《离子在固体中的阻止本领射程和沟道效应》

第一篇阻止本领和射程1

第一章高速带电粒子的电子阻止本领——经典计算1

1-1 粒子-粒子碰撞1

1-2 粒子-原子碰撞5

1-3绝热截断9

1.动量近似9

2.原子的谐振子模型11

3.绝热截断12

1-4经典力学适用性讨论15

1.玻尔判据16

2.讨论几个问题18

第二章高速带电粒子的电子阻止本领——量子力学计算24

2-1 经典和量子的散射截面24

2-2 一级微扰处理27

2-3 贝特-布洛赫公式32

2-4几点讨论41

1.平均电离势I41

2.贝特-布洛赫公式的速度条件42

3.玻尔公式与贝特-布洛赫公式的比较43

4.等分定则44

2-5 Z31和Z41效应45

第三章Lindhard 的介电描述49

3-1 电子气中的截断49

3-2 电子气中的慢化(一)52

3-3 介电常数ε′(ｋ,ω)的估算57

3-4 累加定则61

3-5 静止电子气中的(-dＥ/dx)公式64

3-6 局部密度近似68

第四章低速带电粒子的电子阻止本领73

4-1托马斯-费米原子模型73

1.原子(离子)内部的电子密度分布和电势分布73

2.中性原子的标度化78

3.托马斯-费米模型与布洛赫关系81

4-2 电子气中的慢化(二)82

4-3散射势的确定86

1.低密度极限87

2.高密度极限87

4-4输运载面和(-dＥ/dx).公式89

1.低速轻离子情况90

2.高速轻离子情况91

3.低速重离子情况92

4-5 Z1振荡和Z2振荡93

第五章低速带电粒子的核阻止本领97

5-1 一般叙述97

5-2 幂函数近似和广角外推99

5-3 约化微分截面ｆ(ｔ1/2)105

5-4 约化核阻止本领(-dε／dp)n108

5-5原子间的相互作用势112

1.硬球势112

2.玻恩-迈耶势113

3.玻尔势114

4.勃林克曼Ⅰ势114

5.勃林克曼Ⅱ势115

6.托马斯-费米势的几种解析近似116

7.由计算机拟合得到的Kｒ-C势和皮亚赛克势118

第六章多次散射和能量离散125

6-1多次散射的统计规律性125

1.均方散射角？2125

2.核碰撞和电子碰撞的均方散射角?2ｎ和?2n128

3.多次散射角分布的高斯近似132

6-2多次散射的输运方程法134

1.输运方程的建立134

2.输运方程的求解135

3.普适的角分布函数ｐ(ａ-，τ)136

4.ｐ(ａ-，τ)的计算及与实验的比较138

6-3能量离散的玻尔模型140

1.一般概念140

2.电子碰撞和核碰撞的能量离散Ω2n和Ω2n141

3.能量损失的分布144

6-4能量离散的自由电子气模型147

1.玻尔模型的局限性147

2.林哈德-夏夫模型(LS模型)147

3.对LS模型的改进149

第七章LSS射程理论153

7-1简单的射程理论153

1.平均射程?(E)的简单计算153

2.与实验的比较155

3.射程的离散(△R)2157

7-2LSS积分-微分方程160

1.LSS积分-微分方程及各阶矩的递推公式160

2.平均射程R(E)的求解161

3.射程离散(△R)2的求解162

4.级数的收敛问题165

7-3用负幂势计算R(E)和△R2(E)165

1.用负幂势表达的LSS积分方程165

2.矩的递推公式167

3.计算平均射程γ和射程离散(△γ)2168

7-4投影射程的分布171

1.投影射程分布函数的LSS积分-微分方程172

2.平均投影射程Rp(E)的计算173

3.λιτ(E)和(-dE/dx)fr的计算174

4.射程R(E)与投影射程Rp(E)的换算关系177

5.投影射程的离散？179

7-5LSS射程计算的 Sanders 方法182

1.球坐标下的LSS积分-微分方程182

2.空间矩mn？(E)的解法185

3.β系数的计算188

4.多元素靶中的射程计算191

7-6射程分布函数的构筑方法195

1.构筑射程分布常用的几种矩195

2.高斯分布近似197

3.双半高斯分布近似199

4.埃及华斯(Edgeworth)分布201

5.庇尔松(Pearson)分布202

第二篇离子沟道效应的理论与应用207

第八章Lindhard 的沟道理论207

8-1沟道理论的基本假设207

1.早期的实验观察和计算机模拟的结果207

2.Lindhard 的基本假设211

8-2横向连续势213

1.轴沟道连续势的一般表式213

2.平面沟道连续势的一般表式214

3.具体的沟道连续势216

4.横向能量守恒近似219

8-3受制约运动的条件220

1.轴沟道中受制约运动的条件220

2.平面沟道中受制约运动的条件223

3.轴沟道与平面沟道的联系225

8-4 经典力学适用性讨论——与原子弦的碰撞227

8-5 半路平面模型230

8-6 完美弦上的原子发射粒子234

8-7晶格热振动与横向能量守恒近似238

1.晶格原子的热振动位移238

2.沟道热平均势239

3.横向能量守恒近似与晶格热振动243

第九章沟道效应的统计处理247

9-1沟道粒子系统的分布函数248

1.轴沟道情况248

2.平面沟道情况251

9-2沟道坑的理论计算252

1.轴沟道沟道坑的计算253

2.平面沟道沟道坑的计算260

9-3计算沟道坑的数值方法(一)：连续近似262

1.计算沟道势能262

2.计算横向能量的分布函数g(E?)263

3.沟道粒子的通量分布264

4.计算沟道坑264

9-4 沟道坑的数值方法(二)：半路平面模型266

1.物理模型266

2.数值计算方法268

9-5连续模型的退道理论—扩散模型270

1.描述退道的扩散方程271

2.扩散常数D(E?)273

3.退道扩散模型与实验的比较278

第十章用阻塞效应测量核能级寿命282

10-1阻塞效应测量核能级寿命的原理282

1.复合核发射的带电粒子阻塞效应283

2.阻塞角分布参数与核反冲距离和寿命的关系284

10-2阻塞角分布的理论计算290

1.解析计算法290

2.蒙特卡洛模拟计算292

10-3 阻塞效应测量核寿命实验294

1.孤立共振核反应寿命测量295

2.非弹性散射过程的寿命测量303

3.复合核弹性散射寿命测量305

4.裂变寿命测量307

第十一章杂质原子的晶格定位312

11-1沟道定位的基本原理312

1.定位的三角形法则312

2.杂质晶格位与沟道坑的形状的关系314

3.等效晶格位相等效投影位316

11-2替位杂质原子的定位分析317

1.全部替位的定位事例——Au在Cu中的晶格位317

2.部分替位的定位事例——Sn在SiC中的晶格位318

3.替位率的计算321

11-3近替位杂质原子的定位分析322

1.沟道坑的实验测量及测量结果322

2.沟道坑的理论计算324

3.理论沟道坑与实测沟道坑拟合定Bi的位置325

11-4隙位杂质原子的定位分析327

1.样品条件328

2.随机谱和轴沟道对准(ψ＝0)谱328

3.轴沟道的背散射产额角分布331

4.<110>沟道通量峰的分析331

5.确定Yb原子的晶格位置333

11-5ZnS型晶体中杂质原子定位的技术336

1.<110>沟道背散射产额的不对称现象337

2.上述不对称现象的原因338

3.计算机模拟339

4.ZnS型晶体中替位杂质原子的定位340

11-6晶格定位中几个值得注意的问题343

1.分析束的轰击对杂质晶格位的影响343

2.杂质原子的浓度对定位分析的影响344

3.理论计算的局限性345

4.低对称性晶格位和多重位346

5.样品条件346

第十二章晶格损伤的分析348

12-1晶格的辐射损伤和二次缺陷348

1.位移阈能和点缺陷349

2.位移级联和位移钉砸350

3.热钉砸351

4.点缺陷的迁移和点缺陷复合体352

5.重离子和轻离子引起的晶格损伤354

6.退火和二次缺陷354

12-2晶格无序的深度分布——Bφｇh公式356

1.Bφｇh公式357

2.对Bφｇh公式的几点说明359

12-3退道几率和退道校正363

1.退道几率的理论估算363

2.退道校正367

12-4无序原子横向分布的分析371

1.基本原理和分析的方法371

2.分析实例375

3.分析方法的局限性377

12-5位错退道(一)：Quere 模型379

1.Quere 模型的基本思想379

2.轴沟道中全位错的退道直径381

3.平面沟道中全位错的退道直径385

4.Quere 模型与实验测量的比较387

12-6位错退道(二)：Kudo 模型391

1.轴沟道中位错的退道几率392

2.平面沟道中位错的退道几率397

3.Kudo 模型的应用例子399

附录A阻止本领和射程的编评公式及 FORTRAN 程序404

A-1 氢离子的阻止本领404

A-2 氦离子的阻止本领415

A-3重离子的阻止本领417

1.低速重离子的电子阻止417

2.高速重离子的电子阻止417

3.中速重离子的电子阻止418

A-4 程序 STOP420

A-5 程序 PRAL441

附录B德拜函数和德拜温度等457

附录C立方晶系主要晶面的极图460

附录D9度极式坐标图463