Диссертация

В представленной работе разработана аналитическая теоретическая модель описания процесса отражения легких ионов от твердых тел, справедливая для любой геометрии рассеяния легких ионов и в широком интервале энергии зондирующего пучка легких ионов от сотни до десятков тысяч эВ. Представленная аналитическая теоретическая модель позволяет с высокой скоростью решать прямые задачи определения энергетических и угловых распределений отраженных легких ионов, коэффициентов отражения частиц и энергии с учетом эффектов зависимости сечений упругого и неупругого рассеяния от энергии и перезарядки при отрыве легких ионов от поверхности мишени. Аналитическая теоретическая модель определяется двумя безразмерными параметрами, которые однозначно определяют физическую природу исследуемого процесса – параметром экранирования, равным квадрату отношения волны де Бройля к радиусу Дебая, и отношением остаточного пробега частицы (тормозного пути) к длине транспортного пробега, которые позволяют физически обоснованно использовать характеристики рассеяния легких ионов, известные с погрешностью, достигающей сотни процентов; определять границы применимости существующих подходов описания этих процессов.

Разработана количественная методика описания сигнала спектроскопии пиков упруго отраженных электронов с учетом вклада процесса многократного рассеяния электронов для многокомпонентных мишеней, позволяющая определять содержание изотопов водорода в материале на глубине порядка средней длины свободного неупругого пробега электронов. Развита количественная методика описания сигнала спектроскопии отраженных электронов для слоисто-неоднородных мишеней, позволяющая осуществлять послойный анализ водорода на глубинах, определяемых длиной транспортного пробега электронов.

Развита количественная методика описания энергетических спектров рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, позволяющая осуществлять расшифровку широкой области потерь энергии фотоэлектронов и мгновенно решать прямую задачу определения энергетического спектра фотоэлектронов, что является эффективным способом решения обратной задачи восстановления дифференциального сечения неупругого рассеяния электронов, определяющее аллотропную форму материала, на основе процедуры подбора экспериментальных и расчетных спектров. Созданная количественная методика расшифровки энергетических спектров РФЭС позволила: исследовать алмазоподобные покрытия, полученные методом плазмохимического осаждения, однозначно определить электронную структуру поверхности, представляющую собой углеводородные покрытия; исследовать изменение электронной структуры графита марки МПГ-8, подверженного плазменной обработке на установке ПЛМ в НИУ «МЭИ», однозначно определить переход электронной структуры в структуру пиролитического графита; исследовать изменение электронной структуры вольфрамовой фольги, подверженной плазменному воздействию на установке ПЛМ в НИУ «МЭИ», приводящей к образованию вольфрамового «пуха», однозначно установить, что электронная структура вольфрама и вольфрамового пуха одинакова; исследовать образцы графита марки ATJ, подверженные плазменному воздействию на токамаке EAST, однозначно определить, что поверхность покрыта алмазоподобными структурами.