В Кузьма, А Бобровник, О Конопльов - Доплерівська томографія потоку збуджених атомів na з поверхні nacl - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ

Серія фізична. 2008. Вип.41. С.187-191

VISNYKLVIV UNIV. Ser.Physic. 2008. № 41. P.187-191

УДК 537.534

PACS number(s): 42.30.Wb, 34.50.Dy

ДОПЛЕРІВСЬКА ТОМОГРАФІЯ ПОТОКУ ЗБУДЖЕНИХ АТОМІВ Na З ПОВЕРХНІ NaCl

В. Кузьма, А. Бобровник, О. Конопльов, В. Мастюгін, Г. Подгорецька, В. Дробнич

Ужгородський національний університет проблемна науково-дослідна лабораторія фізичної електроніки вул. Волошина, 54, 88000 Ужгород, Україна e-mail: problemlab@gmail.com

Методом доплерівської томографії виконано експериментальні дослідження іон-фотонної емісії кристала NaCl. Одержано кількісні дані щодо диференціальних характеристик фотонної емісії. Виміряно контури спектральної лінії Na 589,0 нм для 13 напрямків спостереження. З'ясовано, що кутовий розподіл емітованих збуджених атомів Na витягнутий вздовж нормалі до поверхні. Оцінено величину найбільш імовірної швидкості збуджених атомів Na.

Ключові слова: доплерівська томографія, іон-фотонна емісія, поверхня.

На сучасному етапі інтенсивно вивчено емісійні явища, що супроводжують бомбардування поверхні твердого тіла іонами середніх (кілоелектроновольтних) енергій. Одним із них є іон-фотонна емісія (ІФЕ) - випромінювання фотонів оптичного діапазону поверхнею мішені й атомними частинками, що емітуються. В експериментальному плані вивчення ІФЕ [1], як і багатьох інших емісійних явищ, зведене до вимірювання тих чи інших характеристик потоку емітованих атомних частинок при заданих параметрах системи "пучок первинних іонів-мішень". У типовому експерименті цей потік стаціонарний і повністю описується своїми найбільш детальними диференціальними характеристиками - функціями розподілу розпорошених і розсіяних атомів та іонів за швидкостями Fi(v), де індекс "і" нумерує сформовані у процесі емісії електронні стани частинок (основний, метастабільні і збуджені). Розподіли Fi(v) містять максимальну кількість експериментальної інформації щодо емісії частинок, а вивчення таких характеристик для атомів та іонів є головним напрямом фундаментальних досліджень розпорошення, розсіювання та іонної емісії.

Оскільки методом доплерівської томографії (ДТ) диференціальні характеристики емісії збуджених атомів з поверхні простих металів є добре вивченими[2-4], то становить інтерес дослідження емісії з поверхні лужно-галоїдних кристалів (ЛГК), що мають просту електронну структуру. Перші дослідження емісії збуджених частинок з поверхні ЛГК описано у працях [5, 6].

Експериментальні дослідження виконані на описаному в роботах [1, 2] доплерівському томографі при тиску залишкових газів у робочій камері 1 • 10-8 Тор.

© Кузьма В., Бобровник А., Конопльов О. та ін., 2008

188 В . Кузьма, А. Бобровник, О. Конопльов та ін.

Бомбардування мішені проводили вздовж нормалі до поверхні NaCl іонами К+ з енергією 7 кеВ. Схему експерименту зображено на рис. 1. Світіння 1, що випромінюється емітованими частинками у вибраному напрямі спостереження l, за допомогою системи дзеркал 2, 3 і лінзи 4 фокусується на вхідну щілину монохроматора 5. Випромінювання діапазону довжин хвиль досліджуваної спектральної резонансної лінії Na I 589,0 нм відфільтровується монохроматором і далі, за допомогою лінзи 6 формується в паралельний пучок променів, остаточно фільтрується скануючим інтерферометром Фабрі-Перо 7 і фокусується лінзою 8 на площину діафрагми 9. Інтенсивність Аїр центральної частини інтерференційної картини, яка припадає на отвір діафрагми, вимірюється за допомогою фотоелектронного помножувача 10, що працює у режимі лічби окремих фотонів. Скануючи інтерферометром довжину хвилі, яка відповідає центру інтерференційної картини, вимірюють контур лінії Аїр(Уі). Для того, щоб за Аїр(Уі) можна було знайти її справжній доплерівський контур fi(vl), визначають апаратну функцію інтерферометра. Її одержують шляхом вимірювання контуру достатньо вузької спектральної лінії, використовуючи як джерело випромінювання лампу з порожнистим катодом 11.

А+

Рис. 1. Схема експерименту: 1 - мішень та ореол, що світиться; 2 - сферичне дзеркало; 3 - плоске дзеркало; 4,6,8- лінзи; 5 - монохроматор; 7 - барокамера з інтерферометром Фабрі-Перо; 9, 9' - діафрагми; 10 - ФЕП; 11 - лампа з порожнистим катодом; 12 - зйомне дзеркало

Напрям спостереження випромінювання змінюють за допомогою пристрою, що дає змогу обертати навколо загальної осі сферичне дзеркало 2 і плоске дзеркало 3.

ДОПЛЕРШСЬКА ТОМОГРАФІЯ...

189

Первинні експериментальні дані доплерівської томографії - контури AIj(v) спектральної лінії NaI 589,0 нм - виміряні для 13 напрямів спостереження випромінювання, що утворювали з нормаллю до поверхні мішені кути б = 7, 11, 15, 19, 24, 30, 39, 47, 56, 66, 72, 75 та 90 градусів. Наприклад, на рис. 2 наведено контури AIp(v), що були отримані для кутів спостереження 7 та 90 градусів. Там же наведено і апаратну функцію a(v) інтерферометра Фабрі-Перо.

я

З

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

1

І

■ і 1 і

і . і .

.        1        . 1

-4 -2 0 2 4

v, 106 см/с і'

Рис. 2. Контури Aly(vj) Na I 589,0 нм, виміряні під кутами б = 7 та 90 градусів у випадку опромінення поверхні NaCl (графіки 1 і 2, відповідно). Крива 3 -апаратна функція a(v)

Враховуючи, що X =X0(1-v/c), де X0 довжина хвилі світла на переході "i"=>"j", яке випромінюється нерухомим атомом, а с - швидкість світла, розподіл f (v) знаходимо шляхом розв'язку відомого інтегрального рівняння першого роду [7]:

AIj(v) = Ja(v, -v't) f, (vl) dv't, (1)

-vt

де AIy(v ) и a(v) - відповідно, контур AIp(X) і апаратна функція a(X), представлені у шкалі швидкостей, vT - швидкість, що відповідає половині вільного спектрального інтервалу інтерферометру. Розподіли f(v) для вище вказаних кутів спостереження представлені на рис. 3. Використовуючи останні дані, можна перейти від функції f(v ) до тривимірного розподілу Іякий показано на рис. 4.

190 В. Кузьма, А. Бобровник, О. Конопльов та ін.

-4 -2 0 2 4

v, , 106 см/с

Рис. 3. Одновимірні швидкісні розподіли f (v) для NaCl на рівномірній сітці кутів а і швидкостей vt

Рис. 4. Розподіл F(E, и) частинок за кінетичними енергіями та полярними кутами вильоту

На підставі отриманих результатів видно, що розподіл збуджених атомів Na витягнутий вздовж нормалі поверхні NaCl, хоча й не так сильно, як у випадку бомбардування простих металів [2, 3]. Величина найбільш імовірної швидкості збуджених атомів Na відповідає енергії близько 20еВ, що і зображено на рис. 4. Звідси робимо висновок, що в емісії збуджених частинок з поверхні ЛГК і простих металів немає суттєвих відмінностей.

1. Поп С.С., Белых С.Ф., Дробнич В.Г., Ферлегер В.Х. Ионно-фотонная эмиссия металлов. Ташкент: ФАН, 1989. 200 с.

2. Дробнич В.Г., Поп С.С., Есаулов В.А. Доплеровская томография потока атомных частиц. Ужгород: Закарпаття, 1998. 128 с.

3. Дробнич В.Г. Доплеровская томография // Изв. РАН. Сер. физ. 1998. Т. 62. № 7. С. 1382-1396.

ДОПЛЕРІВСЬКА ТОМОГРАФІЯ...

191

4. Drobnich V.G., Medvedev S.Yu. The model of secondary atom excited states formation //Nucl. Instr. & Meth. 1993. Vol. B78. N 1-4. P. 148-152.

5. Дробнич В.Г., Мастюгин В.А., Охрименко С.В., Поп С.С. Дифференциальные характеристики эмиссии возбужденных атомов Na при бомбардировке поверхности NaCl ионами К+//Изв. РАН. Сер. физ. 1998. Т. 62. № 4. С. 836­839.

6. Кузьма В.В., Конопльов О.М., Мастюгін В.О. та ін. Характерні швидкості збуджених атомів Na, розпорошених іонами К+ з поверхні монокристалу NaCl // Наук. вісн. Ужгород. ун-ту. Сер. фіз. 2003. Вип. 14. С. 119-121.

7. Gutierrez F.A., Jouin H., Jequier S., Riquelme M. Atomic distortion effects for surface-plasmon-mediated proton neutralization // Surface Sci. 1999. Vol. 431.

N 1-3. P. 269-277.

THE DOPPLER TOMOGRAPHY OF THE STREAM RAISED Na ATOMS FROM THE SURFACE OF NaCl

V. Kuzma, A. Bobrovnik, O. Konoplyov, V. Mastyugin, G. Podgoretska, V. Drobnich

Uzhgorod National University, Radiophysic Department Voloshyna Str., 54, UA-88000 Uzhgorod, Ukraine e-mail: problemlab@gmail.com

Experimental researches an ion-photon emission of crystal NaCl are executed by the method of Doppler tomography. Quantitative data about differential characteristics an ion-photon emission are obtained. Contours of spectral line Na of 589,0 nm for 13 directions of supervision are measured. It is found out, that angular distribution of emitted raised Na atoms is extended on a normal to a surface. The size of the most probable speed of raised atoms Na is estimated.

Key words: Doppler tomography, ion-photon emission, surface.

Стаття надійшла до редколегії 17.05.2006 Прийнята до друку 09.06.2008

Страницы:
1 


Похожие статьи

В Кузьма, А Бобровник, О Конопльов - Доплерівська томографія потоку збуджених атомів na з поверхні nacl