Моделирование образования структуры областей видоизмененного вещества при формировании тяжелыми ионами высоких энергий сферических треков

Abstract

Прохождение тяжелых ионов высоких энергий в твердом теле создает вдоль их траекторий области с измененной структурой материала (треки). Треки различных ионов могут пересекаться, формируя сложную структуру. При помощи химической обработки можно удалить модифицированное вещество и создать разветвленную структуру полостей, что значительно увеличивает площадь облучаемой поверхности. В работе моделировалось образование структуры областей модифицированного веществ (или системы полостей, если модифицированное вещество вытравлено) в результате стационарного воздействия ионами высоких энергий. Полагалось, что каждый ион создает свой трек; треки имеют сферическую форму и их образование в любой точке образца равновероятно. Положения треков выбирались случайным образом с использованием метода Монте-Карло. В результате проведенного моделирования найдена зависимость площади эффективной поверхности образца, подвергаемой облучению, и доли модифицированного вещества от флюенса и от размера трека. Установлено, что зависимость эффективной площади поверхности от времени имеет ярко выраженный максимум, положение которого определяется величиной трека.

Проходження важких іонів високих енергій створює уздовж їхніх траєкторій у твердому тілі області зі зміненою структурою матеріалу («треки»). Треки різних іонів можуть перетинатися, при цьому формуючи складну структуру. За допомогою хімічної обробки можна видалити модифіковану речовину и утворити розвинену структуру порожнин, що значно збільшує площу опроміненої поверхні. В роботі моделювалось утворення структури областей модифікованої речовини (чи системи порожнин, якщо модифікована речовина витравлена) в результаті стаціонарного впливу іонами високих енергій. Вважалося, що кожен іон, що налітає, створює трек, треки мають сферичну форму і їх утворення в будьякій точці зразка рівноймовірне. Положення цих областей у матеріалі моделювалося випадковим чином з використанням методу Монте-Карло. У результаті проведеного моделювання знайдена залежність ефективної площі поверхні зразка підданої опроміненню і долі модифікованої речовини від флюенса опромінення і від розміру трека. Встановлено, що залежність ефективної площі поверхні від часу має ярко виражений максимум, положення якого визначається величиною трека.

Passage of high energy heavy ions creates in solids along their trajectories areas with the changed structure of a material (" tracks"). Tracks of various ions can be crossed, forming difficult structure. By means of chemical processing it is possible to remove the modified substance and to create the branched out structure of cavities that considerably increases the irradiated surface area. Formation of modified substances areas structure (or systems of cavities if the modified substance is etched) was modeled as a result of stationary influence by high energy ions in this work. It was supposed that each incident ion creates track, tracks have the spherical form and their formation in any point of the sample equiprobably. Position of these areas in a material was modeled in a random way with use of a Monte-Carlo method. As a result of the realized simulating is search out dependence of the effective surface area which was irradiated and dependence of modified matter part from irradiation fluence and from the radius of track. It has been found that dependence of effective surface area on time has the vividly expressed maximum position which is determined by the size of the track.