К настоящему времени достаточно подробно изучены как негативные проявления радиационного воздействия, такие как радиационное распухание, ускоренная ползучесть материалов, повреждение и выход из строя электронных микросхем в условиях интенсивного облучения, так и многие позитивные - возможность благоприятного влияния на целый ряд свойств материалов, при специальном подборе типа, мощности и дозы облучения.
Использование явления радиоактивного распада для получения потоков корпускулярного и электромагнитного излучения, с целью воздействия на свойства веществ является неудобным по многим вполне понятным причинам. Формирование управляемых потоков заряженных частиц и, в частности мощных ионных пучков, стало возможным благодаря созданию ускорителей, в специальных устройствах которых атомы ионизируются (образуется плазма), а затем ускоряются электростатическим или электромагнитным полем и могут быть использованы для воздействия на материалы. При изменении полярности ускоряющего напряжения получают как пучки ионов, так и электронов.
Что касается целенаправленного воздействия на свойства твердых тел, то, например, ионная имплантация (внедрение ускоренных ионов в вещество) обеспечила во второй половине прошлого века прорыв в микроэлектронике, позволив разработать способы изготовления сложных электронных микросхем с рекордной плотностью элементов на единицу площади поверхности.
Несколько позже было обращено внимание на то, что ионное облучение может положительно влиять на контактно-химические (жаростойкость, коррозионная стойкость), контактно-трибологические (трение, износ), механические (жаропрочность, циклическая прочность). Это же касается электрических, магнитных, оптических и других свойств твердых тел. При чем нередко достигается многократный эффект, т.е. повышение уровня свойств в несколько раз. Это особенно актуально, когда возможности традиционных методов по существу исчерпаны и требуемое для практических целей повышение свойств хотя бы на несколько процентов является серьезной проблемой.
Ионная имплантация без всяких оговорок может быть отнесена к разряду высоких технологий, т.е. таких технологий, которые даже при наличии готовых “рецептов” могут быть воспроизведены лишь на достаточно высоком уровне развития цивилизации.
Атом (ион), движущийся с большой скоростью в веществе, неизбежно замедляется в результате многочисленных упругих столкновений с атомами (ядрами) вещества, передавая им свою энергию. Потери энергии происходят также вследствие неупругого взаимодействия со связанными электронами атомов мишени (вследствие возбуждения и ионизации атомов). Приближенно можно считать, что электроны, орбитальные скорости которых больше скорости движения атома, останутся на своих орбитах, а электроны, орбитальные скорости которых меньше скорости атома, отрываются от него. Скорости движения электронов легко оценить в модели Бора. Грубые оценки показывают, что, если энергия движущегося атома (в кэВ) меньше его атомной массы (в а.е.м.), то преобладают упругие потери за счет атомных столкновений, а, если больше, - неупругие потери на возбуждение и ионизацию электронов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.