Содержание к диссертации
Введение
ОБЗОР РАВЭТ ПО УМР СПЕКТРАМ ИЗЛУЧЕНИЯ Аг , Кг, Хе, ВОЗБУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ II
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ 28
3.1. Вакуумная камера 31
3.2. Система напуска газа 35
3.3. Электронная пушка 41
3.4. Оптическая схема установки 43
3.5. Методика измерений 44
3.5.1.Выбор условий проведения экспериментов . 47
3.5.2. Градуировка, определение эффективности и аппаратной функции спектрометра-монорометра РСМ-500 53
3.5.3. Спектроскопические измерения 60
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ 63
4.1. Расчет энергии радиационных переходов, Приближение Хартри-Фока-Паули 63
4.2. Расчет интенсивности линий эмиссионного спектра 66
5. УМР СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ АТОМОВ Н ,Kt Je ПРИ ЭНЕРГИЯХ
БОМБАРДИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ 0,14 ДО 2 кэВ 75
5.1. Эмиссионный спектр АЪ в области энергийфотонов 200 - 32а эВ 75
5Л.І. Анализ структуры спектра в районе диаграммного перехода Ьгз —~ /7* 77
5.1.2. О происхождении сателлита в области энергии фотонов 240 - 280ч эВ 85
5.2. Эмиссионный спектр/Сг в области энергий фотонов 75 - 135 эВ 91
5.2.1. Общая характеристика спектра 91
5.2.2. Эмиссионный спектр в районе диаграммного перехода hiti5—N2iz 97
5.2.3. Происхождение мультиплета в области энергий фотонов 88 - 97 эВ 108
5.2.4. Происхождение мультиплета в области энергий фотонов 97 - 106 эВ 115
5.2.5. Особенности спектра излучения диаграммного перехода Н2,ъ~~ Mj,s И7
5.2.6. Заключение 120
5.3. Эмиссионный спектрХе в области энергий фотонов 52 - 72 эВ 126
5.3.1. Общая характеристика спектра 126
5.3.2. Мулътиплетная структура однодырочных и двухдырочных конфигураций Хе 131
5.3.3. Спектр в области диаграммного перехода А/^5--" Цг, з 131
5.3.4. Происхождение сателлитного спектра в области энергий фотонов 60 - 72 эВ 144
5.3.5. Особенности спектра излучения диаграммного перехода /%$- —- Н2ъ 153
5.3.6. Заключение 155
6. О ПРИРОДЕ МНОГОЭЛЕКТРОННЫХ ЭФФЕКТОВ, ПРОЯВИВШИХСЯ В УМР СПЕКТРАХ ИЗЛУЧЕНИЯ Кг И /б 160
6.1. Сильные динамические эффекты многоэлектронных взаимодействий в фотоэлектронном спектре Кг и кр -фотоэлектронном спектре Хє 161
6.2. Проявление динамического дипольного процесса релаксации типа супер-Костера-Кронига в УМР спектрах излучения Кг и Х& 171
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 176
ПРИМЕЧАНИЕ 181
ЛИТЕРАТУРА 182
- ОБЗОР РАВЭТ ПО УМР СПЕКТРАМ ИЗЛУЧЕНИЯ Аг , Кг, Хе, ВОЗБУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ
- Вакуумная камера
- Расчет энергии радиационных переходов, Приближение Хартри-Фока-Паули
- Эмиссионный спектр АЪ в области энергийфотонов 200 - 32а эВ
- Сильные динамические эффекты многоэлектронных взаимодействий в фотоэлектронном спектре Кг и кр -фотоэлектронном спектре Хє
Обзор равэт по умр спектрам излучения аг , кг, хе, возбужденных электронным пучком
Об эмиссионном спектре Дг в области /-2,3 МІ -перехода, возбужденном электронным пучком, впервые сообщили Купер (CoopQZ ) и Лавила (.LaViHSd) ( Национальное Бюро Стандартов, США) в 1970 году (рис. 2.1) [i5]. Экспериментальная установка, на которой получен спектр, состояла из спектрометра с псевдокристаллом в качестве диспергирующего элемента и камеры столкновений, куда вводились исследуемый газ ( Иг ) и электронный пучок с энергией 10 кэВ и током 100 мА. Разрешение по спектру составляло примерно 2 эВ.
Главный максимум при энергии фотонов 220 эВ авторы работы отнесли к неразрешенному дублету диаграммного перехода L2ii Mi . На основании анализа процессов образования двухзарядных ионов 2р Ър -конфигурации и анализа энергий уровней двухдырочных конфигураций было высказано предположение, что в интенсивность главного максимума заметный вклад могут вносить радиационные переходы 2p—jS в ионах Р -конфигурации.
Вакуумная камера
Вакуумная камера (см.рис. 3.2 а,б), в которую вытекает, а затем возбуждается электронным пучком сверхзвуковая струя газа, представляет собой цилиндр диаметром 180 мм и высотой 490 мм. На верхнем съемном фланце крепится конденсационный насос, азотная емкость, элементы системы напуска газа и предохранительный клапан. Камера имеет четыре окна диаметром 60 мм, расположенных равномерно по окружности на расстоянии 160 мм от верхнего фланца. Окна служат для присоединения к камере электронной пушки, цилиндра Фарадея, спектрометра-монохроматора РСЇЇ-500, а также для визуального наблюдения возбужденной струи. В корпус камеры на расстоянии 160 мм от верхнего фланца вварены грибковые уплотнения для подсоединения термопарного (ПмТ-2) и ионизационного (ІШИ-2) манометров, предназначенных для измерения давления в ка - 34 мере струи.
Основным откачнвм устройством вакуумной камеры является криогенный конденсационный насос . Применение криогенного насоса обусловлено спецификой как самого источника излучения, так и спектральной области, в которой проводятся исследования. Известно, что проведение исследований в УМР-области требует вакуумиро-вания системы на всем пути распространения излучения от источни-ка до детектора. В нашем случае вакуум порядка 10 Па был необходим также для нормальной работы электронной пушки, В зависимости от условий эксперимента количество газа, поступающего в камеру со сверхзвуковой струей, приведенное к нормальным усло виям, может достигать 17,5 CMVC (см. раздел 3.2). Поэтому для получения в камере давления 10 Па должны применяться насосы со скоростями откачки не менее 1,8 10 л/с. Столь большими скоростями откачки обладают только криогенные насосы. В данной установке используется насос, охлаждаемый жидким водородом . Он представляет собой двухстенный медный сосуд емкостью 2 л с наружным диаметром 125 мм, внутренним - 80 мм и высотой 260 мм. Для предохранения насоса от теплового излучения стенок камеры, электронной пушки, цилиндра Фарадея и теплообменника служит медный экран 15, припаянный к азотной емкости 13.
Расчет энергии радиационных переходов, Приближение Хартри-Фока-Паули
Обычно интерпретация рентгеновских спектров излучения проводится на основании сопоставления энергий линий спектра с экспериментальными или теоретическими значениями энергий фотонов, полученными из разности энергий начального и конечного состояний радиационного перехода. Однако, для более полной и надежной интерпретации необходим расчет интенсивности линий. В большинстве случаев заселение уровней конфигураций, участвующих в рентгеновских переходах, осуществляется в различных конкурирующих процессах и теоретическое определение интенсивновтей линий требует расчета вероятностей большого числа Оже и радиационных переходов, а также вероятностей процессов однократной и многократной ионизации и возбуждения атома. В связи с большой трудоемкостью, подобного рода теоретические исследования выполнены лишь в немногих работах [22 , 23 , 77 , 78].
В настоящей диссертации для интерпретации УМР-спектров излучения атомов Az , Кг ,Хб рассчитывались энергии различных радиационных переходов в большом числе одно-, двух- и трехва-кантных конфигураций. Помимо этого проводился расчет относительного распределения интенсивности излучения в спектрах.
В данном разделе дается краткая характеристика использованных в работе приближений, а также методика расчета энергий радиационных переходов и интенсивности спектра. В разделе применена атомная система единиц.
class4 УМР СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ АТОМОВ Н ,Kt Je ПРИ ЭНЕРГИЯХ
БОМБАРДИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ 0,14 ДО 2 кэВ class4
Эмиссионный спектр АЪ в области энергийфотонов 200 - 32а эВ
В настоящем разделе рассматриваются спектры излучения атомов пЪ , л t , Ле в УМР области, зарегистрированные при энергиях электронов от 0,14 до 2 кэВ. На основании сопоставления энергий линий рентгеновских спектров с теоретическими и эксперименталвными Неполученными из других методов) энергиями фотонов, а также анализа интенсивностей линий удалось решить основную задачу диссертации - установить природу УМР излучателей, процессы их образования и электронные переходы, при которых испускаются спектры. Кроме того, выявлены особенности, обусловленные корреляционными эффектами.
Сплошной линией изображен эмиссионный спектр атомов пЪ в области 200 - 32Ф эВ, зарегистрированный в настоящей работе при энергии электронов I кэВ. На рис.5.1а и 5.16 приведены также спектры из работ [40J и [чі]. Помимо диаграммных линий / гз Пі и Li "" Нгъ двух сателлитов, примыкающих к дублету L2S —--/7 со стороны больших и меньших энергий фотонов, в области 240 - 280) эВ присутствует частично разрешенная группа линий. Многолинейчатый спектр в этом диапазоне ранее наблюдался в 40Jnpn возбуждении аргона быстрыми электронами (рис. 5.1в). Однако, детальной трактовки ему не было дано. По предположению самих авторов работы, большинство линий спектра обусловлено переходами в многократно ионизированных атомах,образованных в каскаде
Сильные динамические эффекты многоэлектронных взаимодействий в фотоэлектронном спектре Кг и кр -фотоэлектронном спектре Хє
Детально проведенные исследования УМР спектров излучения атомов Кг и Хе позволили установить природу излучателей, процессы их образования и электронные переходы, при которых испускаются спектры. Из сопоставления экспериментальных результатов с теоретическими, выполненными в однаконфигурационном приближении: Хартри-Фока-Паули, удалось выявить в спектрах особенности, связанные с проявлением корреляционных эффектов,и оценить их величину. К таким особенностям относятся :
1) различная ширина линий диаграммного перехода M2i3 "MA/5 в Кг ( Г(М2—Ц)- 1 85 эВ и Г( М3- М )= 1,45 эВ), а также сильное смещение этих линий примерно на 4,3 эВ в абластв меньших энергий фотонов ртносительно положения, предсказанного одно конфигурационным приближением Хартри-Фока-Паули (см.рис.5.II);
2) необычно широкий профиль спектра в области диаграммного перехода М 5 "N23 в Хе-вместо трех ожидаемых линий, предсказываемых одноэлектроннй моделью (см.рис. 5.17);
3) аномально высокая интенсивность излучения экспериментальных спектров криптона и ксенона по сравнению с теоретической, полученной в одноконфигурационном приближении Хартри-Фока-Паули (см. табл. 5.13 и 5.21).
Проведенный анализ обмеченных в пунктах I) и 2) особенностей позволил связать их с корреляционными эффектами в Зрг -конфигурации Кг и 4р -конфигурации Хе .
Данный раздел диссертации посвящен обсуждению природы мна-гоэлектронных эффектов, проявившихся в УМР спектрах излученияКг и Хе при распаде вакансий в субвалентных лр-подоболочках этих атомов. Раздел состоит из двух частей. В первой рассматриваются результаты экспериментальных и- теоретических исследований Зр-фотоэлектронного спектра Кг и р-фотоэлектронного спектра Хе с целью получения информации о природе многоэлектронных эффектов, приводящих к изменению характеристик уровней пр-дырки в атомах Кг и Хе . Во второй части анализируется проявление динамических дипольных корреляций типа флуктуации и переходов супер-Костера-Кронига 3ps 5dsef и р5 сі mf,ef в УМР спектре излучения Hz и Хе соответственно.
Похожие диссертации на Радиационный распад вакансий в субвалентных оболочках атомов Аr, Kr и Xe, возбужденных электронным пучком
