Г. С. БОГДАНОВ, И. А. ГЕРАСИМОВ, А. П. МЕЛЕХОВ, О. Б. АНАНЬИН, И. К. НОВИКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Масс-спектральный анализ продуктов взаимодействия интенсивного мягкого рентгеновского излучения с полимерами
В работе приводятся результаты экспериментов по регистрации выхода положительно заряженных частиц с поверхности образцов при облучении интенсивным мягким рентгеновским излучением. Для определения параметров вылетающих частиц используется времяпролетная методика. Полученные результаты позволяют предположить интенсивный выход ионов с энергией порядка 100 эВ.
Экспериментальная установка состоит из вакуумной, лазерной системы, источника мягкого рентгеновского излучения (МРИ) и анализатора. Для получения “чистого” МРИ лазерной плазмы используется концентратор [2], который “очищает” и фокусирует мягкое рентгеновское излучение лазерной плазмы на исследуемый образец. В вакуумной камере в точке фокусировки мягкого рентгеновского излучения стоит исследуемый образец на металлической подложке.
Параметры установки: Плотность потока лазерного излучения на поверхности мишени qлаз = 5·1011 Вт/см2, плотность потока МРИ на поверхности образца qмри = 5·104 Вт/см2 , длительность импульса МРИ ~ 20нс, диаметр пятна фокусировки концентратора МРИ на исследуемом образце d = 2 мм, спектр рентгеновского излучения лазерной плазмы при данных условиях квазинепрерывный с максимумом интенсивности около 80Å, давление остаточных газов P = 3·10-5 торр.
Использование в данной установке анализатора позволяет изучать ионные и нейтральные пучки, образующиеся при взаимодействии интенсивного МРИ с полимером. Схема анализатора представлена на рисунке 1.
Рис. 1
Поскольку длительность взаимодействия интенсивного МРИ с полимерами достаточно мала (20 нс), использование пролетной базы анализатора дает возможность определить скорость нейтральных и ионных компонент, а применение конденсатора, который отклоняет заряженные частицы на угол α, позволяет оценить массу и энергию заряженных частиц.
Временные сигналы с ВЭУ при облучении полимера CR-39 (полиалил-дигликоль-карбонат) соответствующие ионам Н+ (1 а. е. м.), Н2+ (2 а. е.м.), СН4+; О+ (16 а. е. м), С2Н6+ (30 а. е. м.), С3Н8+ (44 а. е. м.) показаны на рис. 2.
Из проведенных оценок, энергии ионов приблизительно одинаковы и составляют около 100 эВ. Как показал эксперимент, выход ионов имеет пороговый характер по плотности потока МРИ, поскольку при уменьшении мощности лазерного излучения в 2 раза и, соответственно, при уменьшении плотности потока МРИ ионы не регистрируются.
В ближайшее время планируется увеличить плотности потока МРИ и представить полученные результаты.
Список литературы
1. Davenas J., Thevenard P., Models of the hydrogen release from polymers under ion beam irradiation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 170–1
2. , , и др. Фокусировка и транспортировка рентгеновского излучения от лазерной плазмы. Письма в ЖТФ. Т.
