МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ

МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ТРУДЫ

XXI МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

«РАДИАЦИОННАЯ ФИЗИКА ТВЁРДОГО ТЕЛА»

(Севастополь, 22-27 августа 2011 г.) под редакцией заслуженного деятеля наук

и РФ, д.ф.-м.н., проф. Бондаренко Г.Г.

Том Москва - УДК 669.

ББК 22. Р ISBN 978-5-89671-013- Труды XXI Международной конференции «Радиационная физика твёрдого тела» (Севастополь, 22 – 27 августа 2011 г.), под редакцией заслуженного деятеля науки РФ, д.ф.-м.н., проф. Бондаренко Г.Г., М.:

ФГБНУ «НИИ ПМТ», 2011 г., в 2-х томах; том 1, 386 с.

В рамках совещания проводилась XV Международная школа молодых учёных «Радиационная физика твёрдого тела».

Редакционная коллегия:

д.ф.-м.н. Бондаренко Г.Г. (ответственный редактор), д.ф.-м.н. Кристя В.И., д.т.н. Прасицкий В.В., Мелкумян А.Б.

УДК 669.

ББК 22. © Издательство ФГБНУ «НИИ ПМТ», © Труды XXI Международной конISBN 978-5-89671-013- ференции «Радиационная физика твёрдого тела»

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

ПРОГРАММА-СОДЕРЖАНИЕ

Понедельник, 22 августа 9.00-13. Открытие конференции - Бондаренко Г.Г.

1 Якушин В.Л., Джумаев П.С., Польский В.И.,Емельянова О.В., Юрлова М.С., Аунг Тхурейн Хейн. «Влияние импульсной плазменной обработки на коррозионную стойкость низколегированных сталей» 2. Дидык А.Ю., Семина В.К. Witold Szteke, Andrzej Hofman, Ewa Hajewska, Jan Wasiak, Waldemar Beous. «Исследование нержавеющей стали 0Х18Н10Т, облученной тяжелыми ионами высоких энергий, методами фрактографического анализа и испытаний выдавливанием на миниатюрных образцах» 3. Ивченко В.А. «Особенности процессов модификации приповерхностного объема облученных чистых металлов в нанометровом диапазоне из прямых экспериментов на атомном уровне» 4. Соболев Н.А., Калядин А.Е., Шек Е.И. «Фотолюминесценция в кремнии, имплантированном ионами эрбия и кремния» 5. Маковийчук М.И. «Адсорбционно-десорбционная фликкершумовая спектроскопия ионно-имплантированного кремния» 6. Печенкин В.А., Чернов К.Г., Конобеев Ю.В., Аверин Л. В..

«Расчет спектров ПВА и повреждающей дозы в металлах при облучении в быстрых реакторах» 13.00-14.00 Перерыв.

14.00-17.00 Секция “Радиационная физика металлов” (заседание школы молодых ученых) 1. Василенко Р.Л., Бородин О.В., Брык В.В., Воеводин В.Н.

«Эволюция дислокационной структуры сплава Zr-1%Nb с повышенным содержания кислорода при ионном облучении»

2. Кальченко А.С., Брык В.В., Воеводин В.Н., Лазарев Н.П.

«Построение прогнозной карты распухания выгородки реактора ВВЭР-1000 на основе имитационных и реакторных данных»

3. Тухлиев З.К., Дидык А.Ю, Шарипов З.А. «МодифицированХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

ная модель термического пика для многослойных наноструктур при облучении тяжелыми ионами высоких энергий» 4. Быков П.В., Баянкин В.Я., Печина Е.А., Свиридова Т.А., Чердынцев В.В. «Влияние облучения ионами алюминия на изменение состава и структуры поверхностных слоев нержавеющей стали»

5. Красильников В.В., Прозорова М.С., Савотченко С.Е. «Мо- дель роста зерен в тонких пленках под воздействием облучения»

6. Москаленко Л.В., Селищев П.А. «Рост и растворение выде- лений второй фазы в бинарном сплаве под облучением»

7. Шипко Г.А., Степович М.А., Шипко М.Н. «О влиянии слабых импульсных магнитных полей на процессы упорядочения в прецизионных сплавах»

8. Молодцов В.Л., Печенкин В.А. «Расчет методом молекулярной динамики энергетических характеристик междоузельных атомов в сплавах Fe – Cr»

9. Чернова А.Д., Молодцов В.Л., Печенкин В.А. «Моделирова- ние радиационно-индуцированной сегрегации в Fe – Cr сплавах»

10. Чернова А.Д., Печенкин В.А. «Моделирование радиационно-индуцированной сегрегации в образцах Fe-Cr-Ni сплавов вдоль проективного пробега 7 МэВ ионов никеля»

11. Бондаренко Г.Г., Кристя В.И., Фишер М.Р. «Моделирование переноса электронов в слаботочном газовом разряде в смеси аргона с парами ртути»

12. Бабаев А.В., Демина Е.В., Прусакова М.Д.. Орлова Г.Д.

«Структурные изменения и механические свойства малоактивируемых аустенитных сталей, используемых в термоядерных ус- тановках»

13. Монахов И.С., Новоселова Е.Г., Смирнов И.С., Удовский А.Л. «Влияние легирования на структурные характеристики и 14. Овчинников С.В., Махинько Ф.Ф., Овчинников В.В., Повзнер А.А. «Анализ распределения флакса по сечению мощных ионных пучков большого сечения калориметрическим методом» ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Вторник, 23 августа 9.00-13.00 Секция “Радиационная физика неметаллических материалов” 1. Суржиков А.П., Притулов А.М., Лысенко Е.Н., Васендина Е.А., Соколовский А.Н., Власов В.А. «Исследование фазовой однородности магнитомягких ферритов ДТГ(М) методом»

2. Лысенко Е.Н., Малышев А.В., Притулов А.М., Суржиков А.П. «Исследование влияния механоактивации исходных реагентов на синтез пентаферрита лития»

3. Ивлев Г.Д., Гацкевич Е.И., Малевич В.Л., Двуреченский А.В., Зиновьев В.А. «Температура плавления нанокластеров Ge в Si при наносекундном лазерном воздействии»

4. Гацкевич Е.И., Ивлев Г.Д.,Байдуллаева А., Бойко Н.И., Власенко А.И. «Наноструктурирование поверхности кристаллов А2В6 импульсным лазерным излучением»

5. Эфрос Б.М., Тысченко И.Е., Шалаев Р.В., Мисюк А., Ивченко В.А. «Фотолюминесценция имплантированной системы на основе кремния после отжига в условиях гидростатических давлений»

6. Азаренков Н.А., Кириченко В.Г. Коваленко О.В. «Влияние протонного облучения на поверхность феррит-гранатов»

7. Урбанович А.И., Жвавый С.П. «Динамика процессов плавления и кристаллизации, инициируемых в арсениде галлия и антимониде галлия наносекундным излучением рубинового лазера»

8. Онанко А.П., Онанко Ю.А. «Влияние облучения, ультразвука на неупругие характеристики Si + SiO2» 9. Крючков С.В., Кухарь Е.И., Золотых М.Н. «Влияние постоянного электрического поля на эффект увлечения в сверхрешетке на основе графена» 11. Королев А.А., Козлов С.А., Штумпф С.А. «Математическое моделирование генерации субфемтосекундных импульсов сильным лазерным полем в диэлектрической среде» ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

13.00-14.00 Перерыв.

14.00-17.00 Секция “Радиационная физика неметаллических материалов” (заседание школы молодых ученых) 1. Михайлов А.Н., Костюк А.Б., Королев Д.С., Жаворонков И.Ю., Чугров И.А., Белов А.И., Ершов А.В., Тетельбаум Д.И.

«Ионное внедрение золота в однослойные и многослойные оксидные структуры с нанокристаллами кремния»

2. Конакова Р.В., Макара А.В., Тоцкий И.Н., Шинкаренко В.В. «Влияние микроволнового излучения на композитные материалы на основе диборида титана» 3. Поляков А.Н., Noltemeyer M., Hempel T, Christen J., двумерной диффузии экситонов в широкозонных 4. Демчишин А.Б., Селищев П.А. «Фрактальная структура перекрывающихся треков и зависимость параметров перколяции от распределения треков по глубине образца»

5. Миникаев Л.Р., Тангишев Р.Р., Куприянова Т.А., Филиппов М.Н., Степович М.А. «Оценка пробега киловольтных электронов в диэлектрической мишени с проводящим покрытием в условиях накопления объемного заряда»

6. Бондаренко Г.Г., Кокин М.А., Якункин М.М., Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Любимов Д.Ю. «Влияние тепловой проводимости границы раздела в системе пленка-подложка на спектральные характеристики термоволновых колебаний»

7. Федосов С.А., Лунёв С.В., Захарчук Д.А., Коваль Ю.В., Ящинский Л.В. «Расчет константы деформационного потенциала d в -облученном n Si » 8. Демидов В.А., Ерискин А.А., Самохина М.С., Гайдар А.И., Бедняков С.А., Зайцев С.В., Новиков Л. С., Черник В.Н. «Повышение устойчивости полимерных материалов к разрушающему воздействию потока атомарного кислорода»

9. Востриков А.В., Борисов Н.И. «Новый алгоритм построения макромоделей на основе методов Эйлера» ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

10. Грач Е.П., Лаценова А.Р., Якубов Э.С. «Толщинная зависимость подвижности носителей заряда в молекулярно допированных полимерах»

Среда, 24 августа 9.00-13.00 Секция “Радиационная физика металлов” 1. ОвчинниковВ.В., Гущина Н.В., Филиппов А.В., Кайгородова Л.И. «Исследование микроструктуры холоднодеформированного сплава Д16 после ионно-лучевой обработки 2. Камышанченко Н.В., Беленко В.А., Гальцев А.В., Дурыхин М.И., Печерина О.А., Неклюдов И.М., Борц Б.В. «Дефектная структура деформированной чистой и микролегированной иттрием вакуумно-индукционной плавки меди после механикотермической обработки» 3. Дидык А.Ю. «Перераспределение имплантированного дейтерия и водорода в Ni-фольгах при воздействии высокотемпературной плазмы» 4. Семина В.К., Савин В.В. «Облучение тяжелыми ионами как 5. Калин Б.А., Польский В.И., Якушин В.Л., Джумаев П.С., Севрюков О.Н., Сучков А.Н., Федотов В.Т., Емельянова О.В.

«Исследование эрозии и термостойкости вольфрама и его паяных соединений с бронзой при воздействии потоками импульс- ной дейтериевой плазмы»

6. Бинюкова С.Ю., Чернов И.И., Калин Б.А., Стальцов М.С.

«Влияние дозы и температуры облучения ионами гелия на рас- пухание конструкционных сталей»

7. Аленина М.В., Колотов В.П. «Влияние трансмутационных превращений азота при облучении нитрида урана нейтронами различного энергетического распределения на фазовую устойчивость топлива»

8. Искаков Б.М.. «Концентрационные максимумы точечных дефектов в облученных металлах»

9. Кулешов А.К., Солдатенко Е.А., Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф., Тересов А.Д., Колубаева Ю.А. «Структурно-фазовые изменения в поверхностных слоях твердого сплава Т15К6 при воздействии ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

высокоинтенсивными сильноточными электронными пучками» 10. Кулешов А.К., Солдатенко Е.А., Асташинский В.М., Кузьмицкий А.М. «Структура и микротвердость твердого сплава Т15К6 с покрытиями Mo, Mo-N, Cr-Mo-N, Mo-N/Ni после воз- действия компрессионными плазменными потоками»

11. Черенда Н.Н., Чумак В.А., Асташинский В.М., Кузьмицкий А.М. «Структура и механические свойства стали Р18, легированной атомами меди при плазменном воздействии» 12. Черенда Н.Н., Шиманский В.И., Асташинский В.М., Кузьмицкий А.М. «Фазовый состав и механические свойства системы «цирконий/титан», подвергнутой воздействию компрессионных плазменных потоков» 13.00-14.00 Перерыв.

14.00-17.00 Секция «Физические основы радиационной технологии» (заседание школы молодых учёных) 1. Ершов П.А., Майский А.И., Мильграм А.А., Бедин С.А., Фатиянц А.Х., Загорский Д.Л. «Получение полимерных матриц с 2. Беляев А.Е., Болтовец Н.С., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Саченко А.В., Шеремет В.Н., Виноградов А.О. «Влияние кратковременного микроволнового облучения на температурную зависимость удельного контактного сопротивления омических кон- тактов Au-Ti-Pd2Si-n+Si»

3. Колокольцев В.Н., Михайлов Б.П., Иванов Л.И., Боровицкая И.В., Никулин В.Я., Бондаренко Г.Г., Дорофеев Я.А. «Воздействие импульсной плазмы на критические параметры многожиль- ной ленты Ag/Bi2223»

4. Ехменина И. В., Шешин Е. П.,Чадаев Н. Н. «Ультрафиолетовая катодолюминесценция в режимах постоянного и переменно- го тока»

5. Михеев Н.Н., Степович М.А., Широкова Е.В. «Новый способ расчета поправки на поглощение в рентгеноспектральном 6. Андреев B.В., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А.,Михальков А.М., Коротков С.И. «Повышение инжекционной и радиационной стойкости МДП-приборов и интегральных микросхем» ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

7. Андреев Д.В., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А., Васютин М.С. «Исследование ионизирующих излучений сенсорами на 8. Петров В.С., Бондаренко Г.Г., Гайдар А.И., Монахов И.С.

«Титан-палладиевый геттер для лазерных гироскопов» 9. Чирская Н.П., Воронина Е.Н., Милеев В.Н., Новиков Л.С., Синолиц В.В. «Математическое моделирование свойств неоднородных структур для систем радиационной защиты» 10. Якубов Э. С., Нерето М.О. «Метод оценки адсорбционного 11. Белик Г.А., Доронин А.Н., Марченков К.В. «Новая концепция защиты космических аппаратов от эффектов электризации» 12. Коновалов И.И., Митюрев К.В., Попов В.В., Ганина С.М.

«Влияние изменения геометрии твэлов, облученных в реакторе БН-600, на их ресурс при повышенных выгораниях»

Четверг, 25 августа 9.00-13.00 Секция “Физические основы радиационной технологии” 1. Анищик В.М., Валько Н.Г., Поляк Н.И., Алесчик И.И.

«Влияние отжига на структуру Zn-Ni покрытий, осажденных из слабокислого электролита в поле рентгеновского излучения» 2. Углов В.В., Русальский Д.П., Ласковнев А.П., Волочко А.Т., Марков Г.В., Ефремов А.А. «Структура и фазовый состав ионноплазменных покрытий Al-Si-N»

3. Гынгазов С.А., Франгульян Т.С., Гореев А.К., Климов А.С.

«Спекание циркониевой керамики пучком низкоэнергетических 4. Асташинский В.М., Дорошевич И.Л., Квасов Н.Т., Петухов Ю.А., Пунько А.В., Углов В.В. «Фазовые переходы в компрессионной плазме и формирование кластеров различных уровней» 5. Валько Н.Г., Алесчик И.И. «Определение оптимальных режимов облучения при электроосаждении Zn-Ni покрытий тре- буемой толщины»

6. Голубев О.Л., Логинов М.В. «Бинарные и тройные тугоплавкие соединения как эмиттеры полевых источников ионов»

7. Купленников Э.Л., Довбня А.Н., Цымбал В.А., Кандыбей С.С., Красильников В.В. «Оценка выхода 99mТс на нейтронном ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

8. Толкачева Е. А., Мурин Л. И. «Радиационно-ускоренное формирование кислородных тримеров в кремнии»

9. Градобоев А.В., Карлова Г. Ф. «Радиационная стойкость эпитаксиадьных датчиков магнитной индукции на основе арсенида галлия»

10. Смирнов В.Н., Паршуков Л.И., Бушмелев И.С, Ващенко М.Л. «Способ сварки длинномерных металлических конструкций»

13.00-14.00 Перерыв.

14.00-17.00 Секция “Радиационная физика неметаллических материалов»

1. Гусаков В. Е. «Теоретический анализ особенностей диффузии в кристаллах твердых растворов Si1-xGex»

2. Ящинский Л.В., Федосов С.А., Коваль Ю.В., Захарчук Д.А., Коваль Л.В., Мирончук Г.Л. «Особенности проводимости облученного антимонида кадмия»

3. Ластовский С.Б., Markevich V.P., Мурин Л.И., Карась В.И., Abrosimov N.V. «Трансформация электрически активных радиационных дефектов в сплавах Si1-XGeX n-типа, облученных быстрыми электронами при 80 К»

4. Бондаренко Г.Г., Шагаев В.В. «Кристаллографические особенности ферромагнитного резонанса в планарных ферритах»

6. Макаренко Л. Ф., Коршунов Ф.П., Ластовский С. Б., Мурин Л.И. «Закономерности образования радиационных дефектов, связанных с междоузельным углеродом в облученных кремниевых структурах»

7. Абдукадырова И.Х. «Спектроскопическое исследование динамики решетки различных срезов облученного нейтронами кварца»

8. Глазов С.Ю., Крючков С.В., Кубракова Е.С. «Численное исследование коллективных и одночастичных возбуждений в двумерном электронном газе со сверхструктурой в условиях штарковского квантования»

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Пятница, 26 августа 9.00-13.00 Секция «Физические основы радиационной технологии»

1. Марченко И.Г., Жданович Н.Е. «Развитие технологии электронного облучения для управления быстродействием полупроводниковых структур силовой электроники»

2. Марченко И.Г. «Радиационная технология отбора полупроводниковых приборов для космической электроники»

3. Кабышев А.В., Конусов Ф.В., Ложников С.Н., Ремнев Г.Е.

«Ионный абляционный синтез пленок арсенидагаллия на кремниевой подложке»

4. Колокольцев В.Н., Боровицкая И.В., Иванов Л.И., Никулин В.Я., Ляховицкий М.М., Парамонова В.В. «Электрофизические свойства электрических контактов медь-вольфрам, полученных на установке плазменный фокус»

5. Барковская М.М., Ходасевич В.В. «Высокотемпературное окисление покрытий на основе системы Ti-Cr-N»

6. Черенда Н.Н., Русальский Д.П., Квасницкий В.В., Квасницкий В.Ф., Асташинский В.М., Кузьмицкий А.М. «Фазовый и элементный состав сплава никеля, легированного атомами циркония под действием комперессионных плазменных потоков»

7. Ермеков Г.А., Паничкин А.В., Сукуров Б.М., Заборцев С.П.

«Исследование структурных особенностей и адгезионных 8. Бондаренко Е.В., Шаблыгин М.В. «Радиационностимулированное образование самоорганизующихся структур 10. Казючиц Н.М., Наумчик Е.В., Русецкий М.С., Шуленков А.С., Хрунов В.С., Кукушкин В.М., Мартынов С.С., Тузов Ю.В., Гацкевич Г.В., Кандыбович Д.С. «Детектор для дозиметрии гамма-излучения на основе синтетического алмаза» ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

13.00-14.00 Перерыв.

14.00-17.00 Секция «Радиационная физика металлов»

1. Сархадов И., Дидык А.Ю., Пузынин И.В. «Ударные волны в конденсированных средах и их описание с использованием гидродинамических уравнений»

2. Боровицкая И.В., Дидык А.Ю., Семина В.К., Witold Szteke, Andrzej Hofman, Ewa Hajewska, Jan Wasiak, Waldemar Beous, 3. Боровицкая И.В., Данелян Л.С., Затекин В.В., Иванов Л.И., Коршунов С.Н., Куликаускас В.С., Ляховицкий М.М., Мансурова А.Н., Парамонова В.В. «Изменение поверхностных свойств ванадия и его сплавов при облучении ионами аргона» 4. Черенда Н.Н., Бибик Н.В., Асташинский В.М., Кузьмицкий А.М. «Диспергирование структуры эвтектического силумина под воздействием компрессионных плазменных потоков»

5. Графутин В.И., Прокопьев Е.П., Илюхина О.В., Мясищева Г.Г., Тимошенков С.П., Фунтиков Ю.В., Хмелевский Н.О.

«Определениe размеров и концентраций нанообъектов в облученных металлах и сплавах методом позитронной аннигиляционной спектроскопии»

6. Искаков Б.М., Бакранова Д.И. «Параметры потенциала Морзе ОЦК металлов»

7. Бондаренко Г.Г., Якункин М.М., Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Любимов Д.Ю. «Влияние электронного распада металлических продуктов деления на химический и фазовый составы облученного быстрыми нейтронами уран-плутониевого топлива, содержащего трансурановые элементы»

8. Демина Е.В., Прусакова М.Д., Орлова Г.Д. «Коррозионное поведение малоактивируемых аустенитных сталей типа Fe Cr-20 Mn-W в дезактивирующих растворах»

9. Абдукадырова И.Х. «Об устойчивости резонансных частот изгибных колебаний алюминиевого сплава»

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Суббота, 27 августа 9.00-13. 1. Коршунов Ф.П., Марченко И.Г., Жданович Н.Е. «Исследование радиационных эффектов в Mo/n-Si-структурах с барьером Шоттки»

2. Никифоров Д.К., Коржавый А.П., Никифоров К.Г., Бондаренко Г.Г. «Физические процессы в наноструктурах Al–AlN, инициируемые ионной бомбардировкой»

3. Новиков Л.С., Милеев В.Н., Маклецов А.А., Синолиц В.В.

«Роль проводимости материалов в электризации космических аппаратов»

4. Углов В.В., Квасов Н.Т., Пунько А.В., Петухов Ю.А., Асташинский В.М. «Массоперенос в приповерхностных слоях системы «покрытие-подложка» при воздействии компрессионных плазменных потоков»

13.00-14.00 Перерыв.

14.00-15.00 Обсуждение докладов.

15.00-15.30 Общая дискуссия.

15.30-16.00 Закрытие конференции.

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ В СЛАБОТОЧНОМ

ГАЗОВОМ РАЗРЯДЕ В СМЕСИ АРГОНА С ПАРАМИ РТУТИ

Бондаренко Г.Г.1, Кристя В.И.2, Фишер М.Р. ФГБНУ «Научно-ииследовательский институт перспективных материалов и технологий», 115054, Москва, ул. Малая Пионерская, 12, email: [email protected] Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана, ул. Баженова, 2, Калуга, 248000, e-mail:

В ртутных осветительных лампах в качестве рабочей среды используется смесь аргона с парами ртути, причем потенциал возбуждения атома аргона на метастабильный уровень превосходит потенциал ионизации атома ртути. При протекании тока в такой смеси, кроме прямой ионизации атомов газов электронами, происходит также образование метастабилей аргона с последующей ионизацией атомов ртути при столкновениях с ними (реакция Пеннинга [1,2]). Это приводит к существенному снижению напряжения пробоя межэлектродного промежутка (т.е. напряжения зажигания разряда), уменьшению энергий ионов, бомбардирующих катод лампы на этапе зажигания, и к увеличению её долговечности. При моделировании этого явления необходимо рассчитывать перенос электронов вдоль разрядного промежутка, а также их энергетический спектр в его различных точках.

В данной работе описана методика расчета движения электронов в разрядном промежутке с учетом различных типов их столкновений с атомами рабочей смеси, основанная на использовании метода МонтеКарло. Проведено моделирование движения электронов в межэлектродном промежутке разряда в смеси аргон–ртуть, найдена их функция распределения по энергиям и вычислен ионизационный коэффициент и дрейфовая скорость электронов как функция напряженности электрического поля.

Расчеты выполнялись для заполненного смесью аргона с парами ртути разрядного промежутка длины d между плоскими катодом и анодом на начальной стадии развития разряда, когда его ток мал и объемный заряд не оказывает влияния на электрическое поле, создаваемое приложенным к электродам напряжением U. При этом ось z цилиндрической системы координат считалась направленной от катода к аноду перпендикулярно к их поверхностям.

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Электроны, двигаясь в межэлектродном промежутке разряда, сталкиваются с атомами аргона и ртути, а между столкновениями ускоряются электрическим полем E = U / d, причем расстояния, проходимые электроном между столкновениями, тип и характеристики столкновений имеют вероятностный характер. Поэтому для их описания необходимо применять статистические методы, одним из которых является метод Монте-Карло.

При его использовании расчет траекторий электронов, эмиттируемых катодом (первичные электроны, их начальная энергия принималась равной 4 эВ, а угловое распределение – изотропным [3]), производится последовательно на каждом временном шаге t, величина которого выбирается достаточно малой, чтобы выполнялось условие где z = z z0 r = r r0 – расстояния, проходимые электроном за время t в осевом и радиальном направлении соответственно, e – средняя длина пробега электрона между столкновениями с атомами газа.

Движение электрона на шаге t описывается уравнениями где vz 0, vr 0 и vz, vr – скорости электрона в осевом и радиальном направлении в начале и в конце интервала t, e и me – величина заряда и масса электрона.

Вероятность столкновения электрона с атомом газа при прохождении им расстояния s определяется выражением причем где tot ( ) – полное сечение столкновения электрона с энергией с атомом газовой смеси, Nl – концентрация атомов газа, индекс l определяет вид газа, с атомом которого сталкивается электрон ( l =1 – для аргона, l =2 – для паров ртути), N = N1 + N 2, а индекс j принимает значения от 1 до 4, соответствующие различным типам ион-атомного взаимодействия, сечения которых равны jl ( ) (1 – упругое столкновеХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

ние, 2 – ионизация, 3 – возбуждение на метастабильный уровень, 4 – возбуждение на резонансный уровень).

Чтобы определить, произойдет ли столкновение электрона с атомом на участке траектории s, генерируется случайное число R1 в интервале от 0 до 1 и сравнивается с P. Если оно меньше P, то на отрезке траектории s происходит электрон-атомное столкновение, а вероятности каждого из типов столкновений находятся из соотношения Pjl = 1. Затем интервал [0, 1] делится на части, длина котопричем рых соответствует этим вероятностям, генерируется еще одно случайное число R2 в интервале от 0 до 1 и номер части интервала, в которую попадает это число, определяет тип происходящего столкновения.

Рис. 1. Геометрия столкновения электрона с атомом газа.

Угол рассеяния (которое предполагается изотропным), азимутальный угол и угол между вектором скорости электрона и осью z (Рис. 1) после столкновения электрона с атомом газа определяются путем генерации двух случайных чисел R3 и R4 по формулам Анизотропность же рассеяния электронов при упругих столкновениях с атомами газов учитывается путем использования вместо полного сечения упругого столкновения сечения передачи момента [4].

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

При упругом столкновении электрона с атомом газа его энергия после столкновения определяется из соотношения [3] где M l – масса атома газа.

При ионизации атома газа электроном образуется ион и вторичный электрон. Энергия электрона до столкновения за вычетом энергии ионизации атома делится между первичным и вторичным электронами путем генерации случайного числа R5 в соответствии с формулами [4] где 1 и 2 – энергии первичного и вторичного электронов после столкновения, ( i )l – энергия ионизации атома газа, = 15 эВ.

При возбуждении электроном атома газа на метастабильный или резонансный уровень новая энергия электрона 1 определяется выражением [5] где ( e )l – энергия возбуждения атома на соответствующий уровень.

С помощью соотношений (2)–(8) траектория эмиттированного с катода электрона рассчитывается до достижения им анода или до его возвращения на катод. Движение вторичных электронов, образующихся при ионизации атомов газов, а также возникающих в результате столкновений тяжелых частиц, моделируется аналогичным образом.

В процессе расчета траекторий электронов в межэлектродном промежутке формируется функция их распределения по скоростям f e ( z, v, vz ) в каждом из n интервалов длиной z = d n, на которые разбивается межэлектродный промежуток [6], причем j0 – плотность разрядного тока, – коэффициент ионногде электронной эмиссии катода, m0 – число первичных электронов, v и vz – шаги разбиения диапазонов изменения полной скорости и её ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Количество частиц k - типа, образующихся в единицу времени в единице объема при столкновениях электронов с частицами p - типа, определяется по формуле где N pl – концентрация частиц p - типа газа с номером l, индекс k принимает значения a, e, r, соответствующие атомарным ионам, метастабилям и резонансно возбужденным атомам, индекс p – значения g и e, соответствующие невозбужденным и метастабильным атомам, kl ( v ) – сечение соответствующего столкновения, а суммироp вание осуществляется по всему интервалу изменения v и vz.

После этого моделируется кинетика ионов и атомов обоих газов в разрядном промежутке на основе уравнений их переноса [7] и определяется количество ne ( zi ) электронов, образующихся или исчезающих в единице объема в единицу времени при межчастичных взаимодействиях, а также находится соответствующее количество вторичных электронов, которое необходимо добавить в каждый интервал z при моделировании кинетики электронов Затем снова производится моделирование функции распределения электронов по скоростям с учетом вторичных электронов и рассчитывается перенос ионов и метастабилей. Такой цикл повторяется, пока относительная разность значений величин, вычисленных в двух последовательных итерациях, станет достаточно малой.

После этого вычисляется ионизационный коэффициент, характеризующий интенсивность процесса ионизации газа электронами [8] и дрейфовая скорость vd электронов ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Рис. 2. Зависимость дрейфовой скорости электронов в аргоне от напряженности электрического поля: линия – расчет, точки – экспериментальные значения [9].

Рис. 3. Зависимость дрейфовой скорости электронов в парах ртути от напряженности электрического поля: линия – расчет, точки – экспериментальные значения [10].

ХХI Международная конференция «Радиационная физика твердого тела»

Полученные зависимости ионизационного коэффициента и дрейфовой скорости электронов в чистых аргоне и парах ртути от напряженности электрического поля (Рис. 2, 3) хорошо согласуются с экспериментальными данными, что подтверждает применимость предложенной модели для изучения процесса протекания электрического тока в смеси аргона и ртути.

ЛИТЕРАТУРА

1. Уэймаус Д. Газоразрядные лампы. М.: Энергия, 1977. 344 с.

Энергоатомиздат, 1991. 720 с.

3. Bogaerts A., Straaten M., Gijbels R. // Spectrochimica Acta B. 1995.

4. Fiala A., Pitchford L. C., Boeuf J. P. // Phys. Rev. E. 1994. V. 49, 5. Bogaerts A., Gijbels R. // J. Appl. Phys. 1999. V. 86, № 8. P. 4124– 6. Boeuf J. P., Marode E. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1982. V. 15, № 11.

7. Кристя В.И., Фишер М.Р. // Изв. РАН. Сер. физ., 2010, Т.74, №2, 8. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М. : Наука, 1987. 592 с.

9. Zissis G., Benetruy P., Bernat I. // Phys. Rev. A. 1992. V. 45, № 2.

10. Rockwood S. D. // Phys. Rev. A. 1973. V. 8, № 5. P. 2348–2358.

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение 115054, Москва, ул. М.Пионерская, д. 12, тел/факс (499)235-57-13, (499)235-36-56, Отдел оперативной полиграфии Московского государственного