Способ измерения энерговыделения электронами и их пробега в твердом веществе

 

Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при исследовании особенностей передачи энергии в тонких пленках вещества. Целью изобретения является повышение точности измерений. Для этого по предлагаемому способу измеряют распределение интенсивности люминесценции в зависимости от толщины пленки, которую напыляют непосредственно в измерительном объеме и создают в ней зону подавленной люминесценции. Изменение люминесиенции вдоль траектории электрона позволяет судить об энерговыделении 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ь. Г " "i пЯ ц) 6 Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4718815/25 (22) 13.07,89 (46) 30.12.91. Бюл. № 48 (71) Филиал Института энергетических проблем химической физики АН СССР (72) Л.Я.Бубнов (53) 535.37 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 491882, кл. G 01 N 23/22, 1973.

Бубнов Л.Я,Химия высоких энергий.

Т.19, 1985, ¹ 1, с.36-40. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАМИ И ИХ ПРОБЕГА В

ТВЕРДОМ ВЕЩЕСТВЕ

Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при изучении вторично-эмиссионных прОцессов и исследовании особенностей передачи энергии электронами в тонких пленках вещества.

Известны вторично-эмиссионные способы измерения пробегов электронов в твердой фазе и определения энерговыделения электронов, основанные на измерении вторично-эмиссион н ых свойств на пыляемых пленок вещества.

При таком подходе величина пробега является условной, т.е, зависит от способа обработки экспериментальных результатов. Это приводит к тому, что значения, связываемые с величиной пробега, могут отличаться на - 50 ь. Кроме того, эти значе- . ния дают только оценку порядка величины среднего энерговыделения в треке и не да„„Я2„„1702201 А1 (57) Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при исследовании особенностей передачи энергии в тонких пленках вещества, Целью изобретения является повышение точности измерений, Для этого по предлагаемому способу измеряют распределение интенсивности люминесценции в зависимости от толщины пленки, которую напыляют непосредственно в измерительном объеме и создают в ней зону подавленной люминесценции. Изменение люминесценции вдоль траектории электрона позволяет судить об энерговыделении. 2 ил, ют деталей распределения вдоль трека электрона.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения пробегов электронов и энерговыделения, основанный на интерференции люминесценции в пленке вещества. Способ заключается в регистрации люминесценции, возбуждаемой падающим потоком электронов в вещество, Способ позволяет измерять пробег электронов и их энерговыделение для энергий порядка килоэлектронвольта. Однако этот способ может быть использован только для достаточнотонких пленок(толщиной 1069 нм), имеет относительно невысокую точность измерения длин пробегов (7 нм) и представляет большие трудности для получения из экспериментальных результатов энерговыделения электрона в треке из-за сложности получаемой интерференционной картины, затрудняющей обработку эксперимента, и трудности воспроизведения этой картины от эксперимента к эксперименту, Целью изобретения является повышение разрешающей способности, Сущность способа эакл(очается в следующем.

Предварительно напыленный:лой вещества выдерживают в атмосфере вакуумной установки с тем, чтобы на границе вакуум-вещество образовалась зона подавленной люминесценции, Последующим напылением вещества перемещают зону вглубь вещества вдоль траектарли электрона, падающего на границу вакуум-вещество. Интенсивность люминесценции прл перемещении зоны описывается формулой

3(»1= J <(х) (х-j (х(««(х-x)d» - Jв(х)З»а о

OO ((N („ (к-

О", СО (Ф J ((»1(- (х,(J (х-х, )d»-) (»Я»-((х,(«i(„ о

0 где l(x) — пространственная плотность интенсивности люминесценции;

««(х)) — коэффициейт подавленля люминесценции в слое Х1; а — эффективный коэффициент подавления люминесценции.

Измеряя изменение ((х() с толщлной определяют 1(х1).

На фиг.1 схематически показано расположение зоны подавленной л(омлнесценции в слое вещества: на фиг.2 — график зависимости изменения интенсивности люминесценции (ь относительных едлницах с толщиной напылбнной пленкл).

На фиг.1 изображсна граница I предварительно намыленной пленки, зона 2 подавленной люминесценции л -.ображениа области трека электрона 3, Пример . В атмосфере вакуумнол установки прл давлении 10 Торр, охлаж-7 денной до -100 С, напыляют образец пирена голщинои 100 нм и зеты выдержива от в течение 15 мин, При этом интенсивность люминесценции при возбуждении электронами энергией Ея = 130 эв снижается на

40о . После этого напыление пирена продолжают, График изменения интенсивности люминесценции для электронов для двух энергий 130 и 200 эв показан на фл".2, Кривая 4 для Ея = 130 эв, кривая 5 — Гр = 200 эв, Готовность установки к созданию эоны подавленной люминесценции определяется тем, насколько низко парциальное давление паров воды (всегда присутствующих в атмосфере) в вакуумной сисгеме, Практически крлтерием достаточно низко — î парциального давления воды является время

"10

55 (10-30 мин), через которое интенсивность л(оминесценции предварительно напыленного слоя уменьшится на 10-20 за счет намораживания на поверхность образца паров воды. Экспериментально получено максимальное разрешение метода х1,2 нм (2 постоянных решетки пирена), Это говорит о том, что зона подавленной люминесценции определяется в основном величиной Ьквив., т.е. практически толщиной встроенной пленки льда, поскольку, как следует из полученного значения разрешения, длина диффузии люминесцирующих центров.в область тушения и тушащих центров в пирене пренебрежимо с точностью до постоянной решетки пирена.

Толщина создаваемой эоны подавленной люминесценции должна быть такой, чтобы она приблизительно на порядок была меньше области, в которой происходит основное энерговыделение электроном.

Уменьшение интенсивности люминесценции на 10-20 при напылении пленки льда как раз отвечает этому условию. Определено. что Ьквив, определяет способность методики разрешать детали энерговыделения вдоль трека электрона, а следовательно, и из получаемой зависимости изменения интенсивно ти люминес«: енции от глубины нахождения зонь подавленной люмкнесценцли в исследуемом веществе— пи(эене.

Тгклм образом, изобретение позволяет определять распределение интенсивности люмлнесценции в треке s зависимости оТ толщины в треке путем его сканирования, т.е, при непрерывном напылении исследуемо; о вещества на намороженную предварительно пленку льда.

cDoрмула изобретения

Способ измерения энерговыделения электронами и их пробега в твердом веществе путем регистрации люминесценции, возбуждаемой пада(ощим потоком электронов в этом веществе, отличающийся тем, что. с целью повышения разрешающей способности, предварительно в охлаждаемом измерительном объеме напыляют в вакууме слой пирена. выдерживают его в этих услов«",ях до образования.на его поверхности зоны подавленной люминесценции за счет намораживания льда, продолжают напыление пирена, в процессе которого облучают поверхность образующейся пленки пирена исследуемым потоком электронов и регистрируют интенсивность люминесценции, Ro изменению которой определяют энерговыделение вдоль траектории электронов.

1702261 г

Фиг. f

Составитель Е.Халатова

Техред M.Ìîðråíòýë Корректор О.Кундрик

Редактор Ю.Середа

Заказ 4538 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101