Про можливість краплинного розпилення важких металів важкими іонами низьких і проміжних енергій
Ключові слова:
важкі метали, іонне бомбардування, атомний каскад, термопружний пік, краплинне розпилення
Анотація
Теоретично досліджується краплинне розпилення важких металів важкими іонами в області енергій, у якій домінують пружні втрати. Показано, що краплинне розпилення можливе при енергіях іона як нижче, так і вище гранично припустимої енергії утворення нелокального термопружного піка (НТП<) ‑ однозв'язній області перегріву, що апроксимується сферичним сегментом. При E < ENTP викид розтопу із приповерхнього НТП< можливий в інтервалі енергій іона , причому величини й залежать від сорту іонів, що бомбардують, і структури матеріалу мішені. При > краплинне розпилення забезпечує нелокальний термопружний пік (НТП>), що утворюється на субкаскаді й/або на перетині декількох субкаскадів. Локалізація, розмір і енерговміст НТП>, що є випадковими величинами, визначалися шляхом моделювання за допомогою програмного пакета SRIM2008. Визначено параметри й імовірність виникнення приповерхніх НТП>, що забезпечують краплинне розпилення й кратероутворення при енергіях іонів у випадках комбінацій “іон Au+ в Au” та “іон U+ в U”. Отримано оцінки коефіцієнтів розпилення в розглянутих випадках.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Raspylenie tvеrdykh tel ionnoj bombardirovke. Pod redaktsiej R. Berish. M.: Mir, 1984. - 336 s.
2. Sigmund P. Theory of sputtering. I. Sputtering yield of amorphous and polycrystalline targets // Phys.Rev. 1969. – Vol.184. – P.383-416.
3. Bouneau S., Brunelle A., Della-Negra S., Depauw J., Jacquet D., Beyec Y.L., Pautrat M., Fallavier M., Poizat J.C., Andersen H. H. Very large gold and silver sputtering yields induced by keV to MeV energy Aun clusters (n=1-13) // Phys. Rev. B 2002. – Vol.65. – P.144106-8.
4. Donnelly S.E., Birtcher R.C. Heavy ion cratering of gold // Phys. Rev. B. – 1997. – Vol. 56, №21. – P. 13599 - 13602.
5. Birtcher R.C., Donnelly S.E., Schlutig S. Nanoparticle ejection from Au induced by single Xe ion impacts //Phys. Rev. Let. – 2000. – Vol.85, №3. - P. 4968 – 4971.
6. Kelly R. Theory of thermal sputtering //Rad. Effects. - 1977. - Vol. 32. - S. 91-100.
7. Johnson R.E., Evatt R. Thermal spikes and sputtering yields // Rad. Effects. – 1980. – Vol. 52.-P.187-190.
8. Vorob’eva I.V., Gegyzin Ja.E., Monastyrenko V.E., Perelygin V.P. Formirovanie poverkhnostnykh trekov tjazhelykh ionov v tverdykh telakh mekhanizmom "udarnoj volny // Fizika tverdogo tela. – 1984. – T.26. – S. 1964-1968.
9. Bitenskij I.S., Parilis E.S. Kaskadno-gidrodinamicheskij mekhanizm obrazovanija klasterov pri raspylenii tvеrdogo tela. // Poverkhnost’. – 1984. – № 7. – S. 14-21.
10. Davydov A.A., Kalinichenko A.I. Mekhanicheskie effekty vblizi ionnykh trekov i termicheskikh pikov // Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Serija: Fizika radiatsionnyh povrezhdenij i radiatsionnoe materialovedenie (36). 1985. №3. S.27-30.
11. Kalinichenko A.I., Strel’nitskij V.E. Brittle fracture of material surface under low-energy ion bombardment // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research. – 2010. Vol.B268. Issue 13. P. 2246-2248.
12. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. Effect kapel'nogo raspylenija pri obluchenii poverkhnosti metallov ionami nizkikh energij // Vesnik Tambovskogo universiteta. Serija: Estestvennye i tekhnicheskie nauki. – 2010. – T.15, vyp. 3. – S.849– 850.
13. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. Model' kapel'nogo raspylenija pri bombardirovke tvеrdogo tela nizkoenergeticheskimi ionami // Izvestija vuzov. «Fizika». - 2011, №1/2. - S. 324-328.
14. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. Osobennosti formirovanija termouprugikh pikov pri bombardirovke tjazhelykh metallov ionami nizkikh i promezhutchnykh energij // The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”. - 2012- №991– Iss.1(53). - S.29-34.
15. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. - New York: Pergamon Press, 1996. – 297 p.
16. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. O formoobrazovanii kraterov pri ionnoj bombardirovke // Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Serija: Fizika radiatsionnyh povrezhdenij i radiatsionnoe materialovedenie (101). 2013. №2(84). S. 128-133.
17. Birtcher R.C., Donnelly S.E. Radiation damage from single heavy ion impacts on metal surfaces // Proc. SPIE. – 1998. – Vol.3413. – P.174 - 182.
2. Sigmund P. Theory of sputtering. I. Sputtering yield of amorphous and polycrystalline targets // Phys.Rev. 1969. – Vol.184. – P.383-416.
3. Bouneau S., Brunelle A., Della-Negra S., Depauw J., Jacquet D., Beyec Y.L., Pautrat M., Fallavier M., Poizat J.C., Andersen H. H. Very large gold and silver sputtering yields induced by keV to MeV energy Aun clusters (n=1-13) // Phys. Rev. B 2002. – Vol.65. – P.144106-8.
4. Donnelly S.E., Birtcher R.C. Heavy ion cratering of gold // Phys. Rev. B. – 1997. – Vol. 56, №21. – P. 13599 - 13602.
5. Birtcher R.C., Donnelly S.E., Schlutig S. Nanoparticle ejection from Au induced by single Xe ion impacts //Phys. Rev. Let. – 2000. – Vol.85, №3. - P. 4968 – 4971.
6. Kelly R. Theory of thermal sputtering //Rad. Effects. - 1977. - Vol. 32. - S. 91-100.
7. Johnson R.E., Evatt R. Thermal spikes and sputtering yields // Rad. Effects. – 1980. – Vol. 52.-P.187-190.
8. Vorob’eva I.V., Gegyzin Ja.E., Monastyrenko V.E., Perelygin V.P. Formirovanie poverkhnostnykh trekov tjazhelykh ionov v tverdykh telakh mekhanizmom "udarnoj volny // Fizika tverdogo tela. – 1984. – T.26. – S. 1964-1968.
9. Bitenskij I.S., Parilis E.S. Kaskadno-gidrodinamicheskij mekhanizm obrazovanija klasterov pri raspylenii tvеrdogo tela. // Poverkhnost’. – 1984. – № 7. – S. 14-21.
10. Davydov A.A., Kalinichenko A.I. Mekhanicheskie effekty vblizi ionnykh trekov i termicheskikh pikov // Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Serija: Fizika radiatsionnyh povrezhdenij i radiatsionnoe materialovedenie (36). 1985. №3. S.27-30.
11. Kalinichenko A.I., Strel’nitskij V.E. Brittle fracture of material surface under low-energy ion bombardment // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research. – 2010. Vol.B268. Issue 13. P. 2246-2248.
12. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. Effect kapel'nogo raspylenija pri obluchenii poverkhnosti metallov ionami nizkikh energij // Vesnik Tambovskogo universiteta. Serija: Estestvennye i tekhnicheskie nauki. – 2010. – T.15, vyp. 3. – S.849– 850.
13. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. Model' kapel'nogo raspylenija pri bombardirovke tvеrdogo tela nizkoenergeticheskimi ionami // Izvestija vuzov. «Fizika». - 2011, №1/2. - S. 324-328.
14. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. Osobennosti formirovanija termouprugikh pikov pri bombardirovke tjazhelykh metallov ionami nizkikh i promezhutchnykh energij // The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”. - 2012- №991– Iss.1(53). - S.29-34.
15. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. - New York: Pergamon Press, 1996. – 297 p.
16. Kalinichenko A.I., Perepelkin S.S., Strel'nitskij V.E. O formoobrazovanii kraterov pri ionnoj bombardirovke // Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Serija: Fizika radiatsionnyh povrezhdenij i radiatsionnoe materialovedenie (101). 2013. №2(84). S. 128-133.
17. Birtcher R.C., Donnelly S.E. Radiation damage from single heavy ion impacts on metal surfaces // Proc. SPIE. – 1998. – Vol.3413. – P.174 - 182.
Опубліковано
2013-06-01
Цитовано
Як цитувати
Kalinichenko, A., Perepelkin, S., & Strel’nitskij, V. (2013). Про можливість краплинного розпилення важких металів важкими іонами низьких і проміжних енергій. Східно-європейський фізичний журнал, (1059(3), 57-64. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/12928
Розділ
Статті
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
