Back-scattering and neutralization coefficients of nitrogen ions on iron surface

Abstract

The coefficients of back-scattering and neutralization of nitrogen ions (N⁺) on iron surface during ion bombardment at the processes of ion sputtering and niriding have been calculated using TRIM code. The pure iron target and two-element targets, Fe+Mo (1 and 5%), Fe+W (1 and 5%), were tested. The ion energy was from 0.1 to 70 keV. The ions N+ are considered to be back-scattering in the form of energetic N atoms. The calculations showed the back-scattering and neutralization coefficients are tens of percent for low energies N⁺ ions and several percent for energies of tens kiloelectron-volts. The average penetration depth of the ions into the Fe target and the ion sputtering coefficients are calculated, too.

Коефіцієнти зворотного розсіювання та нейтралізації іонів азоту на поверхні заліза під час іонного бомбардування у процесах іонного розпилення та азотування були розраховані за допомогою програми TRIM. Випробовували мішень із чистого заліза та двоелементні мішені Fe+Mo (1 та 5 %), Fe+W (1 та 5 %). Енергія іонів становила від 0,1 до 70 кеВ. Вважалося, що іони N⁺ розсіюються назад у формі енергетичних атомів N. Розрахунки показують, що коефіцієнти зворотного розсіювання та нейтралізації складають десятки відсотків для низькоенергетичних іонів N⁺ і кілька відсотків для енергій у десятки кілоелектронвольт. Також розраховано середню глибину проникнення іонів азоту в Fe-мішень та коефіцієнти іонного розпилення.