Содержание к диссертации
Ці Глава 1. О модели излучения релятивистских электронов
I при каналировании в толстых кристаллах 24
Осевое каналирование 31
Плоскостное каналирование 32
Оценка вероятности однократного расеяния 34
Расчет спектров излучения при плоскостном каналировании 39
Расчеты спектров излучения для экспериментов на микрото-роне в Институте металлургии им. А.А.Байкова 46
Управление спектром излучения каналированных электронов выбором материала мишени 53
'ф 1.7. Толстый кристалл как источник перестраиваемого рентгенов-
ского излучения при каналировании релятивистских электронов 55
1.8. Генерация излучения с энергией 33 keV релятивистскими элек-
jfc тронами в монокристаллах алмаза, кремния и бериллия. 59
1.9. О возможности наблюдения вынужденного излучения канали
рованных частиц 70
Глава 2- Исследование динамики релятивистского пучка
методом прямого численного интегрирования 78
Картина каналирования релятивистских электронов вдоль оси [100] монокристалла кремния 80
Рассеяние электронной волны на дефекте типа сдвига кристаллических плоскостей. 87
2.2.1 Зависимость населенности связанных состояний электронов
от глубины дефекта и от величины сдвига плоскостей. 88
ifc 2.2.2 Случай наклонного падения плоской электронной волны на
Ак поверхность кристалла. 89
* 2.2.3 Случай электронной волны с расходимостью. 90
2.2.4 Влияние некогерентного рассеяния на населенность связанных-
состояний электронов. 91
2.3 Плоскостное каналирование электронов в кристаллах со сверх
решеткой. 9
Глава 3. Особенности ориентационных зависимостей выхо
да вторичных излучений при прохождении релятивистских
электронов через кристалл ИЗ
Ориентационная зависимость сечения возбуждения нижних электронных уровней атома пучком релятивистских электронов ИЗ
О возможности наблюдения квантовых осцилляции потока релятивистских электронов в кристалле 122
Исследование приповерхностных слоев монокристаллов с помощью Оже-спектроскопии в условиях каналирования 126
Глава 4. Отражение волновых пучков от структурирован
ных поверхностей кристаллов 138
Приповерхностное каналирование позитронов на косом срезе кристалла 138
Исследование дифракционной перекачки рентгеновских и 7-лучей на деформированных кристаллах с квадратичной функцией смещения атомов 147
Глава 5. О когерентности рентгеновских пучков J54
Вывод основного уравнения. 154
Метод моделирования шероховатой поверхности. 156
Численные результаты и их обсуждение. 157
Динамика когерентной составляющей рентгеновского пучка в узком канале: метод статистичекого усреднения 173
Метод комплексного потенциала 175
Модовый подход 179
Влияние эффекта периодического изгиба на волновое канали-
рование рентгеновских пучков ' 187
5.8. О когерентности излучения на выходе рентгенооптических сис
тем 188
^ Заключение 195
Список литературы 199
*
7*
Введение к работе
Интерес к изучению взаимодействия пучков заряженных частиц и рентгеновского излучения с твердыми телами связан в последние годы с созданием новых источников релятивистских пучков электронов и позитронов и синхротронных источников яркого рентгеновского излучения, открытием таких эффектов, как спонтанное электромагнитное излучение при каналировании, ориентационные эффекты при рассеянии в кристаллах. Процессы взаимодействия излучения и заряженных частиц с конденсированными средами отличаются большим многообразием, поэтому выбор модели такого взаимодействия является чрезвычайно важным для правильного описания ожидаемых результатов и прогнозирования условий, необходимых для постановки экспериментальных исследований. Технологическое применение изучаемых явлений также требует выбора адекватных моделей, учитывающих особенности процессов взаимодействия, и, в то же время, достаточно простых, чтобы быть доступными для анализа.
Предсказание, что при каналировании в кристаллах [1] релятивистских электронов и позитронов возникает жесткое электромагнитное излучение[2], и экспериментальная регистрация эффекта [3], [4], [5] дали новый импульс исследованию излучения релятивистских частиц в ориентированных кристаллах. Большое число публикаций по этой тематике нашло свое отражение в обзорах [6] - [9], [143], [144] и монографиях [10] - [12], [112], [113].
Накопленный к настоящему времени объем информации о процессах взаимодействия пучков релятивистских электронов и позитронов, а также рентгеновского излучения с ориентированными кристаллическими средами и аморфными средами, содержащими границы раздела, достаточно велик.
Экспериментальные исследования охватили диапазон энергий релятивистских частиц от 1 MeV до 150 GeV. В качестве кристаллических мишеней использовано до 10 простых и сложных веществ [11],[12]. В ходе проведенных экспериментальных и теоретических исследований были выявлены зависимости излучения каналированных частиц от их энергии, структуры кристаллической мишени, тепловых колебаний атомов, рассеяния на электронах мишени [17] - [39], [42], [68], [73], [63], [92], [98] - [100], [102], [105].
Основы теории спонтанного излучения релятивистскими лептонами и их рассеяния при каналировании в кристаллах сформулированы в работах [43], [83], [18], [44] и [36].
Среди возможных применений излучения каналированных частиц обсуждались возможности диагностики свойств кристаллов, дефектов в кристаллах [13] и структур сверхрешеток, содержащих большее число слоев. Как показывают оценки [14], для измерения спектра излучения каналированных электронов можно использовать ток, не превышающий Ю-13 А. Время экспозиции для получения одного спектра составляет 20 - 30 мин. Поскольку при таких дозах облучения кристаллов электронами один смещенный атом приходится на 1012 атомов, метод исследования с помощью излучения каналированных частиц можно считать неразрушающим. Положение линий квазихарактеристического излучения может быть определено с точностью до 1%, тогда как их ширина может быть измерена с точностью до 10%.
Большое число конкретных примеров определения по спектрам излучения каналированных электронов и позитронов тех или иных свойств кристаллов и описания связанных с этими свойствами па-. раметров приведено в работах [19] - [35], [37] - [42], [45] - [50], [54] -[57] и в обзорах [116], [149].
Для исследования кристаллов с помощью спектроскопии излучения каналированных частиц могут быть использованы слаботочные электронные ускорители, дающие пучки частиц с энергиями от нескольких MeV до десятков MeV. Такими ускорителями могут служить ускорители Ван-де-Граафа, линейные ускорители, микротроны. Типичная схема эксперимента по исследованию спектроскопии излучения каналированных частиц[130] приведена на РисЛ. Электронный пучок от ускорителя поступает в систему формирования, состоящую из квадрупольных линз и коллиматоров поглощения (С1-С4), корректоров (МС1-4) и далее попадает на исследуемый кристалл, помещенный в трехосный гониометр (CG). В описанной экспериментальной установке[130] была использована зеркально-симметричная ахроматическая магнитная система (MSAMS). После прохождения кристалла пучок частиц отклоняется поворотным магнитом в могильник (II). Излучение каналированных частиц, очищенное от заряженной компоненты, попадает на рентгеновский детектор Si(Li). По данным работы [14], при токах Ю-13 А нагрев кристалла с толщиной 20 мкм не превышает 2 10~4 К при учете лишь охлаждения за счет излучения, что значительно облегчает проведение экспериментов. Сопоставим рассматриваемый метод исследования кристаллов с другими, уже ставшими традиционными методами. Сравнение характерных особенностей таких методов исследования твердого тела, как электронная микроскопия, рентгеновская дифракция и обратное резерфордовское рассеяние ионов, с излучением каналированных частиц приведено в Таблице 1 [14]. Из Таблицы видно, что перечисленные в ней методы исследования кристаллов взаимно дополняют друг друга. Поэтому исследование кристаллов по излучению каналированных частиц позволяет расширить круг объектов исследования и получать более полную информацию об их свойствах.
MSAMS
~j~-^ Защитная
стена
C1 - 4 Коллиматоры MC1 - 4 Корректоры MSAMS Зеркально-симметричная ахроматическая магнитная система FC Чаша Фарадея CG Кристалл на гониометре 11,2 Ионизационные камеры
Рис.1. Схема установки для наблюдения излучения каналирован-ных релятивистских электронов [130].
Таблица 1
Сравнение ряда методов исследования кристаллов
Однако имеется ряд экспериментальных результатов, которые не поддаются интерпретации в рамках существующих теорий канали-рования релятивистских электронов и излучения при каналировании, где предполагалось, что состояние каналированного электрона может быть представлено в виде набора собственных состояний. При этом в рамках используемого модового описания рассматривалась лишь населенность мод, а фазовые соотношения не учитывались.
Такими эффектами являются, например, слабая ориентационная зависимость тормозного излучения и наведенной радиоактивности в монокристаллических мишенях, подвергшихся облучению узконаправленным пучком релятивистских электронов [51, 52]. Каналиро-вание должно приводить к увеличению выхода ядерных реакций и выхода тормозного излучения. Однако в экспериментах по осевому каналированию электронов с энергией 50 MeV [51, 52] и плоскостному каналированию электронов с энергиями 28-104 MeV [98] ориентационная зависимость этих эффектов не зарегистрирована. С другой стороны генерация излучения при каналировании регистрируется
[98].
Особого внимания заслуживает рассмотрение каналирования и излучения при каналировании в напряженных многослойных "сверхрешетках", что связано с развитой к настоящему времени технологией изготовления различных полупроводниковых многослойных кристаллических структур методами молекулярной эпитаксии (см., например, [150]). Ранее излучение электронов при осевом каналировании в многослойных кристаллах было теоретически рассмотрено в работе [87]. В работе [30], где результаты работы [87] ставятся под сомнение, при теоретическом рассмотрении каналирования электронов использовано двухволновое приближение и показано, что в резонансном случае происходит расщепление спектра полной энергии электрона.
Исследование излучения при каналировании релятивистских частиц в кристаллах вызывает интерес также и в качестве перестраиваемого источника рентгеновского квазилинейчатого излучения [56, 132, 183]. Несмотря на то, что построенные к настоящему времени модели излучения каналированных частиц позволяют достаточно точно описывать форму спектра квазихарактеристического излучения в случае осевого [55] и рассчитывать ширину линий в случае плоскостного [57] каналирования, расчеты абсолютных значений спектров излучения в толстых мишенях не проводились. К тому же, используемые модели расчетов спектра излучения каналированных частиц с учетом некогерентного рассеяния в рамках теории возмущений [55, 57] требуют больших затрат машинного времени, что затрудняет их использование при исследовании свойств кристаллов.
С ростом энергии каналированных электронов рассеяние на нижних уровнях связанного движения становится все более сильным, при этом столкновительная ширина уровней, в особенности в осевом канале, может превышать расстояние между соседними уровнями движения в отсутствие рассеяния [44]. Однако возникающий при перекрытии уровней стохастический режим движения не следует отождествлять с ускоренным деканалированием электронов, так как максимальное значение ширины уровней существенно меньше глубины потенциалной ямы усредненного потенциала. Эти особенности каналирования наглядно видны из рассмотрения в рамках метода комплексного потенциала [124, 58, 140], учитывающего рассеяние релятивистских электронов на тепловых колебаниях атомов мишени. Использование этого метода может также существенно облегчить расчеты столкновительного уширения линий квазихарактеристического рентгеновского излучения [124, 58, 131, 140].
' ' 12
Прохождение быстрых электронов через тонкие пленки кристаллов представляет практический интерес для исследования свойств кристаллов по характеру дифракционной картины в прошедшем пучке [185], ориентационным зависимостям возбуждения вторичных излучении [186]. При этом продвижение в область релятивистских энергий электронов позволяет исследовать объекты большей толщины, что расширяет возможности метода. Обзор экспериментальных результатов по прохождению релятивистских электронов через различные монокристаллы приведен в [187]. Особенности прохождения пучков релятивистских электронов через ориентированные кристаллы рассматривались также в [40], [51] - [53], [71], [74], [101], [106] - [111].
Для расчетов прохождения электронного пучка через кристаллы с учетом квантовых осцилляции потока вместо населенностей мод должны быть использованы комплексные амплитуды собственных волновых функций, которые могут быть рассчитаны методом прямого численного интегрирования "параболического уравнения'1 [69,115]. Изменение ориентации пучка относительно кристаллических плоскостей или осей позволяет определять положение атомов в кристаллической решетке [40, 84]. Различным особенностям ориентационных зависимостей возбуждения вторичных излучений быстрыми электронами в кристаллах посвящены также работы [41, 192]. Новые возможности использования методов регистрации вторичных излучений открываются при изменении ориентации электронного пучка как по отношению к кристаллическим плоскостям, так и входной поверхности кристалла.
В случае падения частиц под малыми (скользящими) углами к поверхности полный импульс частицы также меняется незначительно, как и при проникновении релятивистских электронов в кристалл, однако его проекция на перпендикуляр к поверхности изменяет знак,
ІЗ
+
то есть происходит отражение от поверхности [114], [82]. Поэтому движение частицы может быть также описано параболическим уравнением для амплитуды волновой функции, которое было использовано при проникновении релятивистских электронов в кристаллы под большим углом к поверхности.
Усиление интереса к позитронным методам изучения структуры поверхности [201] связано прежде всего с интенсивным развитием источников позитронных пучков [200]. В частности, дифракция на отражение позитронов энергией несколько десятков килоэлектронвольт высокой степени монохроматичности может быть использована для изучения поверхностей монокристаллов аналогично дифракции электронов высоких энергий на отражение (ДЭВЭО}[21б]. Подобно ДЭВЭО метод дифракции позитронов обладает высокой чувствительностью к поверхностному разупорядочиванию, кроме того, преимущественное движение позитронов вдали от атомных остовов снижает вероятность некогерентных процессов и в отраженном пучке отсутствуют электроны отдачи мишени. Особенности отражения позитронов от ступенчатой структуры на косом срезе кристалла кремния исследуются на примере ориентационных зависимостей скользящего отражения позитронов с энергией ЬОкеУ от Si(llO) со ступеньками длиной 50 —200А. Подобная морфология атомных ступенек типична для чистых атомных поверхностей в состоянии термодинамического равновесия [202, 203].
В настоящее время ведутся широкие теоретические и экспериментальные исследования дифракции рентгеновских лучей на кристаллах с различными деформациями - периодической [96, 206], изгибной [207]. В этом направлении успешно развивается как кинематическая, так и динамическая теория дифракции (например, [207, 208, 209]). Предложен метод изучения структуры тонких пленок с линейно меня-
. 14
ющимся межплоскостным расстоянием с помощью дифракции рентгеновского излучения [209]. Исследовался также эффект полной перекачки интенсивности из проходящего в дифрагированный пучок [95, 210]. Рентгеновская структурная диагностика при малых углах падения пучка излучения на поверхность получила развитие для исследования поверхностных слоев монокристаллов [80].
Поскольку в рентгеновской области оптическая плотность большинства материалов меньше, чем плотность вакуума (или воздуха) возникает полное внешнее отражение (ПВО) рентгеновского излучения, когда лучи под малыми скользящими углами падают на поверхность вещества извне. Поэтому возможна канализация рентгеновского излучения в полых стеклянных трубках [94, 168]. В условиях ПВО излучение проникает лишь на небольшую глубину порядка 60 А, благодаря чему и происходит эффективное отражение.
Эксперименты по канализации рентгеновского излучения в условиях полного внешнего отражения проводятся с начала 1930-ых годов [151,152, 153,154,155, 156,157]. Была продемонстрирована работоспособность подобных систем для транспортировки рентгеновского излучения и его фокусировки, а также фильтрации жесткой части рентгеновского излучения в наборах гнутых трубок [155]. Захват рентгеновского излучения синхротронного источника в волноводный режим распространения в узком слое нитрида бора (толщина 364А), заключенном между слоями АІ2О2, экспериментально продемонстрирован в работе [217]. Позднее интерес к такому способу управления рентгеновским излучением был связан также с предложением использовать наборы специально подобранных гнутых трубок для геометрической фокусировки и концентрации рентгеновского пучка [163]. Отражение гамма-излучения на границе двух сред наблюдалось в [78]. Следует особо отметить эксперименты по прохождению излучения рентгенов-
ской трубки через "бесщелевой коллиматор" - микронный зазор между двумя плотно прижатыми друг к другу стеклянными пластинами [66, 67]. Угловой спектр прошедшего излучения через такую систему приведен на Рис.2 справа. Слева приведен расчет в приближении геометрической оптики, который предполагает существенно меньшую ширину зазора (1 /tm), чем это следует из измеренного спектра рентгеновского пучка, дифрагировавшего на узкой щели (около 10 /mi). Отмеченное несоответствие является следствием пренебрежения дифракционными эффектами.
Возрождение интереса к локализации рентгеновского излучения в тонких стеклянных капиллярах переменного'сечения в условиях полного внешнего отражения при скользящем падении на гладкую поверхность связано с попытками микрофокусировки в сужающейся трубке [164] (до 7 мкм) или в сужающейся поликапиллярной системе [165], состоящей из большого числа приплавленных друг к другу тонких стеклянных трубок, оформленных в единый шестигранный блок. В настоящее время находят применение как системы, состоящие из одного монокапилляра [156, 157, 174, 165], так и поликапиллярные системы[163, 165, 177]. В случае, когда капилляры плотно прижаты или приплавлены друг к другу, поперечное сечение их искажается и принимает форму шестигранника [165, 177].
Вопросам, связанным со структурой фокуса такой системы, посвящены работы [173, 136]. Каналирование нейтральных частиц и квантов излучения в кристаллах и кристаллических сверхрешетках рассмотрены в [61, 93]. Расчеты модового состава рентгеновского пучка в ленточном волноводе без учета рассеяния на шероховатостях проводились в [178].
В последние годы вызывает также интерес канализация жесткого рентгеновского излучения в тонкопленочных волноводах [217, 158,
п. „л
)—I
Рис.2. Угловой спектр рентгеновского излучения, прошедшего через узкую шель, образованную двумя плотно прижатыми пластинками из полированного стекла ("бесщелевой коллиматор") [66, 67]; (а - г) - расчет в геометрооптическом приближении, (д -з) - экспериментальные данные для различных углов ориентации входного пучка 0" (а, д), ІЗ7' (б), 26" (в), 39" (г), 10" (е), 20" (ж), 30" (з). Угловой масштаб для выходного пучка приведен в центре рисунка.
г?
159, 160, 161], что может быть использовано для получения источников когерентного рентгеновского излучения с субмикронными размерами. Рассматривается также возможность канализации мягкого рентгеновского излучения при создании рентгеновских лазеров [65].
Помимо поглощения на эффективность отражения существенно влияет рассеяние на шероховатостях поверхности. Большинство результатов по влиянию шероховатостей на отражение рентгеновского излучения от поверхностей получено в приближении Андронова- Ле-онтовича [166]. Обзор результатов можно найти в работах [77], [167]. В основе этого подхода лежит предположение, что первоначальная волна, падающая на поверхность является плоской, а рассеянная волна находится в приближении малых возмущений границы раздела сред. Поэтому представляет интерес исследование рассеяния волны, падающей на поглощающую поверхность под сверхмалыми углами, когда приближение Андронова- Леонтовича, по-видимому, уже не применимо. Уменьшение скользящего угла падения, как было показано в работах [171, 172] в рамках приближения Андронова-Леонтовича, приводит к изменению характера угловой зависимости рассеяния от квадратичной по углу падения к линейной. Выход за рамки приближения Андронова-Леонтовича при сверхмалых углах скольжения для излучения, распространяющегося в рентгеновском волноводе, приводит к линейной зависимости рассеяния от высоты шероховатостей стенок узкого канала [62] для нижних волноводных мод.
С увеличением поперечных размеров канала быстро убывает скорость рассеяния пучка на неоднородностях стенок. Одновременно возрастает число волновых мод и становится применимым приближение геометрической оптики для расчетов траекторий световых лучей, которое является основным при расчетах рентгеновских оптических систем многократного отражения [163, 174, 173].
В угловом спектре прошедшего излучения отмечено появление регулярных полос, кругов[175, 174], а также более сложных структур с симметрией шестого порядка [176], которые отражают симметрию формы канала. В связи с вышесказанным представляет интерес исследовать возможность наблюдения интерференции излучения, прошедшего через различные каналы поликапиллярных систем, но учетом реальных неизбежных искажений формы капиллярных каналов [136].
В основе большинства перечисленных выше физических явлений лежат процессы динамики и стохастизации высокоэнергичных волновых пучков в средах, содержащих поперечные неоднородности. В случае каналирования релятивистстких электронов - это формирование и стохастизация волновых пучков при их захвате в каналы, образованные рядами атомов в кристаллах в направлении сильных плоскостей или осей. Для рентгеновского излучения - это захват пучков в диэлектрические каналы под малыми скользящими углами. Следствием высокоэнергичности волновых пучков является малость вероятности рассеяния на большие углы. Поэтому амплитуда волновой функции может рассматриваться как медленно меняющаяся величина. Это, в свою очередь, позволяет использовать приближение "параболического уравнения" для амплитуды волновой функции или электрического поля волны, предложенное М.А.Леонтовичем [220]. Для интегрирования параболического уравнения в данной работе широко использовались численные методы.
19 Основные результаты по Главе 1
Развита теория многократного рассеяния релятивистских электронов в осевых и плоскостных каналах монокристаллов при соударениях с ядрами, удобная для численных расчетов. Получены уравнения для динамики волновой функции < Ф > и функции когерентности < фф* >, усредненных по статистике флуктуации кристаллического потенциала [58, 124, 127, 140].
Показано, что соотношение между когерентной и рассеивающей составляющими усредненного потенциала в кристалле определяется лишь его свойствами и не зависит от выбора направления как осевого, так и плоскостного каналирования [140].
Впервые исследована зависимость ширин нижних уровней поперечного движения электронов в каналах Si < 111 > и 5/(110) от Лоренц-фактора в пределах 10 < 7 < Ю4 [124» 58, 140].
Модель кинетики каналированных электронов на основе многократного рассеяния хорошо воспроизводит основные особенности экспериментальных спектров в толстых мишенях. Рассеяние электронов вдоль плоскости не приводит к заметному сдвигу положения вершин пиков линий квазихарактеристического излучения, что важно для исследования свойств кристаллов [116, 126, 119]. Абсолютная интенсивность пиков имеет логарифмическую зависимость от толщины кристаллических мишени, как и в измеренных спектрах [70, 128, 130, 129, 131, 140].
С использованием асимптотической модели кинетики каналированных электронов показано, что в случае слабого поглощения рентгеновского излучения в легких кристаллах существенную долю выходного излучения составляет излучение каналированных электронов на толщинах кристалла, значительно превышающих длину декана-лирования. Исследована возможность выбора'различных кристаллов
20 для создания источника перестраиваемого рентгеновского излучения [122, 118, 121,91].
6. Исследованы условия, при которых возможна регистрация вынужденного излучения релятивистских электронов. Дана оценка требуемой плотности тока для регистрации эффекта в инфракрасном диапазоне излучения [33].
Основные результаты по Главе 2
Создан комплекс вычислительных программ для расчета эволюции волновой функции каналированного электрона в идеальном кристалле и кристалле, содержащем дефекты сдвига и периодические возмущения решетки, с учетом затухания когерентности на тепловых колебаниях атомов. Определены длины деканалирования релятивистских электронов в осевом канале [53, 125].
При когерентном рассеянии релятивистского электронного пучка на дефекте типа сдвига кристаллических плоскостей при плоскостном каналировании электронов с энергией 4 MeV в кристалле может происходить как существенное уменьшение (до ~ 30%), так и возрастание (~ 120%) числа электронов в канале в зависимости от глубины залегания дефекта. Влияние дефекта типа сдвига проявляется одинаково, как на начальном этапе эволюции волновой функции у входа в кристалл, так и в глубине кристалла, где модовая структура уже сформирована [137, 89, 141].
3. Исследовано влияние продольного периодического изгиба на
плоскостное каналирование электронов 4.5 MeV в кристалле Si(HO). В
зависимости от соотношения периода изгиба Т и характерной длины
фазовых колебаний электрона в недеформированном канале 20 можно
условно выделить 3 характерные области
а) Область больших периодов, Т ^> zq, где спектр поперечных энергий каналированных электронов характеризуется наличием у каждо-
го из основных уровней спектра (с энергией Е) двух более слабых сателлитов (с энергией Es), причем разность энергий основного уровня и сателлита соответствует пространственному периоду изгиба канала: | Е~Еа |=2тг Пс/Т,
б) Резонансная область: Т ~ z$.
Спектр поперечных энергий имеет несколько ярко выраженных под-барьерных уровней. Разделение линий спектра на линии неискаженного канала и их сателлиты становится условным. Происходит полная перестройка модовой структуры волновой функции каналированных электронов в канале по сравнению с неискаженным кристаллом. Основной уровень распадается на два уровняла соответствующие им моды не сводятся к суперпозиции собственных подбарьерных мод не-деформированного кристалла.
в) Область малых периодов: Т <С zq. В спектре существует един
ственный подбарьерный уровень, так как колебательные движения
электронов с большим периодом не формируются из-за постоянного
сбоя фазы [141, 139, 137, 64, 90].
Основные результаты по Главе 3
В борновском приближении получено выражение для ориента-ционной зависимости сечения неупругого рассеяния релятивистских электронов в кристалле и его аппроксимация интегралом близких столкновений с атомами среды с учетом тепловых колебаний [117, 72].
Предложен метод измерения длины деканалирования релятивистских электронов в кристалле по ориентационным зависимостям выхода характеристического рентгеновского излучения с учетом поглощения в среде [190, 104].
Показана принципиальная возможность наблюдения квантовых осцилляции потока релятивистских электронов при влете в монокристалл по ориентационным зависимостям выхода характеристических
оже-электронов [103].
4. Разработан метод определения положения примесных атомов, не образующих кластеров, в приповерхностных областях кристаллов (до глубин 200 А) по ориентационным зависимостям выхода характеристических оже-электронов под воздействием пучка быстрых электронов. На примере примесей атомов фосфора в кремниевом монокристалле предельная чувствительность метода определена равной 2 1014ст~2 по концентрации атомов примеси и 1% по положению атомов в кристаллической матрице [72, 189, 120, 123].
Основные результаты по Главе 4
Создан комплекс компьютерных программ для описания скользящего отражения пучка быстрых позитронов от сложной поверхности кристалла, образованной ступеньками кристаллических плоскостей, непараллельных границе среза [133, 134, 138].
Исследована несимметричность процесса отражения пучка позитронов от поверхности косого среза кристалла при ориентации налетающего пучка навстречу ступенькам и в противоположном направлении. Показано, что характер угловой зависимости коэффициента отражения пучка быстрых позитронов от поверхности кристалла "вниз по ступенькам" определяется структурой поверхности косого среза кристалла. Эта зависимость может быть использована для исследования релаксации поверхности [133, 134, 138].
Исследована эффективность дифракционной перекачки рентгеновского излучения в диапазоне длин волн 2.5 — 0.025Л на деформированных кристаллах с квадратичной функцией смещения атомов для геометрий Лауэ и Брэгга. Показано, что в случае пучков с угловой расходимостью, уменьшение коэффицента отражения в деформированном кристалле по сравнению с идеальным кристаллом компенсируется значительным в 10 - 20 раз ростом интегрального коэффициен-
та отражения. Для наблюдения эффекта в геометрии Лауэ достаточно относительного смешения атомов на величину 10~6 [81].
Основные результаты по Главе 5
Разработана статистическая теория прохождения рентгеновского излучения через узкие диэлектрические волноводы с шероховатыми пограничными слоями [88, 142, 62, 219].
Создан комплекс вычислительных программ для моделирования скользящего отражения ограниченного рентгеновского пучка от шероховатой слабопоглощающей поверхности и прохождения излучения через субмикронные шероховатые диэлектрические волноводы [142, 62].
Показано, что для нижних волноводных мод затухание когерентной составляющей рентгеновского пучка пропорционально среднеквадратичной высоте шероховатостей и обратно пропорционально кубической степени ширины канала. Предложен метод селекции мо-дового состава рентгеновского пучка, захваченного в канал [62, 219].
Предложена новая интерпретация экспериментов по формированию узких рентгеновских пучков в "бесщелевом коллиматоре", учитывающая дифракционные свойства излучения [219].
Показано, что наличие продольных периодических возмущений субмикронного диэлектрического канала может приводить к формированию энергетических зон малого пропускания рентгеновского излучения [218].
Исследованы условия, необходимые для наблюдения когерентных эффектов для излучения, прошедшего через поликапиллярные рентгенооптические системы. Показано, что сложные угловые распределения в пучке, прошедшем через такие системы обусловлены эффектами многократного отражения пучка в отдельном капилляре [135, 136].
Похожие диссертации на Динамика и стохастизация высокоэнергичных волновых пучков в поперечно-неоднородных средах
