Какова энергия воздействия высокозаряженных ионов

Воздействие таких ионов весьма похоже на действие метеорита, ударяющегося в планету, пусть и в меньшем масштабе.

И если геологи определяют размер и скорость метеорита по оставшейся вмятине, физики примерно так же могут судить об энергии высокозаряженного иона, исследуя след, который он оставляет на тонкой пленке. Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Ученые из Национального института стандартов и технологий и университета Клемсона измерили энергию воздействия весьма высокозаряженных ионов. Понимание того, как ионы теряют энергию после воздействия, помогает ученым делать лучшие прогностические модели того, как эти частицы влияют на поверхность.

Вопрос не тривиален, ведь ионы используются во множестве микро- и наномасштабных процессах производства, включая технологию ионного травления. Лучшие прогностические модели могут помочь ученым сократить ионную эрозию там, где она особенно вредна, например, в термоядерном реакторе.

Ученые применили атомы ксенона, у которых оставили лишь 10 из 54 оригинальных электронов. Создание столь высокоионизированного атома требует много энергии — примерно 50000 электрон-вольт. Атом впитывает всю энергию, которая идет на высвобождение электронов до тех пор, пока он не становится способным передавать больший объем энергии и таким образом оказывать большее воздействие, чем допустимо с одной лишь кинетической энергией.

«Когда высокозаряженный ион наконец выпущен и мчится к цели, большая часть его энергии, до 60%, уходит в отдачу и рассеивается в вакууме», сообщил Джош Помрой. «Согласно нашим измерениям, 27% энергии из оставшихся сорока идут на изменение формы материала».

Наконец, заключительные 13% с большей вероятностью преобразовываются в теплоту.

01.09.2011