Процессы смещения атомов при взаимодействии с высокоэнергетичными электронами

Пороговая энергия смещения - это работа, необходимая для образования пары Френкеля при столкновении электрона с ионом в узле кристаллической решетки. При переходе в междоузлие смещенный ион должен преодолеть силы взаимодействия окружающих ионов. Следовательно, является функцией сил внутренних связей в кристалле и зависит от направления движущейся частицы относительно осей кристалла, природы вещества (потенциала взаимодействия между ионами решетки), а также, возможно, от природы и характера взаимо­действия излучения с веществом. Обычно определяется экспериментально по измерению какого-либо физического свойства, зависящего от концентрации точечных дефектов при изменяющейся энергии частиц в потоке излучения. После прекращения изменения выбранного физического свойства определяют минимальную энергию бомбардирующей частицы, при которой чувствитель­ность методики уже не позволяет зафиксировать изменение физического свой­ства за достаточно большой промежуток времени. При облучении электронами

Пороговую энергию смещения можно определить также экстраполяцией мак­симальной энергии, переданной иону быстрым электроном .

рассчитывают по формуле, в которой заменяется средней энергией взаи­модействующей частицы . Для быстрого электрона справедливо равенство , где - начальная энергия электрона в пучке, - потеря энергии на единицу пути частицы, - путь частицы. Экстраполяцию проводят по от функциональной зависимости (изменение удельного сопротивления за одно элементарное взаимодействие). Высокоэнергетические электроны с энергией порядка 1 МэВ вызывают атом­ные смещения при прямом кулоновском взаимодействии с ядрами твердого тела. При энергии электронов меньше, чем 0,5 МэВ для многих металлов процессы смещения маловероятны, поэтому энергия 0,5 МэВ является пороговой для возникновения радиационно-стимулированной диффузии.

Сечение образования первично-смещенных атомов рассчитывается по формуле:

, (1.2)

где - максимальная кинетическая энергия электрона;

, z-порядковый номер элемента мишени;

(1.2)

Значения представлены в таблице 2.

Таблица 2

Эмпирический параметр для расчета сечения образования

первично-смещенного атома

, МэВ	0,051	0,204	0,358	0,511	1,120	1,790	2,300	3,070
	22,440	2,130	0,809	0,444	0,120	0,054	0,035	0,021

Максимальная энергия, переданная электроном ядру мишени, практически оп­ределяется по формуле, (эВ):

, (1.2)

а пороговая энергия смещения - по формуле, (эВ)

. (1.2)

Когда энергия бомбардирующих электронов находится в диапазоне сечение образования смещений стремится к насыщению (см²) [⁴].

. (1.2)

Расчет дефектообразования в твердом теле по упругому механизму при облучении электронами не слишком больших энергий должен сводится к расчету образования первично-смещенных атомов, хотя в ряде работ обращается внимание на образование радиационных дефектов за счет возбуждения электронной подсистемы.

Рис. 3. Распределение первично-смещенных атомов в хроме по глубине поглотителя в зависимости от энергии электронов [Error: Reference source not found].

Рис. 4. Распределение первично-смещенных атомов по глубине поглотителя при облучении пучком электронов с энергией E=2.75 МэВ [Error: Reference source not found].