1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Электроны, выходящие из вольфрамовой нити, ускоря1отся до желаемой энергии и формируются в пучок системой щелей. Струя газа из гидродипамического сопла (не показа1шого на фигуре) пересекает электрон') Эти трудности встрсчаьттся даже при исследования нейтралыьых частмь За исклхя1еииел1 исследований с «тепловымиь пучками, всегда прихо дится на нгпать с путига попов, чтобы яолумить пучок нейтрагьных атомов или молекул. Методы получения пучков быстрых нейтральных частиц рас. смогрены в гл. 4, $ а, и.
ябъ,. нзмкггник и вычнслкннк скч!синг югемгого нлсскяния !88 н о о и и и и Ы Ю и и о. и Ю и о о и о о о оа о о о и !л ') Г!скроено явления яереаарялки рассматрнамотся е гл. 6. ный пучок в той области, где поле почти отсутствуетх Образовавшиеся положителы!ые ионы вытягиваются электрическим полем и входят в передшшо камеру, в которой онн фокусируются в пучок с помо!цыо полого коаксиалы!ого цилиндра г. Источник и передняя камера соединены между собой только отверстием диаметром 2лчм, через которое проходит пучок.
Эта камера н все другие камеры в отдельности откачива)отея ртутным;! диффузионными насосами с большой ско- Г ростыо откачки, снабженными ловушка- ! са! мн, охлаждаемыми жидким азотом. Сфокусированный пучок отклоняется затем Е на 90" в поле магнита М для разделения ! по массам и опять фокусируется, прежде ! 6 чем пройти через диафрагмы О и по- ! пасть в камеру столкновений 5. ! Вход в 5 достаточно мал, чтобы можно было поддерживать в камере столкновений давление -5. 1О-а л!м рт. гт. без заметного повышения давления в масс-спектрометре. Пучок ионов прохо- Г ' с 1 ::!г л дит вдоль осн 5 и попадает в коллек- ! ', ! тор С.
Пунктирными линиями внуари 5 ! показана спиральная сетка, коаксиаль- ! ная по отпошешпо к пучку. Диаметр отперстнй в диафрагмах В равен 2,04 мл!, а диаметр входного отверстия в 1. равен ! 3,03 мм. Радиус коллектора 2,59 мм, длина пуп!, на котором происходит рассея- ! ние, 34,45 л!м. Из этих размеров мы ви- ГЫ1 дим, что угловая апертура прибора ме- няется примерно от 4" в передней части Фиг. 4.8.2. Схема при- облас!и столкновений до 90" в конечной бора, на котором Лмдур части и его сотрудники прово- дили аксиерил!енты по В условиях вакуума около 93% пу"!' рассеянию быстрых нейка проходит через 5 и собирается в С.
тральных частиц. Когда рассеивающий газ попадает в 5„ пучок теряет ионы как в результате упругого рассеяния, так и в результате перезарядки !1. Эти ионы частично будут собираться на сетке и частично яа 5, тогда как неотклоненные ионы проходят в С. Иои, обризовавшийся из неподвижной молекулы газа-мишени в результате перехода алек~рона от бомбардирующей частицы к молекуле мишени, имеет низкую начальную ки- 13б гллвл ! петическую эиерщпо (в даином случае обычно пе более приблиз!пельпо 0,28 вв).
Поэтому если 5 положителыю по отношению к Е и С, зо ноны, образующиеся при перезарядке, булут отгалкиваться от 5 и собираться па сетке. Если же 5 паходится под достаточно большим отрицательным потеипиалом„то все рассеянные положительпые ионы попадут па 5.
Измеряя токи па 5 и па сетку как фупкции разности потепциалов между 5 и се!кой, можно получить зиачеыия «полн<тго» сечения упругого рассеяпия и сечений перезарядки. Крамер и Симопс показали, что ионизация газа-мишени начинает стаповизься заметпой лишь у верхпей границы исследуемого иптервала эпергий. Прибэор„схематически изображенный па фиг. 4.8.1, применялся при исследовании рассеяния [131 — !34] положительных ионов водорода и инертных газов, а также в некоторых экспериме!пах с озрицательпыми иовами водорода и кислорода ').
б. Прибор с нейтральным пучком Амдура и его сотрудников. Амдур п его сотрудники в Массачусетском технологическом институте использовали прибор типа показанного схематически иа фиг. 4.8.2 для большой серии исследовапий ') рассеяпия нейтральных пучков водорода иа атомах инертных газов и молекулах азота. Ионы создавались з) в низковольтной дуге между ципю Г и аподом А. и часть их вытягивалась через сетку Е, смонтированную на катоде С.
После ускорения до нужной энергии в ионной пушке 6 Некоторые из эп!х ионов не!прализовались в результате перезарядки с иейтральпыми частицами остаточного газа вблизи отверстия в 6. В плоском конденсаторе Н удалялась заряжеппая компонента смешанного пучка, и оставшаяся пеитральная компонента попадала в рассеивающую камеру 5, Нерассеяипые нейтральные частицы детектировались затем зермостолбиком О. Нейтральные частицы имели почти точно такую же энергию, как заряжеппые частицы до нейтрализации, поскольку в процессе перезарядки теряется очень малое количество эыергии.
Некоторый разброс по энергиям возникает, однако, из-за неопределенности в месте образования ионов внутри источиика и вслелствие того, что неко!орые попы нейтрализуются между Оэ и 6, ие получив предполагаемого полного ускорения. По этой причине даппый прибор прил!еним лишь при энергиях, превосходящих — 100 эв. Наибольшая энерп!я, при которой проводились измерения, сос~авляе! 2100 эв. ') См.. к«пример, [!33 — 133).
') Самые последние кз этнк исследований еписыез!етсз е работах [! ЗЭ вЂ” ! 44). з) Ионный нсте !ник по своей конструкции анзлогичек епксзннему е рагкме [!45! 137 ИЗ!ЧЕРШ4ИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ УПРУГОГО РЛССЕЯНИЯ й 0. Результаты исследований упругого рассеяния с помощью «быстрых» пучков Н ф .
4.9.! представлепы результать!, получеппые в опытах ассеяпию тяжелых частиц в игпервале эпергий т по р 400 эв. Форма кривых, приведепных па графике, типи а д. ипичпа для всех кривых, получеипых Крамером и Симопсом [13Ц. За дополнительными данными об энергиях пижс пескольких килоэле!строивольт ч итатель может обратиться к цитировашюй выше е ат е.
Дапиые об угловых распределепиях при таких литературе. аш л. 8) и в статьях эне г ергиях имеются у Месси и Бархопа (!8), гл. ) Берри [418). Методы определения потенциалов взаимодейст е . твия из данных о рассеянии были рассмотрепы Мэзопом и Вандер,'7Ц, которые приводят также результаты исследований различных кол!бипаций часпщ при энергиях до квв ). ! эз и Ваидерслайс подчеркивают следующее обстоятельство: так как лапиый р ! Иый яд измеренных зпачепий сечения можио воспроиас омощью различных моделей для потенциала, то для х мо, того, чтобы результаты имели физический смысл, пеобходи вообще говоря, знать а рпоп вид функции )7(г).
Если же выбрапа физически реальпая модель, то параметры потенциала можно определить довольно точпо. й 1О. Исследование экранированного кулоновского потенциала по рассеянию пучков с эиергией от 25 до 100 квв У впо предполагалось„ что взаимодействие между же давно п„е из ДВ)'МЯ дтОМПЫМИ т! э ними структурами при «сильпом» сзолкповении ) с хорошим при приближением можно описать экранированным кулоиовским поте!щиалом 1/() !-! . Ил (4.10.1) (см. гл. 3, 9 8 и 17). Первый множитель в этом выражении— кулоиовская функция, которая выражает потепциальпую эиергию вух «голых»ядер с зармламиЯсе и Лзе, отстоящих лруг от д лруга на р на расстояние г. Зкспонеш1иальпый множитель соотуетствует экрапировапию ядер орбитальпыми электронами, причем ') С..
бог [147), где рессметриезстск вопрос е еь!чкслеккк еотснкззлз м.ре у еэеимодейстекк между атом«ми инертных сазов. ') Под «сильным» столкноееннем мъ! педрезумензем столкновение, пара»!етр катер«го пре деевой энергии стелкноееннн достаточно мел длк того, чтобы з резулызте езпрзеленке декженеа бембзрднрую!дей честнды значи«елька »ммейклось. НЗМЕРГ!П1Е И ВЬ!ЧНСЛШ1ИЕ СГЧЕНИГ! УПРУГОГО РДССЕЯННЯ !Вй 20 )5 40 30,' 50 60 ,)О сд 10 )5 20 Скорость попов, дв Ря Ф иг. 4РЕ1.
Эксиеримсятальиын Значения сечений Рассеяния ионов я Ве. (Че и АГ. 0 — макроскопическое сечение, а — пикроскопичесное сечение, кривые ! даян сечение упру!ого рассеяна», кривые 2 †сечен переааряакн, кривые 3 в сумму сечеииа уар)гого рассеяния а переаарадки. о — расссмгие ионов не~ ва нс поданным статьи (131й в — рассеяиие ионов Не иа Ье ао даннмм стапи (132) (1938 г.); в — рассеяние ионов дг ~ на дг ао данным статьи 032! (1939 г.)„ прострапствеипая протяжеппость экрапировапия измеряется длиной экрапироваиия а. Вор (145) предложил пользоваться в качестве длипы экрапировапия величиной 0 (4.10.2) ! '' ~2) Здесь по -- радиус первой боровской орби-!ы в атоме водорода, равпыи 0,53 ° 10 а сдс 2(ля описапия экраниру!ощего эффекта электронов применялась также другая модификация чисто кулоповского потепциала: Фирсов (149) пользовался экрапирующим множителем, вычислепиым па оспове статистической модели атома )омаса — Ферми.
Недавно Эверхарт и его ученики 1150, 15!1) провели очень и)пересиые исследоваипя рассеяппя пучков иопов в иптервале эпергий от 25 до 100 кзв. Строго говоря, рассеяпие, Наблюдаемое при таких высоких энергиях, по большей части-- пеупругое, по доля эиергии, теряемой бомбардирующей частицей пря столкповеиии, настолько мала, что практически траектория бомбардиру!ошей частицы при этом пе меняется. Рассеяние пучка почти в точ!юсти соответствует упругому рассеянию, обусловлепному потенциалом взаимодействия бомбардиру)ошей частицы и частицы-мишеци, и, наблюдая распределение рассеяния, можно точно вычислить потенциальиые эпергии взаимодействия при малых расстояниях между сталкивающимися частицами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
