1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Справа края этих электродов загнуты так, что они перекрываются, но не касаются друг друга, Таким образом, электроды Я образуют открытую с концов прямоугольную коробку. В расположенных одна против другой квадратных прорезях в электродах Я введены небольшие пластины Р. К электродам Я н к соответствующим им пластинам Р прикладываются равные положительные и отрицательные потенциалы около !Ов по отношению кпучку ионов. Это позволяет получить 280 глава а НЕУПРУГИС СТОЛКНОВЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЧаСТИЦ 281 однородное электрическое поле в окрестности пластин Р. Медленные положительные ионы, образующиеся как при перезарядке, так и при ионизация, дрейфуют к отрицательно заряженным электродам, а электроны, возникаюпшдс при актах иопизации,— к положительно заряженным электродам Р и ч>, Измеряя суммарный ток на обе пластины Р, добиваются того, чтобы равные положительные и отрицательиыс токи, обусловленные ионизацисй, взаимно компенсировались и оставалась только положительная компонента, обусловленная перезарядкой.
Первичный ионный пучок поступает иа дно коробки, обрааованиой электродами ч„', полный ток на которые равен первичному ионному току за вычетом небольшого суммарного тока пластин Р. Дополнитсльныс сведения о методике„используемой при измерениях сечения перезарядки с помощью пучка поло>китс.пьных ионов малой энергии, читатель может найти и работах >28 — 451 Исследований перезарядки на пучках отрицательных или нейтральных частиц низких энергий выполнено очень мало. Бейли >461 изучал электронный отрыв и кажущийся обмен электронами при столкновениях ионов О и Оз с молекулой Оз. О других исследованиях отрыва свободных электронов от отрицательных ионов говорится в гл.
8, >> 6, п. «а». Бухтссв и др. [471 исследовали захват орбитального электрона молекулами Оа и С!з при их бомбардировке быстрыми щелочными атомами. 2. Метод пересекаю>цихгя >гучков. Файт и др. ~22, 48 — 551 для измерения ссченийч перезарядки между ионами и стабильными или нестабильиымн нейтральными частицами применили методику пересекающихся пучков.
Последний вариант >22~ их установки приводится на фиг. 6.2.3. Поскольку основная часть аппаратуры, которую они использовали, уже была описана в гл. 4 и 5, мы рассмотрим лишь те особенности установки, которые позволили им проделать измерения при более низких энергиях, чем это возможно при обычных методах. В установке, изображенной на фиг. 6.2.3, ионный источник расположен на конце патрубка, соедииениогосрабочей камерой.
Ионы образуются в результате электронной бомбардировки. Они вытягиваются и фокусируются, а затем попадают в магнитное поле анализатора. Раньше Файт и др. вытягивали из источника ионы при окончательной энергии столкновения, а затем уже фокусировали и выделяли нужныс ионы среди других ионов с близкими массами. Такая методика могла применяться при энергиях ионов, превышающих несколько сотен элсктроивольт, но при более низких энергиях сс необходимо было усовершенствовать, чтобы устранить сильное влияние объемного заряда. В установке, изображенной на фиг. 6.2.3, независимо от того, какой должна быть их конечная энергия, ионы вытягиваются из источника, фокусируются и анализируются всегда при одинаковых условиях, которь|с обеспечивают максимальный ионный ток при хорошем разрешении Конечную эпергио они приобретают только тогда, когда входят в ра бочую камеру.
Патрубок изолируется от рабочей камеры тефлоновым фланцем. ктж Ллялл др Ф и г. 6.2.8 Установка для кзясрсппя сечевик перезарядки ори >пчзких зпсргиях, основанная иа прккивне пересекающихся пучков и прил>евявспаяся в рабоче >22).
Трехэлектродная электростатическая линза обеспечивает постоянную фокусировку пучка, несмотря иа изменение его энергии при переходе из патрубка в камеру. Так, например, чтобы получить пучок ионов с энергией 20 эв, анод ионного источника поддерживается при потенциале на 20 з выше, чем потенциал области взаимодеиствия, находящейся под потенциалом земли. Патрубок с источником, в котором проводится анализ ионов по массам„поддерживается при потенциале — 2000 в относительно потенциала земли. Напряжение иа источник и фокусирующие электроды подается относительно этого патрубка.
Поэтому для глАВА а изменения конечной энергии иона достаточно лишь изменить потенциал патрубка относительно земли. Гакой мстол позволяет снизить кснечную энсрги>о пучка ионов до 20 за при сравнительно малых потерях в интенсивности. В рабочей кзмерс ионы проходят через узкую щслсвую Лиафрагму, отсекающую нежслательп>яс ионы с близкими массами. Сформированный таким образом ионный пучок перед попаданием а область азаимодеиствия пропускается дополпительпо через трехэлектродпую цилиндрическую линзу и еще через одну >цслсаИО диафрагму. В опытах Файта и сто сотрудников при эпсргиях ионов в несколько сотен электронвольт [описанных в статьях [48--55]) цля собирания медленных ионов перезарядки на отрицательно заряженный коллектор использовалось слабое электрическое поле. Но при низких энергиях ионного пучка такое собирающее поле отклоняет первичные ионы, пересекающие эту область, и изменяет условия взаимодействия.
Эта трудность отпадает при использовании установки, изображенной на фиг. 6.2.3, где нет никаких электростатических полей, поперечных по отношению к первичному пучку. Зпссь пучок ионов пересекается с пучком нейтральных частиц в центральной области цилиндрического коллектора, ось которого совпадает с направлением первичного пучка ионов. Коллектор полцерживается при отрицательном потенциале по отношению к потенциалу окружающего электропа.
Медленные ионы перезарядки собираются па поверхности цилиндра, так как они не могут выйти из потенциальной ямы, в которой образовались. Для исключения провисания поля два отверстии в противоположных торцах коллектора, через которые проходит пучок нейтральных частиц, закрываются топкой сеткой с оптичсскои прозрачностью 99УР. Насыщение ионного тока наступает при отрицательном потенциале коллектора уже в несколько вольт. При выходе из области взаимодействия первичные ионы прохолят через лополнитсльно ограничивающую щель и затем поступают в цнлиплр Фарадея. Размеры диафрагм в области взаимолейстаия выбраны так, чтобы через послел>пою ограничиваюп~ую щель могли пройти ионы, пересекающие пучок нейтральных частиц.
Предусмотрена также возможность аналиаировать образующиеся ионы по отно;испио е!т. Для этого из области пересечении цвух пучков убирается коллектор и устанавливаются электроды другой конфигурации, нс показанные на фиг. 6.2.3, которые направляют меллснпь~е ионы па входную >цель магнитного спектрометра с отклонением на 180'. Массспектромстр использовался также совместно с электронной пушКой для определения степени диссоциации нейтрального пучка по уменьшению сигнала молекулярных ионов при нагревании печи-источника. ИЕУПРУГИВ СТОЛКНОВЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ 3.
Метод ликов Астона. Имеется много данных, свидетельствующих о том, что сечения перезарядки и других процессов сре зависят от состояния возбужцения сталкивающихся частиц [55, 57]. Но до нелавнсго времени почти нс было попыток выяснить„состоят ли используемыс при изучении столкновений пучки и онов только из ионов, находящихся в основном состоянии. . И еще меньше уделялось внимания методам измерения сечений в условиях„ когда пучок нс представляет собой смесь из ион ов только а возбуждсншом состоянии или в Не звно Мак-Гоусп и Кервин [58] описали способ, котор ый позволяет идентифицировать метастабильны и их ходящисся на низки эких уровнях возбуждения, н исследовать влияние на сечения лиссоциации и перезарядки. Этот метод основан на использовании магнитного масс-спсктромстра, в ко>с камеры, иа входе и на выходе анализатора, заполняются газом и служат камерами столкновений.
При заметном повышении лавл и давления газа в этих камерах по сравнению с давлением, испол у с ользусмым в обычных масс-спектроскопических . Эти исследованиях, в сп спектре масс наблюпаются широкие пики. ти пики называются аются полосами А стона [59 — 62] и соответствуют ионам, возни> икшим при столкновениях в области ускорения осле нес. Появление полос Лстона в спектре может ионов или после нес. вто ичного быть использовано для разделения первичного и р пучков ионов.
Путем сравнения кривых выхода ионов первичного и вторичного у о пучков в зависимости от напряжения МакГоусиу и его сотрудникам удалось ис только илентифицировать различные типы мстастабильных ионов, но и в некоторых случаях получить сведения относительно сечений метастабнльных ионов по отношению к сечениям ионов, находящихся в основном состоянии [63 — 66]. в. Данные по перезарялке (малые энергии). Экспериментальные данпыс п по сечениям перезарядки представлены па фш.
6.2.4 — 6.2.17, В некоторых случаях для сравнения приводятся теоретичсские криаыс. Другую полборку данных можно найти у Брауна [67], Наврокп и Папа [68]. Статья [68] содержит много данных о есакци рса> циях, прслставлшоп>их особый интерес для физики верхних слоев а.>мосфсры. На фиг. 6.2.4 — 6.2.6 представлены данные, собранные Хастедом [3], по резонансной псрсзарялкс гелия, неона и аргона.
Б, ей, в готорых эти сечения впервые были опубБольшинство статей, в ко ликованы, уже цитировал ировалось в настоящей главе. Дополнительг. 4.9.1. ные данные по ге ыс по гелию, неону и аргоиу даются па фиг О результатах, приведенных на фиг. 6.2.7 и 6.2.8, уже упоминалось в э 2, п. «а» настоящей главы. Отметим, что в ГЛДвб 6 20 о го 40 60 РЕ, зб Кл е о 1О -; 3 хг -г ес и 1ОО рассматриваемом диапазоне энергий сечения реакций Н' — Н и О' — Н изменяются с энсргией соударсния Т по закону $1 Орй=а — й!йу", где а н Ь вЂ” константы. Такая энергетическая О 20 40 60 60 ке,зб'1' Фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
