МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛІОННО-ІНДУКОВАНОГО РОЗПИЛЕННЯ (СУБЛІМАЦІЇ) РЕЧОВИНИ

Abstract

Представлена задача моделювання еліонно-індукованого розпилення (сублімації) речовини. Еліонними технологіями прийнято називати технології обробки речовини пучками частинок (іони, нейтрони, електрони і фотони). Наведено короткий огляд відповідних експериментальних даних. Обговорено шляхи пошуку створення універсальної теорії для пояснення цих експериментальних даних. Описано порівняльний аналіз термодинамічної теорії, фізико-хімічних моделей та фотоіндукованої теорії сублімації. Показано, що проблему лазерно-індукованої сублімації можна представити як поверхневе розпилення речовини. Тому також аналізуються проблеми іонного та електронного розпилення речовини. З фізико-хімічної точки зору процеси сублімації та рорзпилення мають однакову природу. Основна різниця між індукованою лазерно-індукованим та частинково-індукованим розпиленням (сублімацією) полягає в характері взаємодії заряджених масивних частинок і фотонів з речовиною. В обох випадках ми маємо критичне значення потоку відповідних частинок. Так, для іонної імплантації атомізація поверхні починається з флюенсу 3·1018 см-3. Для електронів це значення на 2-3 порядки більше. Нейтронне опромінення має велику проникаючу здатність і процеси розпилення матеріалу характерні для ядерних і термоядерних реакторів. Для лазерного випромінювання велику роль має ланцюговий процес насичення збудження відповідних хімічних зв'язків. Для моделювання були обрані методи радіаційної фізики твердого тіла, релаксаційної оптики та незворотної термодинаміки. Іонне розпилення відбувається при опроміненні великими дозами іонів. Велике значення при цьому має коефіцієнт розпилення опроміненого матеріалу. Виходячи з цього приведена фізико-хімічна модель, яка дозволяє описати процеси іонного розпилення одне і двоатомних матеріалів. Для моделювання лазерно-індукованої сублімації була використана каскадна модель збудження відповідних хімічних зв'язків в режимі насичення збудження. Проведено порівняльний аналіз з термодинамічною теорією сублімації. Показано, що термодинамічний енергетичний поріг сублімації становить 0,4 значення від енергії Зейтца. Наведено оціночні розрахунки для кремнію, германію та стали.