson J.A.R., Yin L. J. Opt. Soc. Am. B, 1989. v. 6, p. 2326-2333.

[4] Rapp D„ Englander-Golden P. J. Chem. Phys, 1965, v. 43, p. 1464-1479.

[5] Knapp E.W., Schulz M. J. Phys. В, 1974, v. 7, p. 1875-1890.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Сечения ионизации атомов инертных газов электронным ударом.

1.1.1. Общая характеристика процесса ионизации атома.

1.1.2. Эксперименты с одним пучком, в которых измеряется полный ток ионов; "кажущиеся" сечения.

1.1.3. Эксперименты, в которых анализируется зарядовый спектр ионов; парциальные и полные сечения.

1.1.4. Анализ экспериментальных данных для атомов инертных газов.

1.2. Краткая характеристика экспериментов по измерению полных сечений фотоионизации атомов инертных газов.

1.3. Постановка задачи диссертационной работы.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНЫХ СЕЧЕНИЙ

ИОНИЗАЦИИ АТОМОВ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ ЭЛЕКТРОНАМИ С ЭНЕРГИЕЙ 140- 4000 ЭВ.

2.1. Принцип работы и общее описание экспериментальной установки для измерения отношений полных сечений ионизации атомов инертных газов электронами и фотонами.

2.2. Характеристика источника синхротронного излучения.

2.3. Работа отдельных элементов установки и анализ источников ошибок.

2.3.1. Измерение тока электронов.

2.3.2. Измерение числа фотонов.

2.3.3. Измерение выхода ионов.

2.3.4. Влияние рассеянного света и излучения в высших порядках дифракции решётки монохроматора.

2.4. Процедура измерений и погрешности результатов измерений.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Атом неона.

3.1.1. Компиляция литературных данных по полным сечениям фотоионизации атома неона.

3.1.2. Результаты измерений отношений сечений и полные сечения ионизации атома неона электронным ударом.

3.2. Результаты измерений отношений сечений и полные сечения ионизации атомов аргона, криптона и ксенона электронным ударом.

3.3. Сравнение с экспериментальными данными других авторов.

3.4. Сравнение с теорией.

3.4.1. Краткий комментарий к теоретическим работам.

3.4.2. О соотношении экспериментальных и теоретических сечений ионизации атомов неона, аргона, криптона и ксенона электронным ударом.

3.4.3. Выводы.

3.5. Фотоионизационный квантометр для синхротронного излучения как абсолютный детектор в ВУФ и МР областях спектра.

3.5.1. Современные методы фотометрии синхротронного излучения в ВУФ и МР областях спектра.

3.5.2. Некоторые свойства и возможные применения фотоионизационного квантометра для синхротронного излучения.

Настоящая диссертационная работа посвящена созданию новой экспериментальной методики определения с высокой точностью полных сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом. Работа носит метрологический характер и представляет собой новый этап в измерении фундаментальных физических констант.

Ионизация атомов электронным ударом является одним из фундаментальных процессов в атомной физике и интенсивно исследуется на протяжении 60 лет [1-4]. К настоящему времени атомы инертных газов, для которых сечения ионизации (полные, парциальные и "кажущиеся") измерены в достаточно широком диапазоне энергий столкновений, являются наиболее исследуемыми объектами. С одной стороны это объясняется их относительно простыми физико-химическими свойствами по сравнению с другими атомами, что облегчает проведение экспериментов. С другой стороны интерес к атомам инертных газов обусловлен тем, что экспериментальные данные по сечениям ионизации этих атомов находят широкое практическое применение и существенны для развития теоретических методов расчёта.

С теоретической точки зрения интерес к атомам инертных газов вызван тем, что эти атомы представляют собой наиболее трудный пример многоэлектронной системы в том смысле, что в них отсутствуют факторы, упрощающие модельное рассмотрение взаимодействия (малое число "активных" электронов, наличие слабосвязанных электронов и т.п.). Кроме того, интерес к этим атомам обусловлен тем, что именно для них накоплена наиболее обширная экспериментальная база данных о сечениях ионизации, позволяющая проводить проверку различных теоретических моделей, разрабатываемых для комплексного описания процесса ионизации, в том числе и атомов, для которых экспериментальные данные отсутствуют.

В то же время ионизация многоэлектронных атомов является сложным процессом, в котором проявляются эффекты коллективного электронного взаимодействия. Сложность описания таких процессов, опирающегося на методы теории многих тел, повышает требования к качеству, в том числе к точности, экспериментальной информации. Измерения с высокой точностью абсолютных значений парциальных и полных сечений и их зависимостей от энергии электрона позволяют выяснять вклад различных каналов ионизации, роль корреляции и обмена электронов. Всё это в конечном итоге помогает выбрать адекватное квантово-механическое описание процесса ионизации атома электроном в целом.

Надёжные и высокоточные экспериментальные данные по сечениям ионизации атомов инертных газов важны и с практической точки зрения при решении многих задач в физике лабораторной и космической плазмы, аэрономии, фотометрии и ряда других приложений. В частности, одним из практических результатов настоящей работы явилось создание нового абсолютного детектора синхротронного излучения в вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) и мягкой рентгеновской (МР) областях спектра

10 2000 эВ) на базе фотоионизационного квантометра [5] - прибора, результат измерения потоков фотонов которым опирается на значения парциальных сечений ионизации атомов инертных газов фотонами и электронами.

Проведённый перед началом настоящей диссертационной работы анализ литературных данных показал, что несмотря на необходимость надёжных экспериментальных данных по сечениям ионизации атомов инертных газов электронным ударом задача получения таких данных на тот период до конца не была решена. При типичных точностях имевшихся литературных данных - от 5 до 15%, заявленных разными экспериментальными группами, расхождения между результатами этих групп доходили до 30% и часто превышали комбинированные погрешности измерений. Такая ситуация затрудняла тестирование различных теоретических расчётов, расхождение между результатами которых часто оказывались сравнимыми с расхождениями между экспериментальными данными, и не удовлетворяла требованиям к точности фундаментальных атомных констант со стороны практики.

Значительный прогресс в создании новых экспериментальных средств, наблюдавшийся в последнее десятилетие, позволил поставить задачу проведения более точных измерений сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом. В частности, решающую роль в проведении настоящей работы оказали успехи, достигнутые за последнее время, в области абсолютной фотометрии потоков синхротронного излучения в ВУФ и МР областях спектра, собственно развитие источников такого излучения, а также успехи в области разработки техники измерения сечений фотоионизации атомов инертных газов.

Цель настоящей работы состояла в разработке новой экспериментальной методики определения полных сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом, которая позволяла бы устранить наиболее существенные источники погрешностей, присущие традиционным методам измерения, и определении с её помощью полных сечений ионизации атомов Ие, Аг, Кг и Хе электронами с энергией 140 -ь 4000 эВ. Методика основана на высокоточном измерении отношений этих сечений и полных сечений фотоионизации с последующей нормировкой измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы (точность от 1 до 3%) полные сечения фотоионизации. Диапазон энергий электронов был выбран таким, что перекрывалась область, простирающаяся от энергий, соответствующих максимуму сечений, до энергий, при которых процесс ионизации достаточно хорошо описывается борновским приближением.

Научная новизна работы состоит в следующем: Разработана новая экспериментальная методика, с помощью которой впервые измерены с точностью 1.3 -н 1.9 % отношения полных сечений фотоионизации и полных сечений ионизации электронным ударом атомов инертных газов (Ые, Аг, Кг, Хе) в диапазоне энергий фотонов 16 -г- 1500эВ и электронов 140 -ь 4000 эВ. Таким образом, впервые в одном эксперименте было проведено прямое сравнение абсолютных сечений двух фундаментальных процессов в атомной физике - процессов фотоионизации и ионизации электронным ударом. Путём нормировки измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы полные сечения фотоионизации были определены полные сечения ионизации атомов Аг, Кг, Хе электронным ударом в диапазоне энергий столкновений от 140 до 4000 эВ с рекордной на данный момент точностью 2 -т- 3%. Полученные результаты позволили значительно улучшить имевшиеся до настоящей работы экспериментальные данные (в том числе данные по сечениям однократной ионизации) и провести сравнение с теоретическими моделями, описывающими процесс ионизации атомов электронным ударом. На примере атома неона установлено, что из имеющихся квантово-механических расчётов единственным, результаты которого согласуются с экспериментальными данными в пределах погрешности последних, является расчёт, выполненный в одноэлектронном борновском приближении и учитывающий обменное взаимодействие между выбитым "активным" электроном и связанными электронами, находящимися в ионизуемой оболочке. Таким образом было получено экспериментальное подтверждение важности учёта данного вида обменного взаимодействия при описании процесса ионизации многоэлектронного атома электронным ударом.

Практическая значимость работы состоит в том, что получены новые надёжные, высокоточные экспериментальные данные по полным и однократным сечениям ионизации атомов инертных газов (№, Аг, Кг, Хе) электронным ударом. Кроме этого, одним из результатов работы явилось создание нового высокоточного (1.6 н- 4%) абсолютного детектора синхротронного излучения в ВУФ и МР областях спектра, обладающего рядом преимуществ по сравнению с имеющимися аналогичными детекторами, к которым в первую очередь следует отнести возможность его использования в качестве абсолютного монитора мощных потоков фотонов.

Защищаются следующие положения:

1. Разработана экспериментальная методика определения полных сечений ионизации атомов инертных газов электронным ударом, основанная на высокоточном измерении отношений этих сечений и полных сечений фотоионизации с последующей нормировкой измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы полные сечения фотоионизации.

2. Создана экспериментальная установка для прецизионных измерений отношений полных сечений ионизации атомов инертных газов электронами и фотонами.

3. Впервые измерены с точностью 1.3 1.9 % отношения полных сечений фотоионизации и полных сечений ионизации электронным ударом атомов инертных газов (Ne, Ar, Кг, Xe) в диапазоне энергий фотонов 16 -М 500 эВ и электронов 140 н- 4000 эВ.

4. Определены полные и однократные сечения ионизации атомов инертных газов (Ne, Ar, Кг, Хе) электронным ударом в диапазоне энергий столкновений 140 + 4000 эВ с рекордной на данный момент точностью 2 -г 3%, что значительно улучшило имевшуюся экспериментальную базу данных по этим сечениям. Установлено, что наилучшее согласие с полученными экспериментальными результатами обеспечивает расчёт, выполненный в одноэлектронном борновском приближении и учитывающий обменное взаимодействие между выбитым "активным" электроном и связанными электронами, находящимися в ионизуемой оболочке.

5. Разработан модифицированный вариант фотоионизационного квантометра - новый абсолютный детектор синхротронного излучения в ВУФ и MP областях спектра (PQSR), предназначенный для измерения монохроматических потоков фотонов синхротронов, накопителей электронов, ондуляторов и ВУФ-лазеров на свободных электронах с точностью от 1.6 до 4%.

Представленная диссертационная работа была выполнена в период 1995-1999 гг. в лаборатории физической газодинамики Физико-технического института и в радиометрической лаборатории Метрологического института г. Берлина на накопителе электронов BESSY I в рамках совместной российско-немецкой программы между двумя институтами (проект № 96-02-00203G).

Материалы диссертации докладывались на XVI и XVII Международных конференциях по рентгеновским лучам и процессам во внутренних оболочках (Х-93, Debrecen, 1993 и Х-96, Hamburg, 1996), Российско-немецком семинаре по перспективам использования синхротронного излучения для исследований в атомной и молекулярной физике и физике твердого тела (Berlin, 1995), XX и XXI Международных конференциях по физике электронных и атомных столкновений (20-th ICPEAC,Vienna, 1997 и 21-st ICPEAC, Sendai, 1999).

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Gladskikh A.N., Sorokin A.A. Atomic ionization cross sections data analysis for absolute calibration of SXR detectors. - Book of Abstracts X-93, Debrecen, Hungary, 1993, p.329.

2. Bobashev S.V., Sorokin A.A. Precise measurements of electron-impact ionization cross sections of rare gas atoms in the energy range 0.1-4keV by using synchrotron radiation. -Russian-German Workshop on Perspectives of Synchrotron Radiation Research in Atomic-, Molecular-, and Material Science, Berlin, 1995.

3. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Möbus В., Scholze F., Ulm G. Precise measurements of elctron-impact ionization cross sections of neon by comparison with photoionization. - Book of Abstracts X-96, Hamburg, Germany, 1996, p. 400.

4. Möbus В., Ulm G., Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V. Determination of the absolute electron-impact ionization cross sections of neon. - Сборник трудов BESSY (BESSY Jahresbericht), Berlin, 1996, p. 114.

5. Möbus В., Ulm G., Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V. Determination of absolute electron-impact ionization cross sections of neon and argon. - Book of Abstracts 20-th ICPEAC, Vienna, 1997, p. TU088.

6. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Möbus В., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross sections of neon by comparison with photoionization. -Phys. Rev. A, 1998, v. 58, p. 2900-2910.

7. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Richter M., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross sections of argon, krypton, and xenon by comparison with photoionization. - Book of Abstracts 21-st ICPEAC, Sendai, Japan, 1999, p. 242.

8. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Richter M., Möbus В., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross sections of argon, krypton, and xenon by comparison with photoionization. - Phys. Rev. A., 2000, v. 61, 022723 (11 pages).

Структура и объём диссертации: Диссертация состоит из введения, трёх глав, приложения и заключения. Работа содержит 136 страниц, включая 19 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 114 наименований.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, состоят в следующем:

1. Разработана экспериментальная методика определения полных сечений ионизации атомов инертных газов электронами с энергией 140 + 4000 эВ, которая позволяет устранить все источники погрешностей, присущие традиционным методам определения этих сечений. Методика основана на высокоточном измерении отношений этих сечений и полных сечений фотоионизации с последующей нормировкой измеренных отношений двух сечений на хорошо известные из литературы (точность от 1 до 3%) полные сечения фотоионизации.

2. Впервые измерены с точностью 1.3+1.9% отношения полных сечений фотоионизации и полных сечений ионизации электронным ударом атомов неона, аргона, криптона и ксенона в диапазоне энергий фотонов 16+ 1500эВ и электронов 140 + 4000 эВ. Таким образом, впервые в одном эксперименте проведено прямое сравнение абсолютных сечений двух фундаментальных процессов в атомной физике -процессов фотоионизации и ионизации электронным ударом.

3. Определены полные и однократные сечения ионизации атомов неона, аргона, криптона и ксенона электронным ударом в диапазоне энергий столкновений от 140 до 4000 эВ с рекордной на данный момент точностью 2 + 3%, что значительно улучшило имевшуюся до настоящей работы экспериментальную базу данных.

4. Проведена ревизия имевшихся до настоящей работы экспериментальных данных и выявлено наличие систематических ошибок в них. В частности, установлено, что из всех экспериментальных работ, выполненных ранее, нет ни одной, результаты которой находились бы в согласии (в пределах комбинированной погрешности) с результатами настоящей работы для всех четырёх атомов инертных газов. Во всех случаях данные, полученные в настоящей работе, подтверждают результаты только тех работ, которые для данного конкретного атома приводят к наименьшим значениям сечений.

5. Проведено сравнение новых высокоточных экспериментальных данных с результатами различных теоретических расчётов и на основании такого сравнения выяснена роль эффекта обменного взаимодействия между выбитым "активным" электроном и связанными электронами, находящимися на ионизуемой оболочке. В частности, для атома неона установлено, что из имеющихся квантово-механических расчётов единственным, находящимся в согласие с экспериментальными данными, является расчёт, выполненный в одноэлектронном борновском приближении и учитывающий данный вид обменного взаимодействия. Расчёты, выполненные без учёта этого эффекта, приводят к сечениям, которые на 8 + 30% больше экспериментальных. Из неквантово-механических методов расчёта наилучшее согласие обеспечивает расчёт, выполненный с использованием полуклассического Дойча-Мёрка приближения.

6. Разработан модифицированный вариант фотоионизационного квантометра -новый абсолютный детектор сийхротронного излучения, пригодный для использования на выходе любых каналов монохроматизации синхротронов, накопителей электронов и ондуляторов. Обладая точностью измерений (1.6 ^ 4%), сопоставимой с точностью, обеспечиваемой другими аналогичными детекторами, новый детектор имеет ряд достоинств, к которым в первую очередь следует отнести возможность его использования в качестве абсолютного монитора и для измерения мощных (до 1017^-1018 фотонов в сек) потоков фотонов. Последнее свойство делает этот детектор наиболее перспективным на данный момент детектором для характеризации излучения строящегося в Гамбурге (Германия) ВУФ-лазера на свободных электронах .

В заключение автор приносит сердечную благодарность научным руководителям Сергею Васильевичу Бобашеву и Леониду Айзиковичу Шмаёнку за постановку задачи, помощь, добрые советы и контроль на всех этапах работы. Я чрезвычайно благодарен руководителю радиометрической лаборатории Берлинского Института Метрологии (РТВ, Германия) Герхарду Ульму, а также сотрудникам этой лаборатории Бёрнду Мёбусу и Матиасу Рихтеру, за предоставленную возможность провести эксперименты в одной из лучших метрологических лабораторий мира и за помощь, оказанную ими в ходе выполнения экспериментов на источнике синхротронного излучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. К Петеркоп Р.К. Теория тонизации атомов электронным ударом. Рига, "Зинатне", 1975, 190 с.

2. Dal Cappello С., El Mkhanter R., Hervieux P.A. Mechanisms of double ionization of atoms by electron impact. Phys. Rev. A, 1998, 57, p. R693-696.

3. De Heer F.J., Jansen R.H.J., Van der Kaay W. Total cross sections for electron scattering by Ne, Ar, Kr, and Xe. J. Phys. B, 1979, 12, p. 979-1002.

4. Smith P.T. The ionization of helium, neon, and argon by electron impact. Phys. Rev., 1930,36, P- 1293-1302.

5. Fletcher J, Cowling I.R. Electron impact ionization of neon and argon. J. Phys. B, 1973, 6, p. L258-261.

6. Asundi R.K., Kurepa М.У. Ionization cross sections in He, Ne, A, Kr and Xe by electron impact. J. Electron. Control, 1963,15, p. 41-50.

7. Schram B.L., Moustafa H.R., Schutten J., De Heer F.J. Ionization cross sections for electrons (100-600 eV) in noble and diatomic gases. Physica, 1966, 32, p. 734-740.

8. Gaudin A., Hagemann R. Déterminations absolues des sections efficaces totales et partielles d'ionisation de l'hélium, du néon, de l'argon et de l'acétylène, pour des électrons de 100 a 2000 eV. J. Chim. Phys., 1967, 64, p. 1209-1221.

9. Сивухин Д.В. Курс общей физики: Термодинамика и молекулярная физика. М., "Наука", 1990, 591 с.

10. Asundi R.K. Electron path length in collision experiments. Pros. Phys. Soc. (London), 1963, 82, p. 372-374.

11. Глэнг P., Холмвуд. Р.Э., Курц Д.Э. Техника высокого вакуума. Спр. "Технология тонких плёнок" (п/р Майссел Л., Глэнг Р), М., "Советское радио", 1977, с. 175-351.

12. Ю.Фролов Е.С., Минайчев В.Е. Вакуумная техника. Спр., М., "Машиностроение", 1985, с. 312-324.

13. Гонек Н.Ф. Манометры. JL,"Машиностроение", 1979, 174 с.

14. Ishii H., Nakayama К. Proc. 8th Natl. Vac. Symp., 1961, p. 519.

15. Meinke C., Reich G. Influence of diffusion on the measurement of low pressure with the McLeod vacuum gauge. Based on a paper by Gaede. Vacuum, 1963,13, p. 579-581.

16. Nagy P., Skutlartz A., Schmidt V. Absolute ionization cross sections for electron impact in rare gases. J. Phys. B, 1980, Д, p. 1249-1267.

17. Ma C., Sporleder C.R., Bonham R.A. A pulsed electron beam time of flight apparatus for measuring absolute electron impact ionization and dissociative ionization cross sections. -Rev. Sci. Instrum., 1991, 62, p. 909-923.

18. Straub H.C., Renault P., Lindsay B.G., Smith K.A., Stebbings R.F. Absolute partial and total cross sections for electron-impact ionization of argon from threshold to 1000 eV. -Phys. Rev. A, 1995, 52, p. 1115-1124.

19. Wetzel R.C., Baiocchi F.A., Hayes T.R., Freund R.S. Absolute cross sections for electron-impact ionization of the rare-gas atoms by the fast-neutral-beam method. Phys. Rev. A, 1987, 35, p. 559-577.

20. Bleakney W. Ionization potentials and probabilities for the formation of multiply charged ions in helium, neon and argon. Phys. Rev., 1930, 36, p. 1303-1308.

21. Tate J.T., Smith T. Ionization potentials and probabilities for the formation of multiply charged ions in the alkali vapors and in krypton and xenon. Phys. Rev., 1934, 46, p. 773776.

22. Morrison J.D., Nicholson A.J.C. Probability of double ionization by electron impact for neon, argon, and xenon. J. Chem. Phys., 1959, 3J, p. 1320-1323.

23. Dorman F.H., Morrison J.D., Nicholson A.J.C. Probabilities of multiple ionization by electron impact. J. Chem. Phys., 1959, 31, p. 1935-1937.

24. Fox R.E. Multiple ionization in argon and krypton by electron impact. J. Chem. Phys., 1960, 33, p. 200-205.

25. Fiqued-Fayard F. Remark on multiple ionization of argon by electron impact from 0 to 500 eV. J. Chim. Phys., 1962, 59, p. 439-441.

26. Fiqued-Fayard F., Lahmani M. The Auger effect in the multiple ionization of argon, potassium and calcium. J. Chim. Phys., 59, p. 1050-1055.

27. Fiqued-Fayard F., Ziesel J.P. Formation of multiply charged ions by the Auger effect in some monatomic vapours. Paris: S.E.R.M.A., 1963, I, p. 37-40.

28. Ziesel J.P. Multiple ionization of krypton, rubidium and strontium by electron impact up to 500 eV. J. Chim. Phys., 1967, 64, p. 695-701.

29. Okudaira S., Kaneko Y., Kanomata I. Multiple ionization of Ar and Mg by electron impact. J. Phys. Soc. Japan, 1970, 28, p. 1536-1541.

30. Stuber F.A. Multiple ionization in neon, argon, krypton, and xenon. J. Chem. Phys., 1965, 42, p. 2639-2643.

31. Crowe A., Preston J.A., McConkey J.W Ionization of argon by electron impact. J. Chem. Phys., 1972,57, p. 1620-1625.

32. Mathur D., Badrinathan C. Single and multiple ionization of Ar and Kr by low energy electron impact using a crossed beam apparatus. Int. J. Mass Spectrom. Ion. Processes, 1984,57, p. 167-178.

33. Mathur D., Badrinathan C. On the ionization of xenon by electrons. Int. J. Mass Spectrom. Ion. Processes, 1985, 68> p- 9.

34. Van der Wiel M. J., El-Sherbini Th.M., Vriens L. Multiple ionization of He, Ne, and Ar by 2-14 keV electrons. Physica, 1969, 42, p. 411-420.

35. El-Sherbini Th.M., Van der Wiel M. J., De Heer F.J. Multiple ionization of Kr anbd Xe by 2-14 keV electrons. Physica, 1970, 48, p. 157-164.

36. Schräm B.L., Boerboom A.J.H., Kistemaker J. Partial ionization cross sections of noble gases for electrons with energy 0.5-16 keV: helium and neon. Physica, 1966, 32, p. 185196.

37. Schräm B.L. Partial ionization cross sections of noble gases for electrons with energy 0.518 keV: argon, krypton and xenon. Physica, 1966, 32, p. 197-208.

38. Adamczyk B., Boerboom A.J.H., Schräm B.L., Kistemaker J. Partial cross section of He, Ne, Hi, and CH4 for electrons from 20 to 500 eV. J. Chem. Phys., 1966, 44, p. 4640-4642.

39. Wiesemann K., Puerta J., Huber B.A. Double ionization of Ar atoms by single electron impact. J. Phys. B, 1987, 20, p. 587-603.

40. Koslowski H.R., Binder J., Huber B.A., Wiesemann K. Multiple ionization of Ar atoms by single-electron impact at energies near threshold. J. Phys. B, 1987, 20, p. 5903-5915.

41. Lebius H., Binder J., Koslowski H.R., Wiesemann K., Huber B.A. Partial and state-selective cross sections for multiple ionization of rare-gas atoms by electron impact. J. Phys. B, 1989, 22, p. 83-97.

42. Stephan K., Helm H., Mark T.D. Mass spectrometric determination of partial electron impact ionization cross sections of He, Ne, Ar and Kr from threshold up to 180 eV. J. Chem. Phys., 1980, 73, p. 3763-3778.

43. Stephan K., Mark T.D. Absolute partial electron impact ionization cross sections of Xe from threshold up to 180 eV. J. Chem. Phys., 1984, 81, p. 3116-3117.

44. Krishnakumar E., Srivastava S.K. Ionization cross sections of rare-gas atoms by electron impact. J. Phys. B, 1988, 21, p. 1055-1082.

45. McCallion P., Shah M.B., Gilbody H.B. A crossed beam study of the multiple ionization of argon by electron impact. J. Phys. B, 1992, 25, p. 1061-1071.

46. Syage J.A- Electron-impact cross sections for multiple ionization of Kr and Xe. Phys. Rev. Д, 1992, 46, p. 5666-5679.

47. Syage J.A. Electron impact cross sections for multiple ionization of Ar: detector gain effects revealed. J. Phys. В., 1991, 24, p. L527-L532.

48. Almeida D.P., Fontes A.C., Mattos I.S., Godinho C.L. Electron impact multiple ionization cross section of argon (on+, n=3-6). J. Electr. Spectrosc. Rel. Phenom., 1994, 67, p. 503-510.

49. Almeida D.P., Fontes A.C., Godinho C.L. Electron impact multiple ionization cross section of neon (on+, n=l-5). J. Phys. B, 1995, 28, p. 3335-3345.

50. Сысоев А.А., Чупахин M.C. Введение в масс-спектрометрию. M., "Атомиздат", 1977, 302 с.

51. De Bruijn D., Van Deenen P., Dijkkamp D., Holsboer H., Van Oven C. MicroChannel plates. MicroChannel plate report Nr. 54.246a (Editor Kersten H.). FOM-Institute. Amsterdam. Tne Nitherlands.

52. Зайдель A.H., Шрейдер Е.Я. Вакуумная спектроскопия и её применение. М., "Наука", 1976, 431с.

53. Bruce M.R., Bonham R.A. Problems in the measurements of the Ar2+/Ar+ partial ionization cross-section ratios by use of the pulsed-electron-beam time-of-fligth method. Z. Phys. D, 1992,24, p. 149-154.

54. Inokuti M. Inelastic collisions of fast charged particles with atoms and molecules the Bethe theory revisited. - Rev. Mod. Phys., 1971, 43, p. 297-347.

55. Samson J.A.R. Photoinization of atoms and molecules. Phys. Rep. (Phys. Lett. C), 1976, 28, p. 303-354.

56. Schmidt V. Photoionization of atoms using synchrotron radiation. Rep. Prog. Phys., 1992, 55, p. 1483-1659.

57. Yang B.X., Kirz J. Soft x-ray absorption cross section of argon determined by a variable absorber technique. J. Appl. Opt., 1987, 26, p. 3823-3826.

58. Denne D.R. Measurements of the ultrasoft x-ray absorption of Ar, Ne, N2, O2, CH4, He and H2. J. Phys. D, 1970, 3, p. 1392-1398.

59. Watson W.S. Photoionization of helium, neon and argon in the 60-230 eV photon energyrange. J. Phys. B, 1972, 5, p. 2292-2303.

60. Henke B.L., Elgin R.L., Lent R.E., Ledingham R.B. X-ray absorption in the 2-to-200 Â region. Norelco Reporter, 1967,14, p. 112-134.

61. Bearden A.J. X-ray photoeffect cross sections in low- and medium-z absorbers for the energy range 852 eV to 40 keV. J. Appl. Phys., 1966, 37, p. 1681-1692.

62. Wuilleumier F. Contribution a l'etude de la photoionisation des gas rares par analyse continue entre 1.5 et 15Â. Ph. D. Thesis, Université de Paris, 1969.

63. Ederer D.L., Tomboulian D.H. Photoionization cross section of neon in the 80 to 600 Â region. Phys. Rev., 1964, 133A, p. 1525-1532.

64. West J.B., Marr G.V. Absolute photoionization cross sections of helium, neon, argon and krypton in the extreme vacuum ultraviolet region of the spectrum. Proc. R. Soc. London, Ser. A, 1976, 349, P- 397-421.

65. Lang J., Watson W.S. The photoionization coefficients of krypton and xenon from 48 Â to 210 Â. J. Phys. B, 1975, 8, p. L339-343.

66. Samson J.A.R., Lyn L., Haddad G.N., Angel G.C. Recent progress on the measurement of absolute photoionization cross sections. J. de Physique IV, 1991, Ç1, p. 99-107.

67. Samson J.A.R., Yin L. Presicion measurements of photoionization cross sections of Ar, Kr, Xe and selected molecules at 58.4, 73.6, and 74.4 nm. J. Opt. Soc. Am. B, 1989, 6, p. 2326-2333.

68. Scholze F., Rabus H., Ulm G. Mean energy required to produce an electron-hole pair in silicon for photons of enrgies between 50 and 1500 eV. J. Appl. Phys., 1998, 84, p.2926-2939.

69. Richter M., Ulm G. Radiometry using synchrotron radiation at PTB. J. Electr. Spectrosc. Rel. Phenom., 1999, НИ, P- 1013.

70. Scholze F., Krumrey M., Müller P., Fuchs D. Plane grating monochromator beamline for VUY radiometry. Rev. Sei. Instrum., 1994, 65, p. 3229-3232.

71. Lau-Främbs A., Kroth U., Rabus H., Tegeler E., Ulm G. New detector calibration facility for wavelength range 35-400 nm based on electrical substitution radiometer. Rev. Sci. Instrum,, 1995, 66, p. 2324-2326.

72. Баранова JI.А., Явор С.Я. Электростатические электронные линзы. М., "Наука", 1986, 191 с.

73. Solt К., Melchior Н., Kroth U., Kuschnerus P., Persch V., Rabus H., Richter M., Ulm G. PtSi-n-Si Schottky-barrier photodetectors with stable spectral responsivity in the 120250 nm spectral range. Appl. Phys. Lett., 1996, 69, p. 3662-3664.

74. Henke B.L., Gullikson E.M., Davis J.C. X-ray photoabsorption coefficients and atomic scattering factors for 92 elements in the 10-10000 eV region. At. Data Nucl. Data Tables, 1993, Я, P- 181-342.

75. Saito N., Suzuki I.H. Multiple photoionization in Ne, Ar, Kr and Xe from 44 to 1300 eV. -Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes, 1992, П5, P- 157-172.

76. Domke M., Mandel Т., Puschmann A., Xue С., Shirley D.A., Kaindl G., Petersen H., Kuske P. Performance of the high-resolution SX700/II monochromator. Rev. Sci. Instrum., 1992, 63, p. 80-89.

77. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Möbus В., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross section of neon by comparison with photoionization. -Phys. Rev. A., 1998, 58, p. 2900-2910.

78. Parpia F.A., Johnson W.R., Radojevic V. Application of the relativistic local-density approximation to photoionization of the outer shells of neon, argon, krypton, and xenon. Phys. Rev. A, 1984, 29, p. 3173-3180.

79. Kutzner M., Rose M. A theoretical investigation of K-shell photoionization of neon. J. Phys. B, 1999, 32, p. 123-127.

80. Sorokin A.A., Shmaenok L.A., Bobashev S.V., Mobus В., Richter M., Ulm G. Measurements of electron-impact ionization cross section of argon, krypton and xenon by comparison with photoionization. Phys. Rev. A., 2000, 6L 022723 (11 pages).

81. Wills A.A., Cafolla A.A., Comer J. Resonance structure in the 5p, 5s and satellite photoelectron lines of xenon. J. Phys. B, 1990, 23, p. 2029-2036.

82. Margreiter D., Deutsch H., Mark T.D. A semiclassical approach to the calculation of electron impact ionization cross-sections of atoma: from hydrogen to uranium. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes, 1994,139, p. 127-139.

83. Desclaux J.P. Relativistic Dirac-Fock expectation values for atoms with Z=1 to Z=120. -At. Data Nucl. Data Tables, 1973, 12, p- 311-406.

84. Peach G. Ionization of atoms and positive ions by electron and proton impact. J. Phys. B, 1971,4, p. 1670-1677.

85. Omidvar K., Kyle H.L., Sullivan E.C. Ionization of multielectron atoms by fast charged particles. Phys. Rev. A, 1972, 5, p. 1174-1187.

86. McGuire E.J. Inelastic Scattering of electrons and protons by the elements He to Na. -Phys. Rev. A, 1971, 3, p. 267-279.

87. McGuire E.J. Electron ionization cross sections in the Born approximation. Phys. Rev. A, 1977,16, p. 62-72.

88. Wallace S.J., Berg R.A., Green A.E.S. Electron-impact ionization of Ne and Ar in the eikonal and born approximations. Phys. Rev. A, 1973, 7, p. 1616-1629.

89. Chang D.W., Altick P.L. Doubly, singly differential and total ionization cross sections of rare-gas atoms. J. Phys. B, 1996, 29, p. 2325-2335.

90. Бейгман И.JI. Расчёты по программе "Атом". 1999 (не опубликованы).

91. Knapp E.W., Schulz М. Ionization of excited hydrogen and ground state neon by electron impact. J. Phys. B, 1974, 7, p. 1875-1890.

92. Вайнштейн Л.А., Шевелько В.П. Структура и характеристики ионов в горячей плазме. М., "Наука", 1986, 215 с.

93. Yainshtein L.A., Shevelko V.P. Program ATOM. Preprint of the Lebedev Physical Institute N43, Moscow, 1996.

94. Вайнштейн Л.А., Собельман И.И., Юков E.A. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. М., "Наука", 1979, 319 с.

95. Огурцов Г.Н. Автоионизация многоэлектронных атомов при электронных и атомных столкновениях. Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук. Ленинград, 1986.

96. Edwards A.K. Autoionization levels of neon produced by H+, He+, and Ne+ beams. Ph.D. Thesis, Lincoln, Nebraska, 1967.

97. Tawara H., Harrison K.G., De Heer FJ. X-ray emission cross sections and fluorescence yields for light atoms and molecules by electron impact. Physica, 1973, 63, p. 351-367.

98. Schröter C.D., Avaldi L., Camilloni R., Stefani G., Zitnik M., Stuhec M. Angle-resolved electron energy loss on the inner-shell excited states of Ne. J. Phys. B, 1999, 32, p. 171188.

99. Hombourger C. An emperical expression for K-shell ionization cross section by electron impact. J. Phys. B, 1998, 31, p. 3693-3702.

100. Powell C.J. Cross sections for ionization of inner-shell electrons by electrons. Rev. Mod. Phys., 1976, 48, P- 33-47.

101. Arnold D., Ulm. G. Electron storage ring BESSY as a source of calculable spectral photon flux in the x-ray region. Rev. Sei. Instrum., 1992, 63, p. 1539-1542.

102. Ulm G., Wende В. Radiometry laboratory of Physikalisch-Technische Bundesanstalt at BESSY. Rev. Sei. Instrum., 1995, 66, p. 2244-2247.

103. Samson J.A.R. Absolute intensity measurements in the vacuum ultraviolet. J. Opt. Soc. Am., 1964, 54, P- 6-15.

104. Tegeler E., Krumrey M. Stability of semiconductor photodiodes as VUV detectors. -Nucl. Instrum. Meth. Phys. Reserch, 1989, A282, p. 701-705.

105. Gullikson E.M, Korde R., Canfleld L.R., Vest R.E. Stable silicon photodiodes for absolute intensity measurements in the VUV and soft x-ray regions. J. Electr. Spectrosc. Rel. Phenom., 1996, 80, p. 313-316.