Coefficients of light-ion reflection from a solid surface

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An analytical theory of the reflection of light ions from solids is presented. The theory is based on the method of solving the elastic scattering problem (the Oswald–Kasper–Gauckler method), successfully tested in the theory of electron scattering. The solution of a boundary value problem for light ion reflection from solids based on the invariant imbedding method is constructed. Particle interaction with amorphous and polycrystalline samples is considered. Analytical formulas for calculating the integral reflection coefficients of particles and energy are obtained. It is shown that an analytical solution can be obtained only within the framework of a small-angle approximation. Obtained analytical solutions are based on the path length distribution function taking into account the maximum residual range. It was shown that within the framework of an analytical theory the reflection coefficients are determined by two dimensionless parameters — the ratio of the residual range to the transport path length and the screening parameter. The results of theoretical consideration are compared with the data of computer simulation. Numerical calculations are performed for the case of reflection of protons with initial energy E0 = 1–10 keV from Be, C, Cu and W targets for different scattering geometries. The results of the calculated integral reflection coefficients of particles and energy show the satisfactory agreement between analytics and computer simulation.

About the authors

V. P. Afanas’ev

National Research University “MPEI”

Author for correspondence.
Email: v.af@mail.ru
Russian Federation, Moscow

L. G. Lobanova

National Research University “MPEI”

Email: lida.lobanova.2017@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. I. Shulga

Lomonosov Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Email: vish008@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Машкова Е.С., Молчанов В.А. Применение рассеяния ионов для анализа твердых тел. М.: Энергоатомиздат, 1995. 174 с.
  2. Булгадарян Д.Г., Синельников Д.Н., Ефимов Н.Е., Курнаев В.А. // Известия РАН. Серия физическая. 2020. Т. 84. № 6. С. 903. https://www.doi.org/10.31857/S036767652006006X
  3. Bulgadaryan D., Kolodko D., Kurnaev V., Sinelnikov D. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 748. № 1. P. 012016. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/748/1/012016
  4. Курнаев В.А., Машкова Е.С., Молчанов В.А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела. М.: Энергоатомиздат, 1985. 192 с.
  5. Mashkova E.S., Molchanov V.A. Medium energy ion reflection from solids. Amsterdam: North-Holland, 1985. 444 p.
  6. Калашников Н.П., Ремизович В.С., Рязанов М.И. Столкновения быстрых заряженных частиц в твердых телах. М.: Атомиздат, 1980. 272 с.
  7. Рязанов М.И., Тилинин И.С. Исследование поверхности по обратному рассеянию частиц. М.: Энергоатомиздат, 1985. 150 c.
  8. Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела. М.: Мир, 1995. 319 c.
  9. Markin S.N., Primetzhofer D., Spitz M., Bauer P. // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. № 20. P. 205105. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.80.205105
  10. Salvat-Pujol F., Werner W.S.M. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. № 19. P. 195416. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.83.195416
  11. Afanas’ev V.P., Efremenko D.S., Kaplya P.S. // J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 2016. V. 210. P. 16. https://www.doi.org/10.1016/j.elspec.2016.04.006
  12. Афанасьев В.П., Лобанова Л.Г., Шульга В.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 1. С. 86. https://www.doi.org/10.31857/S102809602301003X
  13. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968. 344 с.
  14. Shulga V.I. // Radiat. Eff. 1984. V. 82. P. 169. https://www.doi.org/10.1080/00337578408215770
  15. Shulga V.I., Eckstein W. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1998. V. 145. № 4. P. 492. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00626-0
  16. Ziegler J.F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1998. V. 136–138. P. 141. https://www.doi.org/10.1016/S0168-583X(97)00664-2 http://www.srim.org
  17. Koborov N. N., Kurnaev V. A., Telkovsky V. G., Zhabrev G. I. // Radiat Eff. Defects Solids. 1983. V. 69. № 1–2. P. 135. https://www.doi.org/10.1080/00337578308221731
  18. Tabata T., Ito R., Itikawa Y., Itoh N., Morita K. // Atomic Data Nucl. Data Tables. 1983. V. 28. № 3. P. 493. https://www.doi.org/10.1016/0092-640X(83)90004-9
  19. Фирсов О.Б. // ЖЭТФ. 1958. Т. 34. С. 447.
  20. Berger M.J., Coursey J.S., Zucker M.A., Chang J. // NIST Standard Reference Database 124. Last Update to Data Content: July 2017. NISTIR 4999. https://www.doi.org/10.18434/T4NC7P

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».