Помощь студентам в учебе
ГЕНЕРАЦИЯ САМОСФОКУСИРОВАННЫХ СИЛЬНОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КОНДЕНСИРОВАННЫМИ СРЕДАМИ
|
Введение 6
ГЛАВА 1. Литературный обзор 17
1.1 Процессы и явления в диэлектриках при облучении импульсными
электронными пучками умеренной интенсивности 17
1.1.1 Динамические напряжения в твердых телах 18
1.1.2 Хрупкий раскол полупроводниковых и ионных кристаллов 20
1.1.3 Высокоэнергетическая проводимость 22
1.1.4 Радиационная электризация и электрический пробой диэлектриков 22
1.1.5 Свечение диэлектриков и полупроводников 24
1.1.6 Инициирование взрывного разложения высокочувствительных
взрывчатых веществ 25
1.2 Генерация сильноточных релятивистских электронных пучков высокой
интенсивности и их взаимодействие с твердыми телами 28
1.2.1 Самофокусировка и филаментация релятивистских сильноточных
электронных пучков в вакуумных диодах 28
1.2.2 Физические процессы в твердых телах при взаимодействии с
релятивистскими электронными пучками высокой интенсивности 37
1.2.2.1 Генерация ударных волн и откольное разрушение мишеней 37
1.2.2.2 Структурные и химические превращения 39
1.2.2.3 Генерация рентгеновского излучения для импульсной
рентгенографии 40
1.3 Альтернативные представления о механизмах кумуляции энергии
сильноточных электронных пучков в вакуумных диодах 42
1.3.1 Электростатическая модель кумуляции мощного электронного пучка в
релятивистском вакуумном диоде 42
1.3.2 Генерация самосжатого электрон-ионного пучка в вакуумном диоде
сильноточного ускорителя электронов 44
1.3.3 Генерация самосжатого электронного пучка в канальном искровом
разряде и его использование для выращивания тонких пленок 46
1.3.4 Генерация высокоэнергетических электронов в наносекундном разряде с
полым щелевым катодом при давлении 1-100 Торр 49
Выводы 51
ГЛАВА 2. Методика эксперимента и объекты исследования 54
2.1 Сильноточный наносекундный ускоритель ГИН-600 54
2.2 Акустическая дозиметрия электронного пучка 60
2.3 Фоторегистрация пространственного распределения морфологии
разрушений и свечения по облучаемой поверхности мишеней в режиме филаментации и самофокусировки сильноточного электронного пучка 63
2.4 Измерение спектров катодолюминесценции и спектров свечения эрозионной плазмы, образующейся при испарении мишеней самосфокусированным
сильноточным электронным пучком 65
2.5 Объекты исследований 69
ГЛАВА 3. Исследование филаментации и самофокусировки СЭП в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600 72
3.1 Филаментация и самофокусировка СЭП в вакуумном диоде ускорителя ГИН-
600 72
3.2 Влияние геометрических параметров вакуумного диода на самофокусировку
сильноточного электронного пучка 73
3.3 Влияние длительности импульса тока на явление самофокусировки
электронного пучка 84
3.4 Влияние давления в диоде на амплитуду и длительность импульса тока
электронного пучка 86
3.5 О возможных механизмах микроструктурирования и самофокусировки
электронного пучка в диоде ускорителя ГИН-600 99
3.6 Исследование параметров самосфокусированного электронного пучка,
выведенного за анод вакуумного диода 101
3.7 Основные результаты, полученные при изучении филаментации и
самофокусировки СЭП в диоде ускорителя ГИН-600 106
3.8 Физическая модель генерации самосфокусирующихся электронных микропучков с высокой плотностью мощности в диоде ускорителя ГИН-600 108
Выводы 110
ГЛАВА 4. Особенности морфологии разрушения полимеров при облучении сильноточными электронными пучками с плотностью мощности, варьируемой в диапазоне Р ~ (107-109) Вт/см2 112
4.1 Свечение и разрушение полиметилметакрилата при облучении СЭП с
плотностью мощности Р ~ 107 Вт/см2 113
4.2 Два типа электрических разрядов, инициируемых самофокусирующимся
сильноточным электронным пучком в винипрозе 117
4.3 Морфология разрушений полиметилметакрилата при облучении
самофокусирующимся электронным пучком с плотностью мощности вблизи порога абляции материала (Р ~ 1-109 Вт/см2) 120
4.3.1 О возможных механизмах формирования микропузырьков в полимерах при облучении самосфокусирующимся сильноточным электронным пучком
126
Выводы 132
ГЛАВА 5. Абляция твердых тел под воздействием самосфокусированного электронного пучка с плотностью мощности Р ~ (109-1010) Вт/см2 134
5.1 Абляция металлов 134
5.1.1 Спектральные и кинетические характеристики свечения абляционной
плазмы металлов 136
5.1.2 Акустическое излучение алюминия при облучении электронными пучками с плотностью мощности, варьируемой в диапазоне (1О8-1010) Вт/см2
144
5.1.3 Получение покрытий при осаждении абляционной плазмы меди на
стальную подложку 146
5.2 Модификация поверхности латуни после облучения ССЭП в режиме абляции 149
5.3 Абляция полимеров 153
5.4 Синтез нанокристаллов ZnSe при осаждении абляционной плазмы на
подложку 157
5.5 Синтез ультрадисперсных наноразмерных частиц Pb 161
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 164
Список сокращений и условных обозначений 166
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 169
Приложение 1 185
ГЛАВА 1. Литературный обзор 17
1.1 Процессы и явления в диэлектриках при облучении импульсными
электронными пучками умеренной интенсивности 17
1.1.1 Динамические напряжения в твердых телах 18
1.1.2 Хрупкий раскол полупроводниковых и ионных кристаллов 20
1.1.3 Высокоэнергетическая проводимость 22
1.1.4 Радиационная электризация и электрический пробой диэлектриков 22
1.1.5 Свечение диэлектриков и полупроводников 24
1.1.6 Инициирование взрывного разложения высокочувствительных
взрывчатых веществ 25
1.2 Генерация сильноточных релятивистских электронных пучков высокой
интенсивности и их взаимодействие с твердыми телами 28
1.2.1 Самофокусировка и филаментация релятивистских сильноточных
электронных пучков в вакуумных диодах 28
1.2.2 Физические процессы в твердых телах при взаимодействии с
релятивистскими электронными пучками высокой интенсивности 37
1.2.2.1 Генерация ударных волн и откольное разрушение мишеней 37
1.2.2.2 Структурные и химические превращения 39
1.2.2.3 Генерация рентгеновского излучения для импульсной
рентгенографии 40
1.3 Альтернативные представления о механизмах кумуляции энергии
сильноточных электронных пучков в вакуумных диодах 42
1.3.1 Электростатическая модель кумуляции мощного электронного пучка в
релятивистском вакуумном диоде 42
1.3.2 Генерация самосжатого электрон-ионного пучка в вакуумном диоде
сильноточного ускорителя электронов 44
1.3.3 Генерация самосжатого электронного пучка в канальном искровом
разряде и его использование для выращивания тонких пленок 46
1.3.4 Генерация высокоэнергетических электронов в наносекундном разряде с
полым щелевым катодом при давлении 1-100 Торр 49
Выводы 51
ГЛАВА 2. Методика эксперимента и объекты исследования 54
2.1 Сильноточный наносекундный ускоритель ГИН-600 54
2.2 Акустическая дозиметрия электронного пучка 60
2.3 Фоторегистрация пространственного распределения морфологии
разрушений и свечения по облучаемой поверхности мишеней в режиме филаментации и самофокусировки сильноточного электронного пучка 63
2.4 Измерение спектров катодолюминесценции и спектров свечения эрозионной плазмы, образующейся при испарении мишеней самосфокусированным
сильноточным электронным пучком 65
2.5 Объекты исследований 69
ГЛАВА 3. Исследование филаментации и самофокусировки СЭП в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600 72
3.1 Филаментация и самофокусировка СЭП в вакуумном диоде ускорителя ГИН-
600 72
3.2 Влияние геометрических параметров вакуумного диода на самофокусировку
сильноточного электронного пучка 73
3.3 Влияние длительности импульса тока на явление самофокусировки
электронного пучка 84
3.4 Влияние давления в диоде на амплитуду и длительность импульса тока
электронного пучка 86
3.5 О возможных механизмах микроструктурирования и самофокусировки
электронного пучка в диоде ускорителя ГИН-600 99
3.6 Исследование параметров самосфокусированного электронного пучка,
выведенного за анод вакуумного диода 101
3.7 Основные результаты, полученные при изучении филаментации и
самофокусировки СЭП в диоде ускорителя ГИН-600 106
3.8 Физическая модель генерации самосфокусирующихся электронных микропучков с высокой плотностью мощности в диоде ускорителя ГИН-600 108
Выводы 110
ГЛАВА 4. Особенности морфологии разрушения полимеров при облучении сильноточными электронными пучками с плотностью мощности, варьируемой в диапазоне Р ~ (107-109) Вт/см2 112
4.1 Свечение и разрушение полиметилметакрилата при облучении СЭП с
плотностью мощности Р ~ 107 Вт/см2 113
4.2 Два типа электрических разрядов, инициируемых самофокусирующимся
сильноточным электронным пучком в винипрозе 117
4.3 Морфология разрушений полиметилметакрилата при облучении
самофокусирующимся электронным пучком с плотностью мощности вблизи порога абляции материала (Р ~ 1-109 Вт/см2) 120
4.3.1 О возможных механизмах формирования микропузырьков в полимерах при облучении самосфокусирующимся сильноточным электронным пучком
126
Выводы 132
ГЛАВА 5. Абляция твердых тел под воздействием самосфокусированного электронного пучка с плотностью мощности Р ~ (109-1010) Вт/см2 134
5.1 Абляция металлов 134
5.1.1 Спектральные и кинетические характеристики свечения абляционной
плазмы металлов 136
5.1.2 Акустическое излучение алюминия при облучении электронными пучками с плотностью мощности, варьируемой в диапазоне (1О8-1010) Вт/см2
144
5.1.3 Получение покрытий при осаждении абляционной плазмы меди на
стальную подложку 146
5.2 Модификация поверхности латуни после облучения ССЭП в режиме абляции 149
5.3 Абляция полимеров 153
5.4 Синтез нанокристаллов ZnSe при осаждении абляционной плазмы на
подложку 157
5.5 Синтез ультрадисперсных наноразмерных частиц Pb 161
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 164
Список сокращений и условных обозначений 166
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 169
Приложение 1 185
Актуальность темы исследования. Действие ионизирующих излучений на твердые тела изучают в связи с необходимостью создания стойких к радиации материалов для ядерной и термоядерной энергетики, развития радиационных технологий и методов радиационного контроля материалов.
Для решения задач в области физики мощных радиационных воздействий в Институте сильноточной электроники СО АН СССР был разработан импульсный сильноточный ускоритель электронов с генератором ГИН-600 (ускоритель ГИН- 600) с регулируемыми параметрами пучка (энергия электронов (0,3—0,5) МэВ, ток (2-5) кА, длительность импульса (2-30) нс. Ускоритель генерирует сильноточный электронный пучок (СЭП) с плотностью энергии Н ~ (0.1-1) Дж/см2 и плотностью мощности Р ~ (106-5-108) Вт/см2. Максимальное повышение температуры в облучаемых мишенях при этом не превышает ~100 К. Электронные пучки с такими параметрами стали применять для исследования оптических, электрических, эмиссионных и механических свойств диэлектриков и полупроводников при высоких уровнях возбуждения. В результате исследований в 70-80-х годах были обнаружены следующие физические явления: генерация акустических волн, хрупкое разрушение диэлектриков и полупроводников, высокоэнергетическая проводимость, мощная электронная эмиссия и электрический пробой диэлектриков [1]. В настоящее время СЭП с такими параметрами используются в радиационной физике и химии твердого тела, для диагностики люминофоров, природных и искусственных кристаллов, инициирования взрывного разложения высокочувствительных энергетических материалов.
В последнее время появились новые задачи, требующие более высоких плотностей мощности электронных пучков (109-1011) Вт/см2. К ним можно отнести разработку методов электронно-пучковой абляции (по аналогии с лазерной абляцией) с целью получения частиц нано- и микрометрового размера, напыления тонких пленок и покрытий, генерацию мощных ударных волн с интенсивностью, достаточной для откольного разрушения металлов. Часть из перечисленных выше задач была решена с помощью ускорителей электронов с плотностью мощности до 1012 Вт/см2 (1 МэВ; 1 МА; 100 нс). Высокие давления и температуры, реализуемые в фокальном пятне релятивистского электронного пучка (РЭП), позволяют исследовать поведение вещества в экстремальных условиях, а также изучать структурные и химические превращения, обусловленные высокой плотностью энергии пучка [2].
Однако при этом возникает ряд проблем, препятствующих реализации поставленных выше задач. Генераторы РЭП с указанными выше параметрами являются крупногабаритными установками, требующими специальных помещений, радиационной защиты от тормозного излучения ускорителя экспериментаторов, высокочувствительного оборудования и оптических элементов, подвергающихся мощному радиационному воздействию и значительных финансовых затрат. Кроме того, вследствие высоких давлений и температур в зоне облучения происходит разрушение и абляция облучаемых мишеней, и исследуемое вещество выбрасывается из образующегося кратера навстречу электронному пучку и безвозвратно теряется. Большая длительность импульса облучения ~ (80-100) нс затрудняет изучение начальных стадий
процессов, инициируемых электронным пучком в исследуемых конденсированных средах.
Одним из перспективных подходов к решению этих проблем - применение явления самофокусировки СЭП в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600 с выводом пучка в заанодное пространство. Первые эксперименты по самофокусировке СЭП в диоде ускорителя ГИН-600, ток которого менее тока Альфвена (IA = 17ру), были проведены в работе [3]. Однако закономерности формирования
самосфокусированных электронных пучков в вакуумном диоде ускорителя ГИН- 600 и их взаимодействие с твердыми телами различных классов практически не изучены, что требует проведения специальных исследований. Актуальность такой работы представляется высокой, имеющей важное практическое значение.
Степень разработанности темы
Процессы и явления, которые рассматриваются в диссертационной работе носят междисциплинарный характер и охватывают генерацию высокоинтенсивного (109-1011) Вт/см2 самофокусированного электронного пучка в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600, его распространение в заанодном пространстве и взаимодействие с твердыми телами различных классов (металлы, диэлектрики, полупроводники) в условиях, приводящих к формированию ударных волн, фазовым и химическим превращениям. По существу, эти две задачи, генерация высокоинтенсивного самосфокусированного электронного пучка и исследование физических свойств твердых тел в экстремальных условиях, взаимосвязаны. Быстровременные, стохастические явления филаментации и самофокусировки СЭП могут быть изучены в основном по результатам их взаимодействия с конденсированными средами, «автографам» электронного пучка. Их совместное рассмотрение открывает новые перспективы для экспериментального и теоретического изучения как процессов кумуляции (самофокусировки) энергии СЭП, так и физических свойств материалов в условиях мощных радиационных воздействий. На сегодняшний день в литературе можно найти значительное число работ, посвященных явлению кумуляции энергии электронных пучков в вакуумных, плазменных и газовых диодах. Попытки разобраться с физикой процессов предпринимали различные группы исследователей. Анализ литературных источников показал, что явление самофокусировки наблюдается как для РЭП с токами десятки-сотни кА, значительно превышающими значение критического тока Альфвена, так и в вакуумных и газовых диодах при относительно низких значениях тока пучка - единицы кА. Физическая природа эффекта кумуляции энергии электронного пучка при токах ниже критического до настоящего времени не ясна, и в различных работах она объясняется по-разному. В то же время, для практического использования импульсных ускорителей электронов на основе эффекта кумуляции при токах пучка менее значения критического тока Альфвена необходимо выявление основных закономерностей этого явления и последующая оптимизация условий его реализации.
Цель работы
Изучить явления филаментации и самофокусировки электронного пучка в диоде ускорителя ГИН-600 с током ~ 2 кА в форвакуумной области давлений. Получить электронные пучки с плотностью мощности (109-1010) Вт/см2, превышающей порог сублимации материалов и исследовать физико-химические процессы, развивающиеся в твердых телах различных классов при облучении электронными пучками высокой интенсивности.
Задачи работы
1. Проанализировать существующие в гипотезы о механизмах филаментации и самофокусировки электронных пучков в вакуумных диодах импульсных сильноточных ускорителях электронов с различными параметрами.
2. Провести анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных изучению свойств твердых тел при воздействии СЭП с плотностью мощности (107-1011) Вт/см2.
3. Изучить явления филаментации и самофокусировки СЭП в диоде ускорителя ГИН-600 в области давлений (0,05-0,3) Торр и определить оптимальные для самофокусировки геометрические параметры диода.
4. Определить параметры самосфокусированного СЭП, выведенного за анод вакуумного диода.
5. Изучить морфологию разрушения и свечение полимеров (полиметилметакрилат, поликарбонат, винипроз) при облучении СЭП умеренной и высокой интенсивности.
6. Предложить физические модели явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка в диоде ускорителя ГИН-600 на основе полученных экспериментальных результатов и теоретического анализа литературных данных.
7. Изучить возможность применения самосфокусированных сильноточных электронных пучков в электронно-пучковых технологиях.
Объекты исследований
Объекты исследований выбирались исходя из поставленных задач (необходимости диагностики параметров самофокусирующегося сильноточного электронного пучка (ССЭП) и выяснение особенностей взаимодействия электронных пучков высокой интенсивности с различными материалами). В экспериментах были использованы металлы (Al, Cu, W, Ti, Pb, латунь), полимеры: поллиметилметакрилат (ПММА), поликарбонат (ПК), винипроз (ВП) и полупроводниковый кристалл - селенид цинка ZnSe (О).
Предмет исследования
• Явления филаментации и самофокусировки СЭП в вакуумном диоде электронного ускорителя ГИН-600 с током < 2 кА.
• Физические процессы и явления, развивающиеся в конденсированных средах при воздействии электронных пучков высокой интенсивности (абляция, ударные волны, фазовые переходы).
Научная новизна
Проведены подробные исследования явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка, генерируемого в диоде ускорителя ГИН-600 в форвакуумной области давлений (0,05-0,3) Торр. Изучены процессы взаимодействия интенсивных потоков электронов с плотностью мощности (1091010) Вт/см2 с конденсированными средами.
1. Впервые показано, что в диоде ускорителя ГИН-600 (300 кВ, 2 кА, 12 нс) при малых (3-4) мм катод - анодных зазорах в форвакуумной области давлений (0,050,2) Торр в результате ускорения электронов на фронте ветвящегося анодонаправленного стримера в фазе перемыкания разрядного промежутка формируются филаментированные электронные микропучки (убегающие электроны) с энергией (50-100) кэВ и плотностью мощности до 1010 Вт/см2. Применение полого цилиндрического катода приводит к самофокусировке электронных микропучков в центральное пятно диаметром ~ 1 мм со скоростью ~1,5 мм/нс, вследствие образования вблизи катода не скомпенсированного положительного заряда, который играет роль виртуального анода, фокусирующего электронные микропучки, распространяющиеся по направлению к аноду.
2. Впервые определены параметры самосфокусированного сильноточного электронного пучка, выведенного в пространство за анодом. Установлено, в пространстве за анодном регистрируются электронные пучки с различными параметрами: низкоэнергетический самосфокусированный электронный пучок с плотностью мощности до 1010 Вт/см2 и энергией (50-100) кэВ распространяющийся вдоль оси вакуумного диода и распадающийся на расстоянии ~ (10-13) мм от поверхности анода и высокоэнергетический электронный пучок с плотностью мощности ~ 2-107 Вт/см2 и энергией электронов ~ 290 кэВ, расположенный на периферии самосфокусированного пучка.
3. Впервые показано, что воздействие микроструктурированного самофокусирующегося электронного пучка на полиметилметакрилат с плотностью мощности вблизи (ниже) порога абляции приводит к локальному нагреву среды и появлению газообразных веществ, давление которых вызывает упругопластическую деформацию, после релаксации которой остается необратимая пластическая деформация, проявляющаяся в виде микропузырьков, размерами (10-50) мкм, локализованных на каналах электрического пробоя в приповерхностной области образца на глубине (40-80) мкм. При плотности мощности электронного пучка выше порога абляции полиметилметакрилата, происходит выброс плазмы и жидких капель из кратера с формированием на поверхности образца «короны» из полимерных нитей.
4. Воздействие самосфокусированного электронного пучка на монокристаллы ZnSe (О) и Pb с плотностью мощности превышающей порог режима абляции вещества, приводит к выбросу плазмы из кратера и формированию на алюминиевой подложке нанокристаллов селенида цинка со структурой сфалерита размерами (2-12) нм и наночастиц свинца размерами (25-60) нм.
Научная значимость работы определяется полученными новыми данными о явлениях филаментации и самофокусировки электронных пучков в вакуумном диоде электронного ускорителя ГИН-600 и процессах, развивающихся в конденсированных средах при облучении высокоинтенсивными электронными пучками.
Практическая значимость.
Сильноточные электронные пучки с энергией единицы джоулей и плотностью мощности (1О9-1010) Вт/см2 могут быть использованы для решения широкого круга современных научно-технологических проблем, таких как:
• Кумуляция энергии в конденсированных средах с целью достижения экстремальных состояний вещества.
• Разработка методов радиационного контроля конденсированных сред.
• Электронно-пучковая абляция твердых тел и ее применение в нанотехнологиях для получения полупроводниковых нанокристаллов, частиц нано- и микрометрового размера, металлических и полимерных покрытий и полимерных нитей.
• Моделирование быстропротекающих теплофизических процессов с фазовыми превращениями в конденсированных средах, в том числе в низкочувствительных энергетических материалах.
• Создание точечных (до ~ 1 мм) источников тормозного и
характеристического рентгеновского излучения.
Методы исследования.
Для исследований явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка в вакуумном диоде использовался импульсный ускоритель электронов ГИН- 600 (400 кэВ, 15 нс, 2 кА). Плотность энергии на поверхности облучаемых мишеней в зависимости от задачи варьировалась от 0,1 до 100 Дж/см2. Пространственная структура самофокусирующегося электронного пучка регистрировалась по следам разрушений (автографам пучка), образующихся в металлических и полимерных мишенях. Свечение диэлектриков и полупроводников, устанавливаемых на различных расстояниях от тыльной поверхности анода, регистрировалось в момент импульса возбуждения. Морфология объемных разрушений и продукты абляции полимеров фотографировались после импульса облучения зеркальной цифровой фотокамерой SONY DSLR-A500 через микроскоп МБС-10 или микровизором проходящего света ^Vizo-WR пространственным разрешением ~ 1 мкм.
Ток пучка электронов измерялся с помощью коллектора, состоящего из металлического конуса, образующего с корпусом линию с волновым сопротивлением 50 Ом. Для регистрации сигналов с коллектора использовался цифровой осциллограф DPO 3034 (300 МГц). Запуск осциллографа производился с помощью синхроимпульса ускорителя. Временное разрешение системы регистрации составляло ~ 1 нс.
Спектры люминесценции диэлектриков и полупроводников, а также спектры свечения эрозионной плазмы регистрировались за один импульс возбуждения (режим «спектр за импульс») с помощью оптоволоконного спектрометра типа AvaSpec-ULS2048L. Спектральный интервал измерений 200-1100 нм, спектральное разрешение ~ 1,5 нм. При измерении спектров и кинетики свечения слабых потоков применялся режим измерений «спектр по точкам». В этом случае излучение проецировалось на входную щель дифракционного монохроматора МДР-23 и регистрировалось ФЭУ-84. Спектральный диапазон измерений составлял 300-850 нм, спектральное разрешение ~ 0,2 нм. Импульс давления, возникающий в объеме алюминиевой мишени, регистрировался акустическим датчиком с временным разрешением ~ 10 нс.
Продукты абляции, образующиеся при испарении твердых тел, и элементный состав поверхности латуни после облучения, исследовались с помощью растровой и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.
Защищаемые положения.
1. Показано, что в диоде ускорителя ГИН-600 (300 кВ, 2 кА, 12 нс) при малых (3-4) мм катод - анодных зазорах в форвакуумной области давлений (0,05-0,2) Торр в результате ускорения электронов на фронте ветвящегося
анодонаправленного стримера в фазе перемыкания разрядного промежутка формируются филаментированные электронные микропучки (убегающие электроны) с энергией (50-100) кэВ и плотностью мощности до 1010 Вт/см2. Применение полого цилиндрического катода приводит к самофокусировке электронных микропучков в центральное пятно диаметром ~ 1 мм со скоростью ~1,5 мм/нс, вследствие образования вблизи катода не скомпенсированного положительного заряда, который играет роль виртуального анода, фокусирующего электронные микропучки, распространяющиеся по направлению к аноду.
2. При выводе самосфокусированного электронного пучка через отверстие в аноде в пространстве за анодном регистрируются электронные пучки с различными параметрами: низкоэнергетический самосфокусированный электронный пучок с плотностью мощности до 1010 Вт/см2 и энергией (50-100) кэВ распространяющийся вдоль оси вакуумного диода и распадающийся на расстоянии ~ (10-13) мм от поверхности анода и высокоэнергетический электронный пучок с плотностью мощности ~ 2-107 Вт/см2 и энергией электронов ~ 290 кэВ, расположенный на периферии самосфокусированного пучка.
3. Воздействие микроструктурированного самофокусирующегося
электронного пучка на полиметилметакрилат с плотностью мощности вблизи (ниже) порога абляции приводит к локальному нагреву среды, появлению газообразных веществ, давление которых вызывает упругопластическую деформацию после релаксации которой остается необратимая пластическая деформация проявляющаяся в виде микропузырьков, размерами (10-50) мкм, локализованных на каналах электрического пробоя в приповерхностной области образца на глубине (40-80) мкм. При плотности мощности электронного пучка выше порога абляции полиметилметакрилата, происходит выброс плазмы и жидких капель из кратера с формированием на поверхности образца «короны» из полимерных нитей.
4. Воздействие самосфокусированного электронного пучка на монокристаллы ZnSe (О) и Pb с плотностью мощности превышающей порог режима абляции вещества, приводит к выбросу плазмы из кратера и формированию на алюминиевой подложке нанокристаллов селенида цинка со структурой сфалерита размерами (2-12) нм и наночастиц свинца размерами (25-60) нм.
Достоверность полученных результатов. Достоверность
экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных измерительных комплексов и хорошо апробированных методик и подтверждается высокой степенью повторяемости результатов измерений.
Личный вклад автора. Постановка цели и задач исследования были выполнены совместно с научным руководителем. Расчёты, измерения, были выполнены лично или при непосредственном участии автора в лабораториях отделения материаловедения ИШНПТ ТПУ. Обработка и анализ результатов исследований, формулировка основных защищаемых положений и выводов выполнены лично автором.
....
Для решения задач в области физики мощных радиационных воздействий в Институте сильноточной электроники СО АН СССР был разработан импульсный сильноточный ускоритель электронов с генератором ГИН-600 (ускоритель ГИН- 600) с регулируемыми параметрами пучка (энергия электронов (0,3—0,5) МэВ, ток (2-5) кА, длительность импульса (2-30) нс. Ускоритель генерирует сильноточный электронный пучок (СЭП) с плотностью энергии Н ~ (0.1-1) Дж/см2 и плотностью мощности Р ~ (106-5-108) Вт/см2. Максимальное повышение температуры в облучаемых мишенях при этом не превышает ~100 К. Электронные пучки с такими параметрами стали применять для исследования оптических, электрических, эмиссионных и механических свойств диэлектриков и полупроводников при высоких уровнях возбуждения. В результате исследований в 70-80-х годах были обнаружены следующие физические явления: генерация акустических волн, хрупкое разрушение диэлектриков и полупроводников, высокоэнергетическая проводимость, мощная электронная эмиссия и электрический пробой диэлектриков [1]. В настоящее время СЭП с такими параметрами используются в радиационной физике и химии твердого тела, для диагностики люминофоров, природных и искусственных кристаллов, инициирования взрывного разложения высокочувствительных энергетических материалов.
В последнее время появились новые задачи, требующие более высоких плотностей мощности электронных пучков (109-1011) Вт/см2. К ним можно отнести разработку методов электронно-пучковой абляции (по аналогии с лазерной абляцией) с целью получения частиц нано- и микрометрового размера, напыления тонких пленок и покрытий, генерацию мощных ударных волн с интенсивностью, достаточной для откольного разрушения металлов. Часть из перечисленных выше задач была решена с помощью ускорителей электронов с плотностью мощности до 1012 Вт/см2 (1 МэВ; 1 МА; 100 нс). Высокие давления и температуры, реализуемые в фокальном пятне релятивистского электронного пучка (РЭП), позволяют исследовать поведение вещества в экстремальных условиях, а также изучать структурные и химические превращения, обусловленные высокой плотностью энергии пучка [2].
Однако при этом возникает ряд проблем, препятствующих реализации поставленных выше задач. Генераторы РЭП с указанными выше параметрами являются крупногабаритными установками, требующими специальных помещений, радиационной защиты от тормозного излучения ускорителя экспериментаторов, высокочувствительного оборудования и оптических элементов, подвергающихся мощному радиационному воздействию и значительных финансовых затрат. Кроме того, вследствие высоких давлений и температур в зоне облучения происходит разрушение и абляция облучаемых мишеней, и исследуемое вещество выбрасывается из образующегося кратера навстречу электронному пучку и безвозвратно теряется. Большая длительность импульса облучения ~ (80-100) нс затрудняет изучение начальных стадий
процессов, инициируемых электронным пучком в исследуемых конденсированных средах.
Одним из перспективных подходов к решению этих проблем - применение явления самофокусировки СЭП в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600 с выводом пучка в заанодное пространство. Первые эксперименты по самофокусировке СЭП в диоде ускорителя ГИН-600, ток которого менее тока Альфвена (IA = 17ру), были проведены в работе [3]. Однако закономерности формирования
самосфокусированных электронных пучков в вакуумном диоде ускорителя ГИН- 600 и их взаимодействие с твердыми телами различных классов практически не изучены, что требует проведения специальных исследований. Актуальность такой работы представляется высокой, имеющей важное практическое значение.
Степень разработанности темы
Процессы и явления, которые рассматриваются в диссертационной работе носят междисциплинарный характер и охватывают генерацию высокоинтенсивного (109-1011) Вт/см2 самофокусированного электронного пучка в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600, его распространение в заанодном пространстве и взаимодействие с твердыми телами различных классов (металлы, диэлектрики, полупроводники) в условиях, приводящих к формированию ударных волн, фазовым и химическим превращениям. По существу, эти две задачи, генерация высокоинтенсивного самосфокусированного электронного пучка и исследование физических свойств твердых тел в экстремальных условиях, взаимосвязаны. Быстровременные, стохастические явления филаментации и самофокусировки СЭП могут быть изучены в основном по результатам их взаимодействия с конденсированными средами, «автографам» электронного пучка. Их совместное рассмотрение открывает новые перспективы для экспериментального и теоретического изучения как процессов кумуляции (самофокусировки) энергии СЭП, так и физических свойств материалов в условиях мощных радиационных воздействий. На сегодняшний день в литературе можно найти значительное число работ, посвященных явлению кумуляции энергии электронных пучков в вакуумных, плазменных и газовых диодах. Попытки разобраться с физикой процессов предпринимали различные группы исследователей. Анализ литературных источников показал, что явление самофокусировки наблюдается как для РЭП с токами десятки-сотни кА, значительно превышающими значение критического тока Альфвена, так и в вакуумных и газовых диодах при относительно низких значениях тока пучка - единицы кА. Физическая природа эффекта кумуляции энергии электронного пучка при токах ниже критического до настоящего времени не ясна, и в различных работах она объясняется по-разному. В то же время, для практического использования импульсных ускорителей электронов на основе эффекта кумуляции при токах пучка менее значения критического тока Альфвена необходимо выявление основных закономерностей этого явления и последующая оптимизация условий его реализации.
Цель работы
Изучить явления филаментации и самофокусировки электронного пучка в диоде ускорителя ГИН-600 с током ~ 2 кА в форвакуумной области давлений. Получить электронные пучки с плотностью мощности (109-1010) Вт/см2, превышающей порог сублимации материалов и исследовать физико-химические процессы, развивающиеся в твердых телах различных классов при облучении электронными пучками высокой интенсивности.
Задачи работы
1. Проанализировать существующие в гипотезы о механизмах филаментации и самофокусировки электронных пучков в вакуумных диодах импульсных сильноточных ускорителях электронов с различными параметрами.
2. Провести анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных изучению свойств твердых тел при воздействии СЭП с плотностью мощности (107-1011) Вт/см2.
3. Изучить явления филаментации и самофокусировки СЭП в диоде ускорителя ГИН-600 в области давлений (0,05-0,3) Торр и определить оптимальные для самофокусировки геометрические параметры диода.
4. Определить параметры самосфокусированного СЭП, выведенного за анод вакуумного диода.
5. Изучить морфологию разрушения и свечение полимеров (полиметилметакрилат, поликарбонат, винипроз) при облучении СЭП умеренной и высокой интенсивности.
6. Предложить физические модели явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка в диоде ускорителя ГИН-600 на основе полученных экспериментальных результатов и теоретического анализа литературных данных.
7. Изучить возможность применения самосфокусированных сильноточных электронных пучков в электронно-пучковых технологиях.
Объекты исследований
Объекты исследований выбирались исходя из поставленных задач (необходимости диагностики параметров самофокусирующегося сильноточного электронного пучка (ССЭП) и выяснение особенностей взаимодействия электронных пучков высокой интенсивности с различными материалами). В экспериментах были использованы металлы (Al, Cu, W, Ti, Pb, латунь), полимеры: поллиметилметакрилат (ПММА), поликарбонат (ПК), винипроз (ВП) и полупроводниковый кристалл - селенид цинка ZnSe (О).
Предмет исследования
• Явления филаментации и самофокусировки СЭП в вакуумном диоде электронного ускорителя ГИН-600 с током < 2 кА.
• Физические процессы и явления, развивающиеся в конденсированных средах при воздействии электронных пучков высокой интенсивности (абляция, ударные волны, фазовые переходы).
Научная новизна
Проведены подробные исследования явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка, генерируемого в диоде ускорителя ГИН-600 в форвакуумной области давлений (0,05-0,3) Торр. Изучены процессы взаимодействия интенсивных потоков электронов с плотностью мощности (1091010) Вт/см2 с конденсированными средами.
1. Впервые показано, что в диоде ускорителя ГИН-600 (300 кВ, 2 кА, 12 нс) при малых (3-4) мм катод - анодных зазорах в форвакуумной области давлений (0,050,2) Торр в результате ускорения электронов на фронте ветвящегося анодонаправленного стримера в фазе перемыкания разрядного промежутка формируются филаментированные электронные микропучки (убегающие электроны) с энергией (50-100) кэВ и плотностью мощности до 1010 Вт/см2. Применение полого цилиндрического катода приводит к самофокусировке электронных микропучков в центральное пятно диаметром ~ 1 мм со скоростью ~1,5 мм/нс, вследствие образования вблизи катода не скомпенсированного положительного заряда, который играет роль виртуального анода, фокусирующего электронные микропучки, распространяющиеся по направлению к аноду.
2. Впервые определены параметры самосфокусированного сильноточного электронного пучка, выведенного в пространство за анодом. Установлено, в пространстве за анодном регистрируются электронные пучки с различными параметрами: низкоэнергетический самосфокусированный электронный пучок с плотностью мощности до 1010 Вт/см2 и энергией (50-100) кэВ распространяющийся вдоль оси вакуумного диода и распадающийся на расстоянии ~ (10-13) мм от поверхности анода и высокоэнергетический электронный пучок с плотностью мощности ~ 2-107 Вт/см2 и энергией электронов ~ 290 кэВ, расположенный на периферии самосфокусированного пучка.
3. Впервые показано, что воздействие микроструктурированного самофокусирующегося электронного пучка на полиметилметакрилат с плотностью мощности вблизи (ниже) порога абляции приводит к локальному нагреву среды и появлению газообразных веществ, давление которых вызывает упругопластическую деформацию, после релаксации которой остается необратимая пластическая деформация, проявляющаяся в виде микропузырьков, размерами (10-50) мкм, локализованных на каналах электрического пробоя в приповерхностной области образца на глубине (40-80) мкм. При плотности мощности электронного пучка выше порога абляции полиметилметакрилата, происходит выброс плазмы и жидких капель из кратера с формированием на поверхности образца «короны» из полимерных нитей.
4. Воздействие самосфокусированного электронного пучка на монокристаллы ZnSe (О) и Pb с плотностью мощности превышающей порог режима абляции вещества, приводит к выбросу плазмы из кратера и формированию на алюминиевой подложке нанокристаллов селенида цинка со структурой сфалерита размерами (2-12) нм и наночастиц свинца размерами (25-60) нм.
Научная значимость работы определяется полученными новыми данными о явлениях филаментации и самофокусировки электронных пучков в вакуумном диоде электронного ускорителя ГИН-600 и процессах, развивающихся в конденсированных средах при облучении высокоинтенсивными электронными пучками.
Практическая значимость.
Сильноточные электронные пучки с энергией единицы джоулей и плотностью мощности (1О9-1010) Вт/см2 могут быть использованы для решения широкого круга современных научно-технологических проблем, таких как:
• Кумуляция энергии в конденсированных средах с целью достижения экстремальных состояний вещества.
• Разработка методов радиационного контроля конденсированных сред.
• Электронно-пучковая абляция твердых тел и ее применение в нанотехнологиях для получения полупроводниковых нанокристаллов, частиц нано- и микрометрового размера, металлических и полимерных покрытий и полимерных нитей.
• Моделирование быстропротекающих теплофизических процессов с фазовыми превращениями в конденсированных средах, в том числе в низкочувствительных энергетических материалах.
• Создание точечных (до ~ 1 мм) источников тормозного и
характеристического рентгеновского излучения.
Методы исследования.
Для исследований явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка в вакуумном диоде использовался импульсный ускоритель электронов ГИН- 600 (400 кэВ, 15 нс, 2 кА). Плотность энергии на поверхности облучаемых мишеней в зависимости от задачи варьировалась от 0,1 до 100 Дж/см2. Пространственная структура самофокусирующегося электронного пучка регистрировалась по следам разрушений (автографам пучка), образующихся в металлических и полимерных мишенях. Свечение диэлектриков и полупроводников, устанавливаемых на различных расстояниях от тыльной поверхности анода, регистрировалось в момент импульса возбуждения. Морфология объемных разрушений и продукты абляции полимеров фотографировались после импульса облучения зеркальной цифровой фотокамерой SONY DSLR-A500 через микроскоп МБС-10 или микровизором проходящего света ^Vizo-WR пространственным разрешением ~ 1 мкм.
Ток пучка электронов измерялся с помощью коллектора, состоящего из металлического конуса, образующего с корпусом линию с волновым сопротивлением 50 Ом. Для регистрации сигналов с коллектора использовался цифровой осциллограф DPO 3034 (300 МГц). Запуск осциллографа производился с помощью синхроимпульса ускорителя. Временное разрешение системы регистрации составляло ~ 1 нс.
Спектры люминесценции диэлектриков и полупроводников, а также спектры свечения эрозионной плазмы регистрировались за один импульс возбуждения (режим «спектр за импульс») с помощью оптоволоконного спектрометра типа AvaSpec-ULS2048L. Спектральный интервал измерений 200-1100 нм, спектральное разрешение ~ 1,5 нм. При измерении спектров и кинетики свечения слабых потоков применялся режим измерений «спектр по точкам». В этом случае излучение проецировалось на входную щель дифракционного монохроматора МДР-23 и регистрировалось ФЭУ-84. Спектральный диапазон измерений составлял 300-850 нм, спектральное разрешение ~ 0,2 нм. Импульс давления, возникающий в объеме алюминиевой мишени, регистрировался акустическим датчиком с временным разрешением ~ 10 нс.
Продукты абляции, образующиеся при испарении твердых тел, и элементный состав поверхности латуни после облучения, исследовались с помощью растровой и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.
Защищаемые положения.
1. Показано, что в диоде ускорителя ГИН-600 (300 кВ, 2 кА, 12 нс) при малых (3-4) мм катод - анодных зазорах в форвакуумной области давлений (0,05-0,2) Торр в результате ускорения электронов на фронте ветвящегося
анодонаправленного стримера в фазе перемыкания разрядного промежутка формируются филаментированные электронные микропучки (убегающие электроны) с энергией (50-100) кэВ и плотностью мощности до 1010 Вт/см2. Применение полого цилиндрического катода приводит к самофокусировке электронных микропучков в центральное пятно диаметром ~ 1 мм со скоростью ~1,5 мм/нс, вследствие образования вблизи катода не скомпенсированного положительного заряда, который играет роль виртуального анода, фокусирующего электронные микропучки, распространяющиеся по направлению к аноду.
2. При выводе самосфокусированного электронного пучка через отверстие в аноде в пространстве за анодном регистрируются электронные пучки с различными параметрами: низкоэнергетический самосфокусированный электронный пучок с плотностью мощности до 1010 Вт/см2 и энергией (50-100) кэВ распространяющийся вдоль оси вакуумного диода и распадающийся на расстоянии ~ (10-13) мм от поверхности анода и высокоэнергетический электронный пучок с плотностью мощности ~ 2-107 Вт/см2 и энергией электронов ~ 290 кэВ, расположенный на периферии самосфокусированного пучка.
3. Воздействие микроструктурированного самофокусирующегося
электронного пучка на полиметилметакрилат с плотностью мощности вблизи (ниже) порога абляции приводит к локальному нагреву среды, появлению газообразных веществ, давление которых вызывает упругопластическую деформацию после релаксации которой остается необратимая пластическая деформация проявляющаяся в виде микропузырьков, размерами (10-50) мкм, локализованных на каналах электрического пробоя в приповерхностной области образца на глубине (40-80) мкм. При плотности мощности электронного пучка выше порога абляции полиметилметакрилата, происходит выброс плазмы и жидких капель из кратера с формированием на поверхности образца «короны» из полимерных нитей.
4. Воздействие самосфокусированного электронного пучка на монокристаллы ZnSe (О) и Pb с плотностью мощности превышающей порог режима абляции вещества, приводит к выбросу плазмы из кратера и формированию на алюминиевой подложке нанокристаллов селенида цинка со структурой сфалерита размерами (2-12) нм и наночастиц свинца размерами (25-60) нм.
Достоверность полученных результатов. Достоверность
экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных измерительных комплексов и хорошо апробированных методик и подтверждается высокой степенью повторяемости результатов измерений.
Личный вклад автора. Постановка цели и задач исследования были выполнены совместно с научным руководителем. Расчёты, измерения, были выполнены лично или при непосредственном участии автора в лабораториях отделения материаловедения ИШНПТ ТПУ. Обработка и анализ результатов исследований, формулировка основных защищаемых положений и выводов выполнены лично автором.
....
Проведены подробные исследования явлений филаментации и самофокусировки электронного пучка, генерируемого в диоде ускорителя ГИН-600 в форвакуумной области давлений (0,05-0,3) Торр. Изучены процессы взаимодействия интенсивных потоков электронов с плотностью мощности (1091010) Вт/см2 с конденсированными средами, что позволило получить ряд результатов, которые могут быть использованы в науке и технологиях.
Основные результаты и выводы
1. Показано, что в диоде ускорителя ГИН-600 (300 кВ, 2 кА, 12 нс) при малых (3-4) мм катод - анодных зазорах в форвакуумной области давлений (0,05-0,2) Торр в результате ускорения электронов на фронте ветвящегося анодонаправленного стримера в фазе перемыкания разрядного промежутка формируются филаментированные электронные микропучки (убегающие электроны) с энергией (50-100) кэВ и плотностью мощности до 1010 Вт/см2. Применение полого цилиндрического катода приводит к самофокусировке электронных микропучков в центральное пятно диаметром ~ 1 мм со скоростью ~1,5 мм/нс, вследствие образования вблизи катода не скомпенсированного положительного заряда, который играет роль виртуального анода, фокусирующего электронные микропучки, распространяющиеся по направлению к аноду.
2. Определены параметры самосфокусированного сильноточного
электронного пучка, выведенного в пространство за анодом. Установлено, что за анодном регистрируются электронные пучки с различными параметрами: низкоэнергетический самосфокусированный электронный пучок с плотностью мощности до 1010 Вт/см2 и энергией (50-100) кэВ распространяющийся вдоль оси вакуумного диода и распадающийся на расстоянии ~ (10-13) мм от поверхности анода и высокоэнергетический электронный пучок с плотностью мощности ~ 2-107 Вт/см2 и энергией электронов ~ 290 кэВ, расположенный на периферии
самосфокусированного пучка.
3. Показано, что воздействие микроструктурированного
самофокусирующегося электронного пучка на полиметилметакрилат с плотностью мощности вблизи (ниже) порога абляции приводит к локальному нагреву среды и появлению газообразных веществ, давление которых вызывает упругопластическую деформацию, после релаксации которой остается необратимая пластическая деформация, проявляющаяся в виде микропузырьков, размерами (10-50) мкм, локализованных на каналах электрического пробоя в приповерхностной области образца на глубине (40-80) мкм. При плотности мощности электронного пучка выше порога абляции полиметилметакрилата, происходит выброс плазмы и жидких капель из кратера с формированием на поверхности образца «короны» из полимерных нитей.
4. Обнаружено, что воздействие самосфокусированного электронного пучка на монокристаллы ZnSe (О) и Pb с плотностью мощности превышающей порог режима абляции вещества, приводит к выбросу плазмы из кратера и формированию на алюминиевой подложке нанокристаллов селенида цинка со структурой сфалерита размерами (2-12) нм и наночастиц свинца размерами (25-60) нм.
5. Показано, что после облучения латуни интенсивным электронным пучком в режиме абляции отношение концентраций атомов меди и цинка в приповерхностной области изменяется, что может быть использовано для модификации свойств поверхности сплавов.
6. Воздействие мощных самосфокусированных электронных пучков на конденсированные среды приводит к инициированию ряда пороговых физических процессов: пластическая деформация, генерация ударных волн, разрушение, взрывное вскипание, абляция, плазмообразование, что представляет интерес для разработки методов контроля материалов и радиационных технологий.
Основные результаты и выводы
1. Показано, что в диоде ускорителя ГИН-600 (300 кВ, 2 кА, 12 нс) при малых (3-4) мм катод - анодных зазорах в форвакуумной области давлений (0,05-0,2) Торр в результате ускорения электронов на фронте ветвящегося анодонаправленного стримера в фазе перемыкания разрядного промежутка формируются филаментированные электронные микропучки (убегающие электроны) с энергией (50-100) кэВ и плотностью мощности до 1010 Вт/см2. Применение полого цилиндрического катода приводит к самофокусировке электронных микропучков в центральное пятно диаметром ~ 1 мм со скоростью ~1,5 мм/нс, вследствие образования вблизи катода не скомпенсированного положительного заряда, который играет роль виртуального анода, фокусирующего электронные микропучки, распространяющиеся по направлению к аноду.
2. Определены параметры самосфокусированного сильноточного
электронного пучка, выведенного в пространство за анодом. Установлено, что за анодном регистрируются электронные пучки с различными параметрами: низкоэнергетический самосфокусированный электронный пучок с плотностью мощности до 1010 Вт/см2 и энергией (50-100) кэВ распространяющийся вдоль оси вакуумного диода и распадающийся на расстоянии ~ (10-13) мм от поверхности анода и высокоэнергетический электронный пучок с плотностью мощности ~ 2-107 Вт/см2 и энергией электронов ~ 290 кэВ, расположенный на периферии
самосфокусированного пучка.
3. Показано, что воздействие микроструктурированного
самофокусирующегося электронного пучка на полиметилметакрилат с плотностью мощности вблизи (ниже) порога абляции приводит к локальному нагреву среды и появлению газообразных веществ, давление которых вызывает упругопластическую деформацию, после релаксации которой остается необратимая пластическая деформация, проявляющаяся в виде микропузырьков, размерами (10-50) мкм, локализованных на каналах электрического пробоя в приповерхностной области образца на глубине (40-80) мкм. При плотности мощности электронного пучка выше порога абляции полиметилметакрилата, происходит выброс плазмы и жидких капель из кратера с формированием на поверхности образца «короны» из полимерных нитей.
4. Обнаружено, что воздействие самосфокусированного электронного пучка на монокристаллы ZnSe (О) и Pb с плотностью мощности превышающей порог режима абляции вещества, приводит к выбросу плазмы из кратера и формированию на алюминиевой подложке нанокристаллов селенида цинка со структурой сфалерита размерами (2-12) нм и наночастиц свинца размерами (25-60) нм.
5. Показано, что после облучения латуни интенсивным электронным пучком в режиме абляции отношение концентраций атомов меди и цинка в приповерхностной области изменяется, что может быть использовано для модификации свойств поверхности сплавов.
6. Воздействие мощных самосфокусированных электронных пучков на конденсированные среды приводит к инициированию ряда пороговых физических процессов: пластическая деформация, генерация ударных волн, разрушение, взрывное вскипание, абляция, плазмообразование, что представляет интерес для разработки методов контроля материалов и радиационных технологий.
