Анотація до роботи:

Гоков С.П. “Спектроскопія випромінювання вторинних частинок під дією пучка іонів аргону на метали та їх хімічні сполуки”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.20 – “фізика пучків заряджених частинок”. - Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут", Харків, 2004.

Дисертація присвячена спектроскопії вторинних частинок під дією пучка іонів аргону на метали та їх хімічні сполуки. Актуальність роботи визначається перспективністю дослідження взаємодії іонних пучків з твердим тілом у зв’язку з розвитком нових твердотільних технологій, зокрема для розуміння процесів модифікації твердих тіл іонними пучками.

Мета та задачі дослідження полягали в розширенні уявлень про головні процеси, що відбуваються при взаємодії пучка іонів аргону з поверхнею металів та їх хімічних сполук, і які лежать в основі методів модифікації та елементного спектрального аналізу пучками заряджених частинок.

На підставі отриманих експериментальних результатів розширено уявлення про механізми, що приводять до відльоту частинок у різних станах збудження, зокрема, для металів, досліджуваних в атмосфері кисню, а також для їх сполук виявлено додатковий, стосовно чистого металу, механізм утворення збуджених частинок, зв'язаний з розривом хімічних зв'язків. При дослідженні залежності ефективності збудження на прикладі Ti мішені, було встановлено, що для різних процесів вибивання частинок із твердого тіла залежність ефективності збудження від енергії збудження (_j (E_j)) різна.

При дослідженні просторового розподілу випромінювання було показано, що процеси електронного обміну частинок, що відлітають, із твердим тілом, істотно впливають на швидкісний склад цих збуджених частинок.

У роботі отриманий комплекс даних по енергетичному і зарядовому стану частинок, вибитих пучком іонів середніх енергій з поверхні низки металів і їх сполук. Ці дані можуть бути використані як при розробці теорії взаємодії іонів із твердим тілом, так і для розуміння процесів модифікації твердих тіл іонними пучками та елементного аналізу складу поверхні.

Таким чином, у дисертації вирішена задача, яка полягає у розширенні уявлень про головні процеси, що відбуваються при взаємодії пучка іонів з поверхнею металів і їх хімічних сполук, що лежать в основі способу модифікації і методу елементного спектрального аналізу пучками заряджених частинок. Розглянута можливість практичного використання СВВЧ для елементного аналізу складу поверхні.

Основні висновки та результати проведених досліджень полягають у наступному:

1.Простежено залежність квантового виходу випромінювання збуджених атомів від ступеня заповнення d-оболонки атому металу, що надало можливість встановити, яким чином зміна електронної конфігурації атому металу, який досліджується, впливає на основні характеристики СВВЧ, а саме, число ліній спектру випромінювання відповідного елементу зменшується в міру заповнення 3d–оболонки, тому що зменшується число термів.

2. Встановлено кореляцію між квантовим виходом випромінювання вибитих збуджених частинок і ступенем іонності хімічної сполуки. Це дає можливість вважати, що при іонному бомбардуванні металевих сполук спостерігається додатковий (у порівнянні з металом) механізм утворення збуджених частинок, обумовлений розривом хімічних зв'язків. Цей експериментальний факт суттєво поширює уявлення про головні процеси, що відбуваються при взаємодії пучка іонів з поверхнею твердого тіла, зокрема при бомбардуванні хімічних сполук різних металів.

3. Показано, що розподіл непружної енергії зіткнення по станах збудження частинок, що відлітають від поверхні твердого тіла, відбувається в межах статистичного розподілу непружної енергії за можливими станами збудженої системи, що розпадається: тверде тіло - атом, що відлітає. Треба відзначити, що константа цього розподілу різна для різних процесів зіткнення (каскадні та кратні зіткнення). Це дало можливість припустити, що в різних процесах зіткнення неоднаково проходить розподіл непружної енергії по збуджених станах.

4. Показано істотний вплив процесів електронного обміну (переважно резонансного типу) між збудженою частинкою, що відлітає, і твердим тілом на швидкісний склад збуджених частинок, що відлітають. Цей експериментальний факт доводить, що тверде тіло на малих відстанях (декілька атомних розмірів) суттєво впливає на вірогідність збереження збудженого стану розпиленою частинкою.

5. Продемонстрована можливість застосування методу СВВЧ для оцінки значення часу життя електронно-збуджених станів молекул на прикладі молекули СuСl і проведено дослідження складу і товщини осаду на поверхні захисного екрана установки “Ураган-3”.

Публікації автора:

1. Грицына В.В., Коваль А.Г., Коппе В.Т., Гоков С.П. Исследование излучения возбужденных частиц, отлетающих от поверхности медной мишени при ионной бомбардировке //Опт. и спектр.– 1995.– Т.78, № 2.– С. 212–216.

2. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Исследование основных закономерностей ионно-фотонной эмиссии металлов // Изв. РАН, сер. физ. – 1998. – Т. 62, №4. – С. 829–835.

3. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Ионно-фотонная эмиссия материалов, перспективных для применения в установках УТС и плазмодиагностических комплексах// Вісник ХДУ, (Сер. фіз. “Ядра, частинки, поля”).– 1998.- Вип.1301. – С.76–81.

4. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Сравнение основных характеристик ионно-фотонной эмиссии титана и его соединений // ДАН Украины. – 1999. – №5. – С. 83–87.

5. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Іоно-фотонна емісія титанвмісних мішеней та її застосування до аналізу складу поверхні // Укр. фіз. журн. – 2000.– Т.45, № 3.– С.265–269.

6. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Сравнение основных характеристик ионно-фотонной эмиссии переходных и непереходных металлов и их соединений // Изв. РАН, сер. физ. – 2000.–Т.64, № 4.– С.698–701.

7. Грицына В.В., Гоков С.П., Шевченко Д.И., Данилевский Н.П., Коваль А.Г. Исследование эмиссии возбужденных частиц, распыленных ионами Ar⁺ с поверхности цинка и его соединений // Вісник ХНУ, (Сер. фіз. “Ядра, частинки, поля”). – 2002. – № 548, В. 1/17/ –С. 53-56.

8. Грицына В.В., Гоков С.П., Шевченко Д.И., Коваль А.Г. Времена жизни ряда электронно-возбужденных состояний молекулы CuCl, находящихся в нижних колебательных состояниях // Вісник ХНУ, (Сер. фіз. “Ядра, частинки, поля”). – 2002. – № 569, В. 3/19/ –– С. 88-90.

9. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Добровольский С.Н. Сравнение основных характеристик ИФЭ титана и его соединений. Взаимодействие ионов с поверхностью// Матер. XII Междун. конф.– М.– 1995.– Т.2. – С. 25–27.

10. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Добровольский С.Н. Исследование основных закономерностей ионно-фотонной эмиссии металлов// Тез. докл. конф. Физические явления в твердых телах. /К 190-летию Харьковского университета/, Матер. 2-й конф.– Харьков: Изд-во Принтал. – 1995.– С.128.

11. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Ионно-фотонная эмиссия кадмия и его соединений //Тезисы докладов симпозиума по эмиссионной электронике термоэлектронная, вторично-электронная, фотоэлектронная эмиссия и спектроскопия поверхности твердого тела.– Рязань. – 1996.– С.87.

12. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Ионно-фотонная эмиссия цинка и его соединений // Тез. докл. Междунар. конф. “Эмиссионная электроника, новые методы и технологии”. Ташкент. – 1997. – С. 101.

13. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Исследование влияния физико-химических свойств мишени на вероятность выбивания возбужденных частиц // Матер. III Междунар. конф. “Физические явления в твердых телах”. Харьков. – 1997. – С. 139.

14. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Ионно-фотонная эмиссия переходных металлов// Матер. XIII Междунар. конф. “Взаимодействие ионов с поверхностью”. М. – 1997. – Т. 2. – С. 32–35.

15. Гоков С.П., Грицына В.В., Коваль А.Г., Шевченко Д.И. Изучение влияния физико-химического состояния поверхности на выход возбужденных частиц при ионной бомбардировке медь-содержащих материалов // Proceed. 8 Intern. Workshop on Ion Beam Surface Diagnostics. Uzhgorod, Ukraine. – 1998. – P. 116–117.

16. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков С.П., Шевченко Д.И. Исследование влияния физико-химических параметров твердых тел на основные закономерности ИФЭ цинка и его соединений // Proceed. 8 Intern. Workshop on Ion Beam Surface Diagnostics. Uzhgorod, Ukraine. – 1998. – P. 118–119.

17. Грицына В.В., Коваль А.Г., Гоков СП., Шевченко Д.И. Ионно-фотонная эмиссия мишеней, содержащих хром // Матер. XIV Междунар. конф. “Взаимодействие ионов с поверхностью”. – М. – 1999. – Т. 1. – С. 362–364.

18. Гоков С.П., Грицына В.В., Коваль А.Г., Шевченко Д.И. Влияние физико-химического состояния поверхности на параметры ионно-фотонной эмиссии марганца // Матер. XIV Междунар. конф. “Взаимодействие ионов с поверхностью”. – М. – 1999. – Т. 1. – С. 365–368.