Способ измерения энерговыделения электронами и их пробега в твердом веществе

(19) из 601 й 21/ Ь 1 г ..:.,.;,. "АЗИЗОБРЕТЕН ИСАН Л ЬСТВУ РСКОМУ СВИ К тическихССР их энергии. Е Р ГО В ЫДЕПРОБЕГА В ОСУДАРСТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Филиал Института энергеблем химической физики АН С(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАМИ И ИХТВЕРДОМ ВЕЩЕСТВЕ Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при изучении вторично-эмиссионных процессов и исследовании особенностей передачи энергии электронами в тонких пленках вещества.Известны вторично-эмиссионные спО- собиизмерения пробегов электронов в твердой фазе и определения энерговыделения электронов, основанные на измерении вторично-эмиссион н ых свойств на пыляемых пленок вещества.При таком подходе величина пробега является условной, т.е, зависит от способа обработки экспериментальных результатов. Это приводит к тому, что значения, связываемые с величиной пробега, могут отличаться на - 50;(,. Кроме того, эти значе- .ния дают только оценку порядка величины среднего энерговыделения в треке и не да(57) Изобретение относится к эмиссионной электронике и может быть использовано при исследовании особенностей передачи энергии в тонких пленках вещества, Целью изобретения является повышение точности измерений, Для этого по предлагаемому способу измеряют распределение интенсивности люминесценции в зависимости от толщины пленки, которую напыляют непосредственно в измерительном объеме и создают в ней зону подавленной люминесценции, Изменение люминесценции вдоль траектории электрона позволяет судить об энерговыделении. 2 ил. ют деталей распределения вдоль трека электрона.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения пробегов электронов и энерговыделения, основанный на интерференции люминесценции в пленке вещества. Способ заключается в регистрации люминесценции, возбуждаемой падающим потоком электронов в вещество,Способ позволяет измерять пробег электронов и их энерговыделение для энергий порядка килоэлектронвольта. Однако этот способ может быть использован только для достаточно тонких пленок(толщиной 10- 69 нм), имеет относительно невысокую точность измерения длин пробегов ( 7 нм) и представляет большие трудности для получения из экспериментальных результатов энерговыделения электрона в треке из-за сложности получаемой интерференционной картины, затрудняющей обработку эксперимента, и трудности воспроизведения этойкартины от эксперимента к эксперименту,Целью изобретения является повышение разрешающей способности,Сущность способа эаклочается в следующем.Предварительно напыленный:лой вещества выдерживают в атмосфере вакуумной установки с тем, чтобы на границевакуум-вещество образовалась зона подавленной люминесценции, Последующим напылением вещества перемещают зонувглубь вещества вдоль траектории электрона, падающего на границу вакуум.вещество. Интенсивность люминесценции приперемещении зоны описывается формулойххх-хх.х 1,х-Г;х 1 ха оСЮ-)И( - ,1, (Х:к,1 е,. -,1 ик.О,сО00х 1 дхх,1м. х-х,1 дх хх- (х 1огде (х) - пространственная плотность интенсивности люминесценции;а(х 1) - коэффициейт подавленля люминесценции в слое Х 1;а - эффективный коэффициент подавления люминесценции.Измеряя изменение (х 1) с толщинойопределяют 1(х 1).На фиг.1 схематически показано расположение зоны подавленной гпомлнесценции в слое вещества; на фиг.2 - графикзависимости изменения интенсивности люминесценции (ь относительных единицах столщиной напылбнной пленки),На фиг.1 изображсна границапредварительно напыленной пленки, зонг 2 подавленной люминесценции иображениаобласти трека электрона 3,П р и м е р . В атмосФере вакуумнойустановки при давленИи 10 Торр, охлаж денной до -100 С, напыляют образец пирена толщиной 100 нм и затем выдерживаотв течение 15 мин, При этом интенсивностьлюминесценции прл возбуждении электронамиэнеогией Ер = 130 эв снижается на40. После этого напыление пирена продолжают, График изменения интенсивностилюминесценции для электронов для двухэнергий 130 и 200 эв показан на флг,2, Кривая 4 для Ер = 130 эв, кривая 5 - Гр = 200 эв,Готовность установки к созданию эоны подавленной люминесценции определяетсятем, насколько низко парциальное давление паров воды (всегда присутствующих ватмосфере) в вакуумной системе, Практически критерием достаточно низкого парциального давления воды является время 15 "ъО 25 30 35 45 50 55(10-30 мин), через которое интенсивность ломинесценции предварительно напыленного слоя уменьшится на 10-20 за счет намораживания на поверхность образца паров воды, Экспериментально получено максимальное разрешение методал 4,2 нм ( 2 постоянных решетки пирена), Это говорит о том, что зона подавленной люминесценции определяется в основном величиной Ьквив.,т.е. практически толщиной встроенной пленки льда, поскольку, как следует из полученного значения разрешения, длина диффузии люминесцирующих центров,в область тушения и тушащих центров в пире- не пренебрежимо с точностью до постоянной решетки пирена.Толщина создаваемой эоны подавленной люминесценции должна быть такой, чтобы она приблизительно на порядок была меньше области, в которой происходит основное энерговыделение электроном. Уменьшение интенсивности люминесценции на 10-2 ОО при напылении пленки льда как раз отвечает этому условию. Определено, что Ьквив, определяет способность методики разрешать детали энерговыделения вдоль трека электрона, а следовательно, и из получаемой зависимости изменения интенсивно ти люминесь енции от глубины нахождения зон ь подавленной люминесценции в исследуемом веществе - пирене,Таким образом, изобретение позволяет определять распределение интенсивности люминесценции в треке в зависимости от толщины в треке путем его сканирования, т.е, при непрерывном напылении исследуемо;о вещества на намороженную предварител ьно плен ку льда.Формула изобретения Способ измерения энерговыделения электронами и их пробега в твердом веществе путем регистрации люминесценции, возбуждаемой падаощим потоком электронов в этом веществе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения разрешающей способности, предварительно в охлаждаемом измерительном объеме напыляют в вакууме слой пирена, выдерживают его в этих условиях до образования.на его поверхности зоны подавленной люминесценции за счет намораживания льда, продолжают напыление пирена, в процессе которого облучают поверхность образующейся пленки пирена исследуемым потоком электронов и регистрируют интенсивность люминесценции, по изменению которой определяют энерговыделение вдоль траектории электронов.1702261Составитель Е.Халатова Редактор Ю.Середа Техред М,Моргентэл Корректор О.Кундри каз 4538 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1