Лекция Взаимодействие электронов с твердым телом Классификация процессов взаимодействия электронов с веществом Временные стадии радиационных процессов

Неупругое рассеяние. Ионизационные потери энергии

Молекула или атом	Энергия ионизации в эВ
Хе	12,1
O2	12,1
О	13,6
Н2O	13,6
H	13,6
CO2	13,8
Н2	15,44
N2	15,6
Ne	21,6
He	24,6

• Ионизация

• Неупругое рассеяние. Ионизационные потери энергии

• ионизация

• электронным ударом

• Методы люминесцентной спектроскопии широко используются для изучения оптических свойств наноматериалов, помогают по цвету свечения и спектру излучения определять особенности их структуры и наличие в них структурных примесей. В зависимости от типа возбуждения выделяют фото-, рентгено-, катодо-, термолюминесценцию и др.

• ИМПУЛЬСНАЯ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

• Неупругое рассеяние. Ионизационные потери энергии

• Радиационные процессы

• Упругие
• процессы

• Неупругие
• процессы

• Возбуждение

• Релаксация

• Вместо непрерывных потоков электронов, получаемых и ускоряемых в катодной трубке (стационарная катодолюминесценция), для возбуждения люминесценции использовали сильноточные импульсные электронные пучки.
• На основе ускорителя электронов РАДАН (Институт электрофизики, Екатеринбург) созданы различные модификации экспериментальных установок, в том числе катодолюминесцентный анализатор веществ импульсный КЛАВИ-1.
• По способу возбуждения обнаруженные виды люминесценции названы импульсной катодолюминесценцией (ИКЛ). Метод нашел применение в физике твердого тела и в материаловедении при изучении природных и синтетических кристаллов разной степени чистоты, силикатных стекол, керамики, органических кристаллов и растворов.

• ИМПУЛЬСНАЯ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

• Неупругое рассеяние. Ионизационные потери энергии

• Импульсная катодолюминесценния - свечение, возникающее в веществе при его облучении пучком электронов длительностью 1-10 нс при энергии электронов свыше 100 кэВ и их плотности тока свыше 100 А/см2, которые распространяются в твердом веществе на расстояния в несколько сот микрометров.
• Импульсная катодолюминесценция твердых тел (ИКЛ) – новый вид люминесценции высокой яркости. Имеет стабильный, информативный спектр. Чувствительна к содержанию примесных ионов.

• Неупругое рассеяние. Ионизационные потери энергии

• ИМПУЛЬСНАЯ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

• ИКЛ-анализатор

• Ускоритель РАДАН-ЭКСПЕРТ

• Для электронов при неупругом рассеянии в твердом теле основные механизмы потери энергии:
• ионизационные потери энергии (ионизационное торможение);
• радиационные потери энергии (радиационное торможение) Ee ≥ Eкр

• 1. Классификация радиационных процессов. Неупругое рассеяние

• Радиационные процессы

• Упругие
• процессы

• Неупругие
• процессы

• Возбуждение

• Релаксация

• Радиационные потери энергии электронами в веществе
• ▼ непрерывное рентгеновское излучение (тормозное излучение)
• ▼ характеристическое рентгеновское излучение

• Рентгеновский спектр, состоящий из узких линий (характеристическое излучение), налагающихся на непрерывный фон (тормозное излучение – плавная кривая).

• Неупругое рассеяние. Радиационные потери энергии

• Радиационные потери энергии происходят, когда заряженные частицы в среде движутся с уменьшением скорости (торможение).
• Причины, приводящие электроны к торможению:
• ▼ электроны тормозятся, двигаясь по прямой траектории – тормозное излучение
• ▼ электрон движется по криволинейной траектории (например, в магнитном поле) – синхротронное излучение;
• ▼ электрон движется в оптически плотной среде со скоростью больше фазовой – черенковское излучение
• ▼ электрон движется в неоднородной среде - переходное излучение

• Неупругое рассеяние. Радиационные потери энергии