WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

С ростом толщины мишени, как показано в следующем Следует уточнить, как интерпретируются измеряемые разделе, происходит изменение формы спектра, в частноуглы рассеяния при разных геометриях измерений. При сти, возрастает относительная доля периферийных облатак называемой ”точечной” геометрии измерений детекстей ПУР ( ПШПВ). Для описания этого процесса тор с бесконечно малыми размерами x, y, смещаемый удобно использовать величину, равную относительной вдоль вертикальной оси y, регистрирует рассеянные в доле ”ядра пучка”, мишени ионы пучка также с бесконечно малыми поперечными размерами под углом, имеющим горизонWi(t) =S( 1/2 )/S(max), (4) тальную и вертикальную составляющие x и y соответственно, причем y равен углу смещения детектора где S() — площадь спектра в пределах от -/2 до относительно траектории нерассеянных частиц, а x +/2; t — толщина мишени; величина 1/2 равна 6 Журнал технической физики, 2000, том 70, вып. 84 Г.Д. Ведьманов, Ю.Г. Лазарев, В.И. Радченко Таблица 1. Характерные углы рассеяния частиц водорода в мишени COЭнергия, Mev Для процесса (-1, 0) Стандартное отклонение для процесса, µrad tmax, 1014/cmПШПВ, µrad max, µrad (-1, 0) (0, 1) (-1, 1) 0.6 49.4 286 56.5 19.1.15 36.4 117 22.2 32.1.67 28.0 101 18.3 91.4 185.5 44.5.15 20.0 63 11.3 24.5 30.9 110.7.0 15.6 65 9.9 19.8 25.9 141.10.4 12.6 43 7.0 20.6 195.15.0 9.6 30 5.0 20.5 21.3 262. измерено при t tmax.

Экспериментальные результаты, Таблица 2. Характерные углы рассеяния ионов H- с потерей обсуждение электрона в различных мишенях На рис. 2 показаны типичные ПУР пучка исходных ионов H-, атомов водорода и протонов, образовавшихся Энергия, Стандартное отклонение для мишени, µrad в процессах отрыва одного и двух электронов в COмишени. Толщина мишени близка режиму однократных MeV H2 He O2 CO2 Ar Kr Xe столкновений в процессах типа (-1, 0) и (-1, 1). Изме0.6 57.6 56.рения ПУР выполнены для постоянного числа частиц, 1.15 21.9 23.1 22.принимаемых детектором в каждой точке показанных 1.67 18.1 19.7 18.9 18.3 19.1 17.9 19.1 профилей. Результаты на рис. 2–5 получены при рассея5.15 11.3 нии ионов H- с энергией частиц 10.4 MeV.

7.0 9.9 На рис. 3 приведены примеры ПУР атомов водорода, образовавшихся при потере электрона ионами H- в 10.4 7.1 7.0 7.2 7.0 7.СO2 мишени различной толщины. В качестве масштаба 15.0 5.1 5.толщины мишени удобно использовать величину tmax ПШПВ для мишени, µrad определяемую отдельно для каждой мишени и для каждого значения энергии. В процессе нейтрализации ионов H2 He O2 CO2 Ar Kr Xe H- относительная доля 0(t) атомов водорода достигает 0.6 57.2 49.максимума при t = tmax и затем плавно убывает [8].

1.15 33.8 35.6 36.Значения tmax для CO2 мишени приведены в табл. 1, для 1.67 27.6 29.8 28.0 28.0 29.4 27.4 28.4 других мишеней — в [8].

5.15 19.7.0 15.10.4 13.2 13.8 13.4 12.6 14.15.0 10.2 9. измерено при t tmax.

значению 1/2, усредненному, как и в случае max, по всем спектрам, относящимся к одной энергии пучка; i — заряд частиц.

Обработанные экспериментальные значения характерных углов рассеяния сведены в табл. 1 и 2. Указанные в них значения получены путем экстраполяции данных Рис. 2. ПУР частиц водорода с энергией 10.4 MeV при к ”нулевой” толщине мишени; в ряде случаев измерения рассеянии ионов H- без изменения заряда (1-, 1-), с потерей проведены только при толщине мишени, близкой к tmax одного электрона (1-, 0) и двух электронов (1-, 1): 1 — (см. следующий раздел). По нашим оценкам, при этом (1-, 1-), остаточный газ, монитор 104 отсчетов; 2 — (1-, 0) стандартное отклонение возрастает на 15–20% по срав- CO2 — мишень, t/Tmax = 0.09, монитор 104; 3 — (1-, 1), нению с t = 0. CO2 — мишень, t/Tmax = 0.003, монитор 3 · 104.

Журнал технической физики, 2000, том 70, вып. Угловые характеристики процессов потери электронов отрицательными ионами и атомами... на стадии атома существенно возрастает, что приводит к формированию своеобразного пьедестала в наблюдаемом ПУР. Дальнейшее увеличение t > tmax дает постепенное уменьшение узкоугловой части ПУР за счет роста кратности процесса рассеяния (0, 0), а угловой размер ПУР увеличивается.

Изменение сорта частиц нейтрализующей мишени приводит не только к получению различной доли max атомов водорода в пучке [8], но и к изменению формы ПУР. Переход к более тяжелой мишени сопровождается увеличением отношения сечений (0, 0)/(-1, 0) и соответствующим увеличением доли пьедестала в наблюдаемом ПУР при t = tmax; Для водородной мишени этот пьедестал минимален, что находит отражение в меньших, Рис. 3. ПУР атомов H0, образованных при рассеянии ионов чем в других мишенях, значениях характерных углов H- с энергией 10.4 MeV в CO2 — мишени толщиной t/Tmax:

рассеяния.

1 — 0.09, 2 —0.4, 3 — 0.9; монитор 104 отсчетов.

Из приведенных в табл. 1 и на рис. 6 данных для рассеяния ионов H- в CO2 с потерей электрона видно, что и для ПШПВ 1/2, и для стандартного отклонения, На рис. 4 и 5 показана зависимость угловых харакесли их экстраполировать на нулевую толщину мишени, теристик (t) — стандартного отклонения и Wi(t) — доли ядра пучка от толщины различных мишеней. Погрешность определения значений этих характеристик равна 5... 7%. Анализ данных приводит к выводу, что при одной и той же энергии налетающих частиц углы однократного рассеяния (в пределе t 0) в пределах точности измерений для всех исследованных мишеней одинаковы, поэтому в табл. 1 приведены данные только для одной мишени (CO2). В области толщин t tmax наблюдаются линейный рост (t) со скоростью, примерно одинаковой для всех мишеней, кроме H2, и аналогичное уменьшение Wi(t).

Отмеченное поведение ПУР является следствием того, что сечения процессов рассеяния без изменения заряда (-1, -1) и (0, 0), сопутствующих нейтрализации ионов Рис. 4. Cтационарное отклонение ПУР атомов H0, образованH-, сопоставимы по величине с сечением отрыва элекных при рассеянии ионов H- с энергией 10.4 MeV в 1 —H2, трона (-1, 0) [6], а характерные углы (ПШПВ 1/2) 2 —O2 и 3 —CO2 мишенях в зависимости от толщины мишеэтих процессов, например для H, H2 и He мишеней ни; линии — результат аппроксимации линейной функцией с в области энергии E = 0.5... 15 MeV, находятся в определением коэффициентов по месту наименьших квадратов.

известном [4,6,7] соотношении (-1,0) (0,0) (-1,1) > 1/2. (5) 1/2 1/По мере увеличения t возрастает доля атомов водорода, испытавших рассеяние не только в процессе перехода (-1, 0), но и в некоторой последовательности соударений (-1, -1), (-1, 0), (0, 0) и, как следствие, отклонившихся на большие углы. Результирующее ПУР атомов водорода представляет собой изменяющуюся от t суперпозицию нескольких распределений с различными комбинациями процессов рассеяния без изменения заряда, дополняющих основной переход с отрывом электрона, Рис. 5. Относительная доля центральной части ПУР (см. (4)) (-1, 0); (-1, -1) +(-1, 0); (-1, 0) +(0, 0);

атомов H0, образованных при рассеянии ионов H- с энергией 10.4 MeV в 1 —H2, 2 —O2 и 3 —CO2 мишенях в зависимости (-1, -1) +(-1, 0) +(0, 0). (6) от толщины мишени. Линии — результаты аппроксимации При этом с увеличением t по мере роста доли линейной функцией с определением коэффициентов по методу атомов водорода вклад комбинаций с рассеянием (0, 0) наименьших квадратов.

Журнал технической физики, 2000, том 70, вып. 86 Г.Д. Ведьманов, Ю.Г. Лазарев, В.И. Радченко мишени из числа использованных, что подтверждает аналогичный вывод работ [4,8] для процесса (-1, 0). Полученные данные по углам для процессов (-1, 1) и (0,1) подтверждают сделанный вывод и для этих процессов.

Измеренные углы для всех процессов зависят от энергии как E-1/2.

2. Из всех исследованных нами мишеней водородная нейтрализующая мишень является предпочтительной с точки зрения уменьшения угловых размеров нейтрального пучка водорода (за счет меньшей доли дополнительного рассеяния типа (0, 0), что особенно важно в области толщины мишени t tmax).

Рис. 6. Энергетическая зависимость полной ширины спектра Список литературы на полувысоте (ПШПВ) и стандартного отклонения () ПУР, экстраполированных на нулевую толщину мишени CO2. Круж- [1] Todd A.M.M., Bryhwiler D.L., Reusch M.F. // Proc. of ками обведены значения, измененные при t tmax. Линии — 1st Intern. Workshop ”Beam Dynamics and Optimization”.

расчет по (7).

St. Petersburg, 1994. P. 169–178.

[2] Дьячков Б.А., Зиненко В.И., Казанцев Г.В. // ЖТФ. 1977.

Т. 47. Вып. 2. С. 416–420.

[3] Ильин Р.Н., Сахаров В.И., Серенков И.Т. // ЖТФ. 1989.

наблюдается одинаковая энергетическая зависимость Т. 59. Вып. 3. С. 124–127.

[4] Lee Y.T., Chen J.C.Y. // Phys. Rev. A. 1979. Vol. 19. N 2.

1/2 = CE-0.5, = CE-0.5, (7) P. 526–533.

[5] Johnstone J.A. // Nucl. Instrum Meth. Phys. Res. B. 1990.

где C = 40 ± 2 (µrad), C = 24 ± 4 (µrad), энергия E Vol. 52. N 1. P. 1–8.

выражена в MeV. [6] Радченко В.И. // ЖЭТФ. 1993. Т. 103. Вып. 1. С. 40–49.

[7] Радченко В.И. // ЖЭТФ. 1994. Т. 105. Вып. 4. С. 834–852.

В табл. 1 сравниваются характерные углы (1/2 и ) [8] Радченко В.И., Ведьманов Г.Д. // ЖЭТФ. 1995. Т. 107.

для различных процессов рассеяния с потерей 1 или Вып. 1. С. 3–19.

2 электронов. В силу экспериментальных трудностей [9] Радченко В.И., Ведьманов Г.Д. // ЖЭТФ. 1995. Т. 107.

формирования пучков нужной зарядности некоторые изВып. 4. С. 1204–1220.

мерения выполнены лишь при одном значении толщины [10] Ведьманов Г.Д., Козлов В.П., Кудрявцев В.Н. идр. // ПТЭ.

мишени и должны рассматриваться как оценочные. По 1989. № 2. C. 47–50.

сравнению со стандартным отклонением ПУР потери [11] Ведьманов Г.Д., Лазарев Ю.Г., Хохлов К.О., Вольодного электрона ионами H- стандартное отклонение хин Г.И. // ПТЭ. 1997. № 3. C. 119–123.

ПУР потери двух электронов увеличивается приблизительно в 3 раза, а потери электрона атомами H0 —в раза. Значения констант C из (7) для процессов (0,1) и (-1, 1) равны 54 и 68 µrad соответственно, констант C для этих же процессов — 100 и 120 µrad (при расчете не учитывались значения при E = 1.67 и 15 MeV, измененные лишь в области t tmax).

В табл. 2 сравниваются характерные углы (1/2 и ) спектров рассеяния ионов H- с потерей электрона в различных мишенях, приведенные к нулевой толщине мишени. Из приведенных в ней данных следует, что в пределах точности измерений значения этих углов не зависят от типа исследованных мишеней при одной и той же энергии ионов.

Заключение 1. В пределах погрешности эксперимента найденные в данной работе для одного и того же значения энергии E характерные углы и 1/2 для процессов (-1, 0), (-1, 1), (0,1) в условиях однократного рассеяния (приведенные к ”нулевой” толщине) не зависят от типа Журнал технической физики, 2000, том 70, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.