в pdf-формате - Московский государственный университет им. М

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАНОКЛАСТЕРОВ С ТОНКИМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ
1)
Б. Батгэрэл1,2), А.Ю. Дидык1), Э.Г. Никонов1), И.В.Пузынин1)
Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Российская Федерация
2)
Монгольский университет науки и технологий, Улан-Батор, Монголия
Работа посвящена численному исследованию взаимодействия пучков нанокластеров с тонкопленочными
материалами методами молекулярной динамики и является продолжением исследований по математическому
моделированию взаимодействия нанокластеров с поверхностью/1-2/. Для учёта реальных условий образования
нанокластеров в экспериментах разработан и реализован численный алгоритм эволюции исходных нанокластеров с
гранецентрированной структурой к нанокластерам с оптимальной, преимущественно икосаэдрической симметрией,
характеризующейся преобладанием кластеров с числом атомов (13, 55, 147,…), находящихся на наименьших
расстояниях от центрального атома. Приведены результаты исследования механизма образования нанопор при
облучении тонких металлических пленок пучками нанокластеров с различной степенью фокусировки. Численно
определены характер зависимости параметров контракции нанопор от условий компьютерного эксперимента.
ЛИТЕРАТУРА
1
2
Батгэрэл Б., Никонов Э.Г., Пузынин И.В., //, Вестник РУДН. Серия Математика. Информатика. Физика., 2013, № 4,
с. 65.
Батгэрэл Б., Никонов Э.Г., Пузынин И.В., //, Bulletin of PFUR. Series Mathematics. Information Sciences. Physics., 2014,
No 1, p. 47
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМАРНОГО ПОТОКА ЧАСТИЦ В УГЛЕРОДНОЙ НАНОТРУБКЕ
1)
И.В. Лысова1) , А.Н. Михайлов1)
ФГБОУ ЧГПУ им. И. Я. Яковлева, кафедра ОиТФ, Чебоксары, Россия
В современных работах по каналированию в углеродных нанотрубках рассматривают в основном процесс
каналирования ионов /1/ и протона. В нашей работе мы сделали попытку рассмотреть процесс каналирования атомарного
потока состоящего из 50 и более частиц. Основные атомы, которые были рассмотрены O, H, N.
При моделировании мы использовали программу LAMMPS /2/ с развивающимся межатомным потенциалом
ReaxFF. В настоящий момент определены потери энергии атомов при каналировании в УНТ с различной геометрией и с
различной начальной энергией атомов. Произведена оценка структуры трубки после продолжительного каналирования
(2-3 пикосекунды). Показано, что основная часть атомов водорода деканалирует через трубку. Для атомов кислорода
характерно деформирование трубки и последующее её разрушение.
ЛИТЕРАТУРА
1
2
Titus A. Beu //, J. Chem. Phys., 2010, 132, 164513.
http://lammps.sandia.gov
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВАКАНСИЙ И АДСОРБИРОВАННЫХ АТОМОВ НА СТЕНКАХ УНТ НА
ДЕКАНАЛИРОВАНИЕ ИОНОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
В.А. Александров, А.С. Сабиров
Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова, Чебоксары, РФ
Нанотрубки и другие наноструктуры начинают применяться как элементная база наноэлектроники. Одним из
способов трансформации углеродных наноструктур является воздействие на них пучков атомных и молекулярных частиц
различных энергий. Эти же пучки могут служить средством диагностики структуры нанотрубок.
В работе на основе разработанной ранее модели взаимодействия пучков атомных частиц с нанотрубками с учетом
квантово-механических эффектов /1,2/ методом компьютерного моделирования изучаются характеристики
каналирования частиц в углеродных нанотрубках (УНТ). Рассматривается зависимость параметров каналирования в
УНТ точечных зарядов, атомных и молекулярных частиц от различного рода дефектов, таких как: наличие вакансий
атомов углерода на стенке УНТ, в частности, отсутствие двух соседних атомов; присутствие инородных атомов,
адсорбированных изнутри на стенку УНТ. Исследуются различные режимы облучения нанотрубок применимых для их
зондирования и модификации.
ЛИТЕРАТУРА
1
2
Александров В.А., Диденко П.Н., Куликаускас В.С., Сабиров А.С., Филиппов Г.М., Черныш В.С. // Известия РАН,
2010, Т. 74, №4, С. 641.
Лысова И.В., Сабиров А.С., Степанов А.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед., 2010, №4, С. 72.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЙ ВОДОРОДА ВНУТРИ НАНОТРУБКИ
А.М. Самсонов,
ЧГПУ им. И. Я. Яковлева, Чебоксары, Россия
Компьютерное моделирование хранения водорода в углеродных нанотрубках (УНТ) позволяет судить об
изменении агрегатного состояния водорода по мере его накопления в УНТ. Общеизвестная фазовая диаграмма водорода,
приведенная на рис. 1, при наличии значительного ограничения в размерах объема, содержащего водород, может
получить заметные искажения.
Рис.1. Фазовая диаграмма водорода
Эти искажения связаны с уменьшением размеров объема до величин, сравнимых с рядом характерных длин,
которые определяют состояние системы многих частиц. При заполнении водородом внутренности нанотрубки
ограничения в размерах имеют место в плоскости, перпендикулярной оси УНТ. Наши наблюдения за состоянием
молекулярного водорода, помещенного внутрь УНТ, подтверждают наличие упорядоченности, характерной для
твердотельной фазы (номер 1 на рис.1), а также фазы молекулярная жидкость-твердое тело (номер 2 на рис.1).
Планируется дать оценку состоянию водорода в других областях фазовой диаграммы.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ БЫСТРЫХ ИОНОВ В НАНОТРУБКАХ С ХАОТИЧЕСКИМИ ИСКРИВЛЕНИЯМИ
А.С. Сабиров1) , И.В. Лысова2)
Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова, Чебоксары, РФ
2)
Чувашский государственный педагогический университет имени И.Я.Яковлева, Чебоксары, РФ
1)
Теоретическому рассмотрению явления каналирования атомных частиц в углеродных нанотрубках посвящено
большое число работ. При этом, как правило, рассматриваются трубки с идеальной структурой для которых проводится
тонкий учет эффектов, связанных с рассеянием на атомах трубки и электронах проводимости. В действительности
реальные нанотрубки всегда имеют несовершенства, одно из которых – их искривленная форма.
В работе предпринята попытка смоделировать случайное плавное искривление трубок в рамках теории случайных
процессов. При рассмотрении слабых искривлений длинных трубок наиболее подходящим является естественный способ
задания оси трубки. Пусть s - продольная координата, отсчитываемая вдоль оси симметрии трубки. Тогда малые
поперечные отклонения оси можно задать с помощью случайных функций: x(s) и y (s ) . В работе исследуется степень
влияния на каналирование частиц случайных отклонений оси нанотрубки от прямой при различном выборе конкретного
вида случайных процессов. Рассматриваются условия, при которых можно пренебречь не идеальностью указанного вида
в процессах каналирования.
ОСОБЕННОСТИ КАНАЛИРОВАНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБКАХ ЗА СЧЕТ
ПОТЕНЦИАЛА ЛЕННАРДА-ДЖОНСА
Н.В. Максюта, В.И. Высоцкий, С.В. Ефименко
Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, Украина
С помощью потенциала Леннарда-Джонса исследуются особенности каналированного движения нейтральных
частиц (атомов, молекул) в углеродных нанотрубках (УНТ) с различной хиральностью  m, n  . В частности, исследуется
влияние температурного фактора на режимы каналирования в УНТ. На рисунке приведены усредненные по тепловым
колебаниям потенциалы взаимодействия атомов водорода с нанотрубкой типа “кресло” (кривые 1, 2, 3 соответствуют
амплитудам 0,05А, 0,25А и 0,5А).
U(), эВ
1
2
, A
3
(10,10)
Видно, что с повышением стохастизации происходит переход от пристеночного спирального каналирования
атомов к сфокусированному движению вдоль осей УНТ, что может быть использовано при заполнении нанотрубок
нейтральными частицами или их транспортировке. Эти результаты коррелируют с численным моделированием,
проводимым ранее в рамках молекулярной динамики /1, 2/.
Изучается также возможность фокусировки нейтральных частиц за счет реализации отталкивательного Ван-дерВаальсового взаимодействия /3/ в нанометаматериалах.
ЛИТЕРАТУРА
1
2
3
Александров В.Л., Лысова И.В., Сабиров А.С. и др.// Поверхность, 2012, № 2, С. 83 – 87.
Лысова И.В. // Поверхность, 2013, № 2, С. 37 – 39.
Дзялошинский И.Е., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. // УФН, 1961, Т. 73, В. 3, С. 381 – 422.
КАНАЛИРОВАНИЕ ЧАСТИЦ В ЗАРЯЖЕННЫХ ПЛОСКОСТЯХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ТИПА CsCl
Н.В. Максюта, В.И. Высоцкий, С.В. Ефименко
Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, Украина
В ионных кристаллах типа CsCl вследствие низких температур Дебая (100К /1, 2/) и высоких степеней ионности
(0,80,9 /3/) потенциалы взаимодействия частиц с заряженными плоскостями обладают аномальными особенностями.
Например, для каналируемых электронов в заряженных плоскостях (100) и (111) кристалла CsCl кулоновские слагаемые

(пунктирные кривые) существенно углубляют потенциальные ямы в Cs -плоскостях и почти полностью компенсируют


их в Cl -плоскостях. При Т  600К имеет место эффект инверсии ямы в Cl -плоскости в барьер (штриховая кривая на
правом графике).
U(x),эВ
U(x),эВ
x,A
x,A
Cl-
Cs+ (100)
Cl-
Cs+ (111)
Эти изменения приводят к аномалиям в спектрах КХИ. Для положительно заряженных частиц такая инверсия может
приводить к резкому усилению ядерного взаимодействия.
ЛИТЕРАТУРА
1 A.J.F. Boyle, G.J. Perlow // Phys. Rev., 1966, V. 151, Issue 1, P. 211 – 214.
2 D.B. Sirdeshmukh, L. Sirdeshmukh, K.G. Subhadra. Micro- and Macro-Properties of Solids: Thermal Mechanical and
Dielectric Properties. -Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2006, p. 422
3 С.С. Бацанов. Структурная химия (факты и зависимости). М.: Диалог – МГУ, 2000, 291 с.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОТЕНЦИАЛОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ И ОСЕЙ В ИОННЫХ И ИОННОКОВАЛЕНТНЫХ КРИСТАЛЛАХ
Н.В. Максюта
Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, Украина
В работе /1/ потенциал чередующихся положительно и отрицательно заряженных плоскостей (в ионных или в
ионно-ковалентных кристаллах) на основе соображений симметрии выбирался в виде
V  x   
2e  
d d

x  nd     x  nd  ,


S n 
4  2

где   x  – функция Хевисайда, d – расстояние между одноименно заряженными плоскостями, S – площадь,
приходящаяся на один атом кристалла в плоскостях каналирования,  – степень ионности атомов кристалла. В работе
/2/ это выражение было подтверждено при допущении, что кристалл имеет конечный размер L вдоль пролета
каналируемой частицы. Сущность предлагаемой методики заключается, во-первых, в записи одночастичных кулоновских
потенциалов ионов кристалла в виде   r   e r lim exp   r b  и, во-вторых, в использовании разложения
b
потенциала системы заряженных плоскостей (или осей) по векторам обратной решетки. Например, в результате
разложения потенциала системы заряженных плоскостей по одномерным векторам gn  2n d ,0,0 возникает ряд
Фурье, являющийся разложением функции V  x  . Эта методика может применяться для нахождения потенциалов
заряженных плоскостей и осей в различных кристаллах.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
В.И. Высоцкий, Р.Н. Кузьмин, Н.В. Максюта // ЖЭТФ, 1987, Т. 93, В. 12, С. 2015 – 2019.
Н.А. Корхмазян, Н.Н. Корхмазян, Н.Э. Бабаджанян // ЖТФ, 2003, Т. 73, В. 8, С. 1 – 6.
ФОРМИРОВАНИЕ КОРРЕЛИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ И ПОДАВЛЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ КУЛОНОВСКОГО БАРЬЕРА
ДЛЯ ЧАСТИЦ НИЗКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ МИКРОТРЕЩИН В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ
КРИСТАЛЛАХ
В.И.Высоцкий, М.В.Высоцкий
Киевский университет имени Т. Шевченко, Украина
Рассмотрены особенности формирования когерентных коррелированных состояний (ККС) частицы (1-2) в
параболической потенциальной яме при ее монотонной деформации (расширение или сжатие) в ограниченных пределах
при наличии диссипации и случайной силы. Показано, что в обеих режимах деформации происходит быстрое
формирование ККС с большим коэффициентом корреляции | r | 1 , которому при низкой энергии частицы
50
100
соответствует очень значительное (в 10 ...10
и более раз /1,2/) увеличение прозрачности потенциального барьера
при ее взаимодействии с атомами (ядрами), образующими "стенки" потенциальной ямы, или атомами, находящимися в
объеме ямы. Эффективность ККС, величина | r |max и прозрачность барьера резко возрастают при увеличении интервала
деформации и уменьшении времени деформации.
Наличие случайной силы, действующей на частицу(напр., столкновения с другими частицами в той же яме), резко
уменьшает значение | r |max и ведет к быстрой релаксации ККС c | r | 0 . Влияние диссипации в реальных системах
менее существенно, чем действие случайной силы.
Показано, что формирование ККС при расширении таких ям (в частности - при росте нестационарных
микротрещин в объеме гидридов металлов, образуемых при насыщении металлов водородом) является основой
механизма ядерных реакций типа Ni  p  Cu
A
1
2
3
A1
/3/ при низкой энергии.
ЛИТЕРАТУРА
Vysotskii V.I., Vysotskyy M.V.// European Phys. Journal A, 2013, V.49, issue 8: 99, p.1-12.
Vysotski V.I., Adamenko S.V., Vysotskyy M.V.// Annals of Nuclear energy, 2013, V.62, p.618-625.
Michell J. Rossi’s e-Cat (Xecnet, 2011).
О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С ТВЕРДЫМ ТЕЛОМ (некоторые вопросы теории)
В.В. Углов, Н.Т. Квасов, Н.Н.Дорожкин И.В.Сафронов
БГУ, Минск, Беларусь
В настоящей работе на базе таких основных понятий как электронное S e и ионное Sn сечения торможения
предложено пространственно-временное описание динамики торможения иона в веществе. Например, для частного
случая Se~v и Sn=const закон движения x(t) определяется следующей формулой x(t)=(C1v0+C2)[1-exp(-C1t)]/C12-C2t/C1
,здесь C1 и C2 определяются, соответственно, через Se и Sn. Приводятся соответствующие зависимости длины пробега
L(v0) =x(v0,  ) (где  –время пробега) для случая взаимодействия ионов N, C, Si, Fe, Kr, Au с монокристаллами железа
при разных начальных скоростях v0. Проведено сравнение с результатами эксперимента и компьютерного
моделирования с помощью программы SRIM/TRIM-2013. В целях определения структуры пороговой энергии
дефектообразования Ed проведено детальное рассмотрение динамики неустойчивых френкелевских пар, представляющих
собой кратковременное (10-12 – 10-11 с) раздельное существование вакансии и выбитого из узла решетки атома. Скорость
его движения v(t) при E<Ed в области зоны неустойчивости радиуса R можно получить из следующего уравнения: dv/dt+
 v+f(r)=0, где  - эффективный коэффициент диссипации кинетической энергии движения атома, f(r) – сила
электростатического взаимодействия, отнесенная к единице массы. Получена формула для определения  и проведена
оценка потерь энергии атома в области зоны неустойчивости. Предложена структура пороговой энергии
дефектообразования Ed=Eсв+  Ed, где Eсв – энергия связи атома в решетке,  Ed=Аэ+m  vR , Аэ – работа по
преодолению сил электростатического притяжения. Для   Fe методом молекулярной динамики проведен расчет Eсв.
Показано, что  Ed значительно больше Eсв.
ОБРАБОТКА СПЕКТРОВ РАССЕЯНИЯ НЕЙТРОНОВ НА ВОЛЬФРАМЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕЙВЛЕТОВ
М.А. Горошко, С.Е. Степанов
КФ ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», Калуга, РФ
Нейтронная спектроскопия широко применяется для получения информации о тепловых колебаниях атомов в
молекулах и кристаллах. Результатами экспериментов, как правило, являются фононные дисперсионные кривые или
фононные спектры кристалла /1/. При этом экспериментальные данные содержат как систематические, так и случайные
погрешности.
Для обработки спектров рассеяния нейтронов был использован алгоритм на основе вейвлетов второго поколения
/2/, который обеспечивает не только высокое качество фильтрации, но и эффективное сжатие сигналов. Также была
рассмотрена возможность сглаживания спектров после использования лифтинг-схемы.
Особое внимание уделялось сравнительному анализу обработанных спектров, измеренных в идентичных
условиях, но с различной статистической точностью. Полученные результаты позволяют дать рекомендации для
проведения измерений с целью их оптимизации.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
Новик Ю. 3., Озеров P. П., Хеннинг К. Структурная нейтронография, М.: Атомиздат, 1979, Т.1, 439 с.
W. Sweldens // Z. Angew. Math. Mech. 1996. № 76. P. 41-44.
ПРОХОЖДЕНИЕ ИОНОВ ЧЕРЕЗ КОНИЧЕСКИЙ КАПИЛЛЯР ПРИ ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИИ ИОНОВ
Г.П. Похил, В.В. Чердынцев
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В.Скобельцына, МГУ имени М.В.Ломоносова
В работе с помощью струйной модели [1] проведено исследование прохождения ионов МэВных энергий через
конический диэлектрический капилляр. При такой энергии зарядка стенок капилляра не играет роли, т.к. эффективный
потенциал этого заряда слишком мал. Для такого моделирования было получено аналитическое выражение для
вероятности отражения ионов при скользящем падении. Вероятность отражения при скользящем падении менее
процента. Поэтому в выходное отверстие попадают ионы, испытавшие одно скользящее рассеяние практически
параллельно стенке. Это и обеспечивает увеличение плотности потока ионов на выходе капилляра, т.е. фокусировку.
ЛИТЕР АТУР А
1.
Г.П. Похил, В.В. Чердынцев,
Поверхность 2013, № 4, с. 1–6
Модель динамики прохождения ионов через диэлектрические капилляры //
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА УПРАВЛЕНИЯ 10КЭВ ЭЛЕКТРОНАМИ С ПОМОЩЬЮ ПЛОСКИХ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
К.А. Вохмянина1, П.Н. Жукова1, А.С. Кубанкин1, И.А. Кищин1, А.С.Клюев1, Р.М. Нажмудинов1, А.Н.Олейник1,
Г.П. Похил2
1
Лаборатория радиационной физики, НИУ «БелГУ»,
Белгород, Россия
2
НИИЯФ МГУ им. Д.В. Скобельцына, Москва, Россия
В работе исследуется эффект управления пучком электронов с энергией 10 кэВ с помощью диэлектрических
пластин. Ранее нами было показано, что в большинстве экспериментов с пластинами из оргстекла имело место
значительное поднятие следа пучка на экране при небольших отрицательных углах наклона пластин по отношению к оси
пучка. Дальнейшие исследования показали, что на указанный эффект оказывает влиянии,е как входной торец пластины,
так и основная поверхность оргстекла. Эксперименты выполнялись на пластинах длиной 52 мм и толщиной 10 мм,
диэлектрическая проницаемость используемого оргстекла Ɛ≈4.4. Кроме исследования гайдинг-эффекта были проведены
эксперименты по определению зависимости угла отклонения пучка от поверхности пластины от величины падающего на
пластину тока.
Были исследованы четыре схемы заземления пластин: торцы не заземлялись; заземлялся только входной торец;
заземлялся только выходной торец; заземлялись оба торца.
Рис.1. Зависимость угла отклонения пучка от поверхности пластины при
увеличении тока падающего пучка при разных схемах заземления
пластины. Поверхность пластины параллельна оси исходного
пучка (1-оба торца не заземлены, 2-заземлен передний торец 3оба торца заземлены)
Из приведенного графика (рис. 1) видно влияние схемы заземления на угол подъема пучка. Не зависимо от угла
падения пучка на пластину и величины падающего тока, угол отклонения выходит на предельную величину,
определяемую, по-видимому, свойствами диэлектрика.
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ Zr-H и Zr-Не
О.В. Лопатина, Ю.М. Коротеев, Л. А. Святкин, И.П. Чернов
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
Цирконий и сплавы на его основе широко используются в качестве конструкционных материалов для активных
зон водо–водяных ядерных реакторов. Теплоносителем в таких реакторах является вода. В процессе эксплуатации
реакторов под действием радиации происходит радиолиз воды, выделяется атомарный водород, который активно
аккумулируется в конструкционных материалах. Дополнительно, примесные атомы водорода и атомы гелия
накапливаются в материалах в результате (n, p) и (n, α) ядерных реакций. Накопление данных примесей в объеме
материалов приводит к водородному и гелиевому охрупчиванию, газовому распуханию и, как следствие, ухудшению
эксплуатационных свойств изделий. Для прогнозирования механических свойств изделий необходимо понимание
влияния данных примесей на свойства циркония на атомарном уровне. Такую информацию можно получить с помощью
первопринципных расчетов атомной и электронной структуры системы металл – водород – гелий.
Проведены первопринципные расчеты пространственного распределения валентной зарядовой плотности
циркония и системы Zr–Hе, Zr–H и Zr–Hе-Н. Установлено, что присутствие атомов гелия и водорода вызывают
анизотропное
перераспределение электронной плотности металла, внедрённый гелий уменьшает, а растворённый
водород, напротив, увеличивает электронную плотность металла в занимаемых ими междоузлиях. Расчёты
свидетельствую, что перераспределение электронной плотности при насыщении водородом обусловлено образованием
химической связи с атомами металла, в случае внедрения атомов гелия – упругими напряжениями в решетке.
ВЫХОД ВОДОРОДА ИЗ ПАЛЛАДИЯ И ТИТАНА ПРИ РАДИАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Д.Н. Краснов, И.П. Чернов
Томский политехнический университет, Томск, Россия
Экспериментальные и теоретические исследования воздействия электронов ниже порога образования
радиационных дефектов на палладий, нержавеющую сталь, ниобий показали /1,2/, что изотопы водорода, занимая
регулярные положения в металле, образует собственную водородную подсистему. Энергия, вносимая в процессе
радиационного воздействия, перераспределяется в зависимости от структуры металла. Для понимания этого процесса
важно понять, какую энергию ионизирующее излучение способно передать атомам водорода. С этой целью в настоящей
работе исследован стимулированный рентгеновским излучением выход водорода из палладия и титана, у которых
значительно отличается температура выхода Н при нагревании.
Получена кинетическая кривая радиационно-стимулированной десорбции водорода из палладия при комнатной
температуре. В процессе стимуляции Х-лучами наблюдается нарастание выхода водорода до максимального значения и
затем. Стимуляция Х-лучами увеличивает выход водорода в ~10 раз.
Определена зависимость концентрации водорода в титане от температуры образца при облучении X-лучами.
Выход водорода из титана наблюдается при температуре 923 К, а при облучении образца рентгеновскими квантами – 723
К. Оценена энергия, передаваемая атомам водорода при облучении Х-лучами. Величина приобретаемой водородом
энергии зависит от структуры металла, вида дислокации.
1.
2.
ЛИТЕРАТУРА
Chernov I.P., Krasnov D.N., Larionov V.V., Tyurin Yu.I., Rusetskiy A.S. // Journal of Engineering Thermophysics. 2011, V.
20, № 4, pp. 360–379.
Tyurin Yu.I., Nikitenkov N.N., Larionov V.V. // Russian Journal of Physical Chemistry А, 2011, V. 85, № 6, pp. 1047–
1053.
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ПОВЕРХНОСТНОГО КАНАЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ ИХ
РАССЕЯНИИ МАГНИТНОЙ ПЛЁНКОЙ С ПОЛОСОВОЙ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ
Е.И. Васько, И.А. Мельничук
Донецкий национальный университет, г. Донецк, Украина
Аналогично каналированию в кристаллах, при скользящем облучении одноосной тонкой магнитной пленки (ТМП)
с полосовой доменной структурой (ПДС) пучком электронов возможен эффект поверхностного каналирования (ПК) –
осциллирующее движение частиц вдоль доменных границ (ДГ) над поверхностью.
В данной работе путем численного моделирования установлено существование диапазона значений угла β (между
проекцией начальной скорости электрона на поверхность ТМП и направлением ДГ) и диапазона значений угла
скольжения α, в которых частица захватывается магнитным полем ТМП в режим ПК. Максимальные значения α и β, при
которых возможно ПК, называются азимутальным α k и полярным βk критическими углами ПК, соответственно.
Направление скорости отражённых частиц определяли с использованием (а) диффузного приближения и (b)
приближения зеркального отражения. В рамках (a, b) установлено, что βk убывает с ростом энергии пучка и α и
возрастает при увеличении периода ПДС.
Описан механизм формирования осциллирующей траектории электрона за счет действия силы Лоренца F L:
магнитные потоки вблизи соседних ДГ имеют противоположные направления вращения; т.о. для пучков с начальной
ориентацией вдоль ДГ (совпадает с осью OY) имеют место решётки притягивающих (F LZ направлена к поверхности
плёнки, F LX – в сторону ДГ) и отталкивающих ДГ. В рамках упрощённой модели пространственного распределения
полей ПДС найдены аналитические зависимости αk и βk от параметров системы "пучок заряженных частиц – плёнка с
ПДС". Результаты численного моделирования хорошо согласуются с аналитическими оценками.
КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЧАСТИЦ И ЯДЕР СО СПИНОМ 1/2, КАНАЛИРУЕМЫХ В
ИЗОГНУТЫХ КРИСТАЛЛАХ
А.Я. Силенко1) ,2)
Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия
2)
НИУ Институт ядерных проблем, Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
1)
Для частиц и ядер со спином 1/2, каналируемых в изогнутых кристаллах, важным является описание
поляризационных эффектов. Естественным является выбор цилиндрических координат. Однако, поскольку матрицы
Дирака явно зависят от координат при использовании координат, отличных от декартовых, то в предшествующих
исследованиях (см., например, /1-2/) динамика спина и движение частиц и ядер описывались в декартовых координатах.
Такое описание возможно, поскольку длина кристалла значительно меньше радиуса кривизны изгиба.
Однако матрицы Дирака сохраняют обычный вид, если введение криволинейных координат сопровождается
соответствующим изменением пространственно-временной метрики. При этом используется так называемое
ковариантное уравнение Дирака. Преобразование Фолди-Ваутхойзена, позволяющее существенно упростить квантовомеханическое описание движения частиц и эволюции спина, было в общем случае проведено в /3/. Мы производим
последовательное и строгое описание поляризационных эффектов при каналировании в изогнутых кристаллах, используя
цилиндрические координаты и дополнительно вводя в исходное уравнение слагаемые, описывающие аномальный
магнитный момент.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
Силенко А.Я. // ЖЭТФ, 1995, т. 107, вып. 4, с. 1240.
Силенко А.Я. // Поверхность, 2012, № 2, с. 88.
Obukhov Yu.N., Silenko A.J., Teryaev O.V. // Phys. Rev. D., 2013, Vol. 88, Iss. 8, P. 084014.
НАБЛЮДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПОР И ION GUIDING-ЭФФЕКТА В КОРУНДЕ, ИМПЛАНТИРОВАННОМ ИОНАМИ
Ti (150 кэВ) И ОБЛУЧЕННОМ ИОНАМИ Kr (90 МэВ)
1)
С.М.Дуванов1), H.-D.Carstanjen2)
Институт прикладной физики Национальной академии наук Украины, Сумы, Украина
2)
Max-Plank-Institute for Intelligent Systems, Stuttgart, Germany
Обнаружено образование пор и проявление ion guiding-эффекта в модифицированном поликристаллическом
корунде (α-Al2O3 ). Модификация произведена путем импульсной ионной имплантации (MEVVA-имплантация) с
последующим облучением тяжелыми быстрыми ионами (SHI-облучение) при комнатных температурах. Методы RBS и
резонансного упругого обратного рассеяния (ResBS, резонанс при 3,045 МэВ) ионов 4He+ применялись для
профилирования Ti, Al, O по глубине образцов. SEM- и AFM-микроскопия использованы в анализе морфологии
поверхности. После имплантации был сформирован профиль Ti-импланта по глубине, который оставался неизменным
после SHI-облучения. Но при этом наблюдалось существенное (в 1,5 раза) обогащение заглубленных модифицированных
слоёв кислородом. Последнее наблюдение хорошо согласуется с одним из механизмов окисления поверхности тонких
пленок Fe при SHI-облучении в различных режимах /1/. Обнаружено проявление ion guiding-эффекта /2/ в ResBSспектрах. AFM-анализ выявил образование «холмиков» диаметром около 250 нм и высотой около 50 нм на некоторых
участках имплантированных образцов. SEM-анализ проявил наличие на поверхности облученных образцов открытых
пор, заряжающиеся под анализирующим электронным пучком.
ЛИТЕР АТУР А
1.
2.
Roller T., Bolse W. Phys. Rev. B, 2007, V.75, 054107-1
Lemell C., Burgdörfer J., Aumayr F. Progress in Surface Science, 2013, v. 88, 237
ИОНИЗАЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ ОТ УЛЬТРАРЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННОЙ ПАРЫ В ТОНКОЙ
МИШЕНИ
С.В. Трофименко1) , Н.Ф. Шульга1,2)
1)
ННЦ ХФТИ, Харьков, Украина
2)
ХНУ им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина
Рассмотрена задача об ионизационных потерях энергии ультрарелятивистской электрон-позитронной пары в
тонкой пластинке, расположенной в вакууме в направлении движения пары на различных расстояниях от вещества, в
котором пара рождается /1/. Показано, что в этой ситуации интерференция полей электрона и позитрона оказывает
существенное влияние на ионизационные потери пары на значительно больших расстояниях от точки ее рождения, чем в
случае потерь энергии пары в том же веществе (безграничном и однородном), в котором она рождается. Показано, что
при этом наряду с эффектом Чудакова /2/ подавления ионизационных потерь пары по сравнению с суммой потерь
электрона и позитрона, проходящих через пластинку поодиночке, может иметь место обратный эффект, состоящий в
превышении ионизационными потерями пары этой суммы /3/. Обращается внимание на то, что такой эффект должен
быть наиболее значительным при относительно низких энергиях пары порядка несколько сотен МэВ.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
Trofymenko S.V., Shul’ga N.F. // Phys. Lett. A. 2013,
v. 377, p. 2265.
Чудаков А.Е. // Изв. АН СССР, серия физическая, 1955, т. 19, № 6, с. 651.
Shul’ga N.F., Trofymenko S.V. // Phys. Lett. A. 2014,
v. 378, p. 315.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ПУЧКОВ ГЕЛИЯ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ ПОРИСТОГО ОКСИДА
АЛЮМИНИЯ
Е.Н. Муратова1), Ю.М. Спивак1), В.А. Мошников1),
А.А. Шемухин2), П.Н. Черных2), В.С. Черныш2)
1)
СПбГЭТУ, Санкт-Петербург, Россия
2)
НИИЯФ МГУ, Москва, Россия
В ряде работ рассматривается возможность транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц с помощью
диэлектрических каналов без потери энергии и без потери начального зарядового состояния.
Пористый анодный оксид алюминия (por-Al2O3) по своей структуре является идеальной диэлектрической
матрицей из нанокапилляров. То есть, представляют интерес исследования по использованию мембран por-Al2O3 в
качестве диэлектрической матрицы, обеспечивающей транспортировку пучков ускоренных заряженных частиц через
диэлектрические капилляры, что позволит проводить как высоколокальный анализ структуры и состава образцов, так и
топологически упорядоченное нанолокализованное воздействие.
Целью данной работы являлось создание прочных нанопористых мембран на основе por-Al2O3 с диаметром пор
20-200 нм и экспериментальные исследование прохождения пучков 1,5-1,7 МеВ He+ через нанорегулируеммые
искусственно созданные диэлектрические каналы.
Эксперименты по прохождению ионов He+ проводились на ускорительном комплексе AN-2500 в НИИЯФ МГУ.
Исследование основных параметров структуры (диаметр пор, межпорное расстояние, толщина пористого слоя)
полученных образцов проводилось при использовании растровых электронных микроскопов.
В работе показано, что коэффициент прохождения ионов через мембрану, равный 0,625, позволяет использовать
их в качестве диэлектрических капилляров.
СТРАГГЛИНГ ДИСКРЕТНЫХ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ПУЧКА БЫСТРЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПРИ
МНОГОКРАТНОМ РАССЕЯНИИ В КОНДЕНСИРОВАННОМ ВЕЩЕСТВЕ
Н.Н. Михеев1), А.С. Ганчев2), А.С. Колесник2)
Филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института кристаллографии им. А.В.
Шубникова Российской академии наук Научно-исследовательский центр “Космическое материаловедение”, Калуга,
Россия.
2)
ФГБОУ ВПО «Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана», Калуга, Россия.
1)
В данной работе в рамках модели рассеяния /1,2/, которая учитывает пространственное распределение атомных
электронов вещества, рассматриваются вопросы описания энергетических спектров быстрых электронов, протонов и αчастиц при их транспорте в пленочных мишенях различной толщины. Показано, что при многократном неупругом
рассеянии частиц дисперсия потерь энергии определяется произведением двух величин: наиболее вероятной суммарной
потери и максимальной однократной потери энергии, – независимо от природы частиц. Проводится сопоставление
модельных расчётов энергетических распределений с экспериментальными спектрами /3,4/. Выполнена оценка
соотношения вкладов одночастичных и коллективных взаимодействий в общий спектр энергетических потерь быстрых
электронов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
Михеев Н.Н., Степович М.А., Юдина С.Н. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные
исследования. 2009.– № 3.– С.53 - 57.
Михеев Н.Н. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2010.– №4.– С. 25-30.
Tschalar C., Maccabee H.D. // Phys. Rev. B. 1970.– Vol. 1.– No. 7.– P. 2863 - 2869.
Perez J.-P., Sevely J. // J. Microsc. Spectrosc. Electron. 1980.– Vol. 5.– No. 3.– P. 407 - 413.
ОЦЕНКА СРЕДНИХ ЗАРЯДОВ ЛЕГКИХ ИОНОВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ ТОНКИЕ ПЛЕНКИ УГЛЕРОДА
Ю.А.Белкова, Н.В. Новиков, Я.А.Теплова
НИИЯФ МГУ, Москва, Россия
Равновесные и неравновесные средние заряды q вычислены в широком диапазоне энергии E налетающих легких
ионов (В, C, N, Ne) в зависимости от толщины углеродной мишени t с использованием результатов расчета сечений
потери и захвата электрона в твердом веществе /1/.
Рис. 1. Средний заряд q ионов углерода в зависимости от толщины углеродной мишени t при E=0,75 МэВ/нуклон и E=3
МэВ/нуклон для начальных зарядов ионов q0=4,5,6. Экспериментальные данные /2/: (■) – q0=4, (о) - q0=5, (+) - q0=6. Результаты
расчетов – сплошные, пунктирные и штрих - пунктирные линии для q0=4,5,6, соответственно.
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
Новиков Н.В., Теплова Я.А., Файнберг Ю.А. // Поверхность, 2013, №3, C.35
Woods C.J. et al. // J.Phys.B., 1984, V. 17, P.867
УЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ И ПЕРЕЗАРЯДКИ КЛАСТЕРОВ В ТОНКОЙ ПЛЕНКЕ ПОД
ОБЛУЧЕНИЕМ
Л К Израилева, Э Н Руманов
ФГБУН Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, Черноголовка, РФ
В настоящее время для создания нанотехнологий начали активно использоваться методы облучения.При этом
кинетика происходящих процессов не вполне ясна э что ограничивает создание материалов с заданными свойствами.
Это относится и к облучению тонких пленок быстрыми электронами , примененном в работе /1/ В /1/ наблюдали ход
кластеризации атомов золота в пленке двуокиси кремния непосредственно в ПЗМ при энергии электронов 200 кэв. Здесь
мы рассмотрели возможное влияние двух факторов локальных динамических напряжений с использованием модели /2/ и
электрического заряда кластеров. Оба фактора являются результатом неупругих потерь энергии первичных электронов и,
в основном , их роль должна расти с ростом размера кластеров . Определены условия , при которых эти процессы
влияют на изменение размеров и объединение кластеров.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1.
2.
М. И. Алымов , А. А. Гнедовец // Российские нанотехнологии, 2013, т. 8, С.40
Л. К. Израилева, Э. Н. Руманов // Тезисы 42-й Международной конференции ФВЗЧК ИЗД. МГУ,2012. С. 125
TWO-ELLIPTIC COORDINATES FOR STUDY THE SCATTERING OF PARTICLES IN ARBITRARY BENT
CRYSTAL
G.V. Kovalev
School of Mathematics, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455,USA
There are only 4 orthogonal coordinate systems (CS): Cartesian, polar, parabolic and elliptic, which support the method of
separation of variables for Schrödinger (SE) or Helmholtz (HE) eqs. in 2D space. The combination of several elliptic CS with
different foci in one CS /2/ is a new unlimited source of orthogonal coordinate systems which can admit the separation of
variables. The simplest CS is composed of two elliptic CS with different foci f1 , f 2 (see Fig.1a, with f1  1, f 2  5 ), where each
relation   f1 f 2 gives a characteristic chart with infinite number of different CS. One chart for ratio   2 is presented in
Fig.1b where the dashed lines correspond to Mathieu equation (single elliptic CS).
The eigenfunctions and eigenvalues are constructed for these systems and compared with Mathieu's.
Fig.1 There are very few problems for which the SE and HE can be solved
exactly. This is mainly due to fact that only high symmetrical boundaries and
potentials allow the implementation of the method of the separation of
variables. The two-elliptic CS which is less symmetrical than elliptic, can
admit the separation of variables in HE and SE, and includes an infinite
number of other families of CS with the same properties .
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТКЛОНЕНИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ С ЭНЕРГИЕЙ
855 МЭВ ИЗОГНУТЫМ КРИСТАЛЛОМ КРЕМНИЯ
В.П. Кощеев1), Ю.Н. Штанов2), Т.А.~Панина3), Д.А. Моргун3),
НИУ МАИ, филиал «Стрела», г. Жуковский, Московской обл., Россия
2)
Сургутский институт нефти и газа (филиал) ФГБОУ ВПО «ТюмГНГУ», г. Сургут, Россия
3)
ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры», г. Сургут, Россия
1)
На рис. 1 представлены угловые распределения электронов с энергией 855 МэВ в (111) плоскостном канале
изогнутого кристалла кремния, полученные с помощью программного комплекса TROPICS /1/. Каналированные частицы
наблюдаются под нулевым углом, так как эффект отклонения моделируется центробежной силой. В докладе обсуждается
эффективность захвата конверсионных позитронов в режим каналирования.
Рис. 1. Угловое распределение отклоненного пучка 855 МэВ электронов, прошедших (111) плоскостной канал изогнутого кристалла
кремния. Угол разориентации между осью <110> и направлением падения пучка в плоскости (111) составлял 50 мрад. Площадь пучка
1мм2. Радиус изгиба кристалла 0,0457 м. Расходимость пучка 1 мкрад. Количество частиц в компьютерном эксперименте – 100000.
ЛИТЕРАТУРА
1. http://wwwinfo.jinr.ru/programs/jinrlib/tropics/index.html
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА В ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ОБЛАСТЯХ СОВРЕМЕННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
МИКРОСХЕМ, ИНДУЦИРОВАННОГО ИОНАМИ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ
В.Я. Чуманов, А.Г. Кадменский, Н.Г. Чеченин
НИИЯФ имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Разработана компьютерная программа RadAnalysIs для расчета наведенного ионами космических лучей
электрического заряда в чувствительных областях современных микросхем (МС). Превышение величиной заряда
некоторого критического значения приводит к одиночному сбою в работе электронного компонента космического
аппарата (КА). На рис. показана структура программы. В программе предусмотрен «Брэгг»-режим, при котором
предполагается, что ионы имеют максимальную ионизационную способность в чувствительной области МС.
МОДЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПРОВОДИМОСТИ В СИСТЕМЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК
1)
В.А. Александров1) , А.С. Сабиров1) , Г.М. Филиппов2)
Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова, Чебоксары, РФ
2)
Чебоксарский политехнический институт (филиал) МГМУ, Чебоксары, РФ
Локализация электрона в одной из квантовых точек оказывается той причиной, которая «заставляет» его двигаться
вдоль цепочки, перенося заряд и создавая электрический ток. К сожалению, упорядоченная картина постепенного
перемещения локализованного состояния вдоль цепочки, даже при наличии внешнего электрического поля,
осуществляется не всегда. В общем случае первоначально локализованный пакет достаточно быстро расплывается по
всем ячейкам, переставая переносить заряд вдоль цепи. Расчет, производимый аналитически или посредством
численного решения уравнения Шрёдингера, позволяет выяснить некоторые детали явления, такие, как возможность
потока переменного направления, возможность прыжковой проводимости, возможность квази-нелокального поведения
электрона в системе квантовых точек, возможность периодического возвратно-поступательного перемещения между
квантовыми точками, возможность резонансного туннелирования в разнообразных его проявлениях. Более подробно
исследуется так называемое «квази-туннелирование», когда потенциальные ямы, между которыми осуществляется
переход, разделены потенциальным барьером, не полностью закрывающим проход частицы из одной ямы в другую.
Расчет позволяет производить сопоставление между потоками через открытую и закрытую части барьера, что позволяет
в ряде случаев прояснить физическую суть явления.