Масс-спектрометрія нейтральних частинок, розпилених іонами з енергією 170 кеВ

Abstract

Дисертація присвячена експериментальному дослідженню процесів іонного розпилення твердих тіл у широкому інтервалі енергій первинних іонів методом мас-спектрометрії вторинних нейтральних частинок. Із цією метою створена установка для мас-спектрометричного аналізу розпилених нейтралей, що дозволяє працювати у діапазоні енергій первинних іонів до 170 кеВ, та розроблені відповідні методики досліджень. Запропоновано методику обчислення коефіцієнта трансмісії іонно-оптичної системи монопольного мас-аналізатора з енергофільтром як функції енергії іонів. Методом комп’ютерного моделювання траєкторій електронів та іонів у системі аналізу розпилених частинок визначені оптимальні потенціали іонно-оптичних елементів системи, що забезпечують максимальну чутливість установки, для кожного із трьох режимів роботи. Проведені дослідження емісії нейтральних кластерів міді, а також процесу переважного розпилення ізотопів молібдену при бомбардуванні поверхні іонами аргону в діапазоні енергій від 30 до 170 кеВ. Отримані результати добре узгоджуються з теорією формування кластерів при розпиленні та результатами моделювання на ЕОМ процесів переважного розпилення ізотопів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/21024

Диссертация посвящена экспериментальному исследованию процессов ионного распыления твердых тел в широком интервале энергий первичных ионов методом масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц. С этой целью создана установка для масс-спектрометрического анализа распыленных нейтралей, которая в отличие от традиционных установок подобного типа позволяет работать в диапазоне энергий первичных ионов до 170 кэВ, и разработаны соответствующие методики исследований. Экспериментально определена относительная ширина полосы пропускания энергофильтра на полувысоте (6% та 11,5% при ширине щели промежуточной диафрагмы энергофильтра 0,5 и 1 мм соответственно). Предложена методика исследования коэффициента трансмиссии ионно-оптической системы монопольного масс-анализатора с энергофильтром как функции энергии ионов. Методом компьютерного моделирования траекторий электронов и ионов в системе анализа распыленных частиц определены потенциалы ионно-оптических элементов системы, обеспечивающие максимальную чувствительность установки, для каждого из трех режимов работы. Проведены масс-спектрометрические исследования эмиссии нейтральных кластеров меди Cun (n = 2 и 3) при бомбардировке поверхности образца ионами аргона в интервале энергий от 30 до 170 кэВ. Установлено, что с ростом энергии первичных ионов в указанном диапазоне, а также с ростом угла эмиссии распыленных частиц относительное содержание кластеров меди в потоке распыленных частиц уменьшается в соответствии с рекомбинационной моделью формирования кластеров при распылении. Проведены также исследования преимущественного распыления изотопов на примере пары 92Mo - 100Mo при бомбардировке ионами аргона в интервале энергий от 30 до 170 кэВ. Установлено, что в указанном диапазоне энергий первичных ионов параметр изотопного обогащения δ0 остается стабильным (δ0 ≈ 4,9%). С ростом угла эмиссии распыленных частиц показатель изотопного обогащения уменьшается. Данные экспериментальные результаты соответствуют полученным другими исследователями в процессе моделирования на ЭВМ. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/21024

The thesis is devoted to experimental research of ion sputtering processes of solids in a wide range of primary ion energies using secondary neutral mass-spectrometry technique. For this purpose an installation for mass-spectrometric analysis of secondary neutrals, that allows working in the range of primary ion energies up to 170 keV, is built and the corresponding technique of measuring is developed. The technique of measuring the transmission factor of an ion-optical system of the monopole mass-analyzer and energy filter as a function of ion energies is offered. By means of computer simulation of electron and ion trajectories in sputtered particle analysis system the optimal potentials of ion-optical elements of the system, that correspond to the maximum sensitivity of the installation, are determined for each of the three operation modes. The mass-spectrometric research of neutral copper cluster emission and process of preferential sputtering of molybdenum isotopes at argon ion bombardment of surface in the ion energy range from 30 to 170 keV is conducted. The obtained experimental results are in good accordance with the theory of cluster formation at sputtering and the results of computer simulation of isotope preferential sputtering processes. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/21024