电子能损引起的潜径迹

《电子能损引起的潜径迹》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、..,第22卷第7期核技术Vol22No7u,19991999年7月NUCLEARTECHNIQUESJly*电子能损引起的潜径迹侯明东刘杰李保权(中国科学院近代物理研究所兰州730000)摘要潜径迹是电子能损在凝聚态物质中引起的重要效应之一。给出了一个关于引起潜径迹电子能损闭值、损伤截面。以及径迹形貌的综合评述关键词电子能损,潜径迹,损伤缺陷:,重离子穿过固体时通过两种方式损失它的能量(1)与靶原子核的弹性碰撞即核能损dx)n;,。。Ie(dEl(2)使电子激发和电离即电子能损(dE/dx)对于能量大于MV的快重离子几乎,电子能损要比核能损大三个数量级左右川。在整个路程上电子能损是主

2、导的在核能损的过程中,弹性碰撞所产生的缺陷是人射离子与靶原子之间库仑相互作用的直接结,因此物理过程及产生的位移原子数目都是很好已知的[2]。,果但在电子能损过程中电子激发和电离所导致的缺陷产生仍然是一个问题。特别是在电导体中,沉积在电子上的能量如何转化为原子的位移,始终是一个悬而未决的问题l3]。潜径迹是电子能损在凝聚态物质中引起的一个重要辐照效应。在凝聚态物质中,一个单个重离子沿其路径所产生的一串缺陷称之为潜径迹。潜径迹的直径很小,经过化学蚀刻成为径.,。构成潜径迹因此潜径迹尤指人射离子在材料中留下的未经任何化学处理的原始径迹迹的缺陷可以是点缺陷、缺陷团,也可以是局部非晶化或相变。潜

3、径迹是人射离子与物质相,,互作用的结果潜径迹的形成及形貌特征不仅依赖于人射离子的种类和能量也依赖于靶物质,、。因此根据潜径迹不仅可以的性质对于绝缘体半导体以及金属材料会有相当大的差别,。,确定人射离子的特性成为粒子探测器的物理基础更重要的潜径迹是研究相互作用的一个极好的途径,特别是在金属中的潜径迹将揭示电子能损过程的一些新的现象,具有重要的理论意义。1损伤截面损伤截面是描述材料辐照效应最基本的参量,它给出了材料在快重离子的辐照下缺陷产生的灵敏度。损伤截面的,、测量可以借助于多种物理手段如沟道卢瑟福背散射磁饱和测量、穆斯堡尔谱、X射线拓扑、电阻测量以及X射线吸收谱等。学利用这些手段已对多

4、种材。,料以及广泛的dE/dx范围获得了大量的损伤截面实验数据作为例子图1给出了5一。、、40MeV能区中Y3Feso12和BaFelZo19的损伤截面141图中实验所用的离子有40Ar“4Kr‘00o、‘29、Zo8238。MxePb和u综合目前。。,已有的实验数据可得如下结果(l)缺陷的产生强烈依赖于材料一般而言,。,,23电的阻抗越高缺陷产生的截面也越大大多数绝缘体材料是灵敏的但A10例外而、*1947501977505ZR一025国家自然科学基金(51和8)甘肃省自然科学基金(97)和中国科学院九五重点资助项目第2卷金属是不灵敏的。纯半导体对辐射有相对的一。,1012.色co.

5、稳定性硅是不灵敏的而锗呈现缺陷退活.、O。:。工V.u任Qo。.们叻50。口助任己电子的结构(.火但实验结果又强烈地表明.00BaFe一2019,,.金属半导体绝缘体)不是支配电子能损效合YaFe50IZ10一14。应的唯一重要参数(2)非晶态材料有很高的灵敏性,非晶态材料不论是金属、半导体还eeaetehing,Chmil。thresholdinY3Fe5O12是绝缘体它们对高电子激发都是灵敏的1016,并且不仅仅是缺陷及潜径迹的形成而且在DamageCreat10nthresholdinY3Fe5O12某一电子阻止本领阂值以上可以观察到宏观/。的各向异性的生长(3)缺陷的产生需要

6、一个一1015。10203040电子阻止本领xdE/d阑值这个阂值可以从测xeVnm‘(dE/d)Ik。量的损伤截面与dE/dx关系曲线中求出实验3Fe5O12aFe12019图1Y和B的损伤截面发现缺陷产生所需要的电子阻止本领dE/dxj阂.sg1DamageerossseetionrYFe5O12值要比潜径迹化学蚀刻所需要电子阻止本领Fifox,andBaFe12OI,dE/d阑值为低这是由于化学蚀刻的选择性。、2、3;2当潜径迹是连续的圆柱体时才呈现在云母10石英YFe5O及LINbO3已证明是如邓,2,。此这也解释了尽管在A103中有损伤存在但却从未观测到化学蚀刻这一实验现象2

7、潜径迹的形态电子衍射图已表明潜径迹是由非晶态的相所组成[5l。潜径迹的形貌可以借助透射电子显微镜、高分辨电镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等直接观测.潜径迹的形貌显著地依赖x。312.于人射离子的dE/d图2以YFeso为例说明潜径迹形貌的一般特征16当4.5