Введение
Глава 1. Современное состояние исследований процесса взаимодействия пучков тяжелых ионов с конденсированными средами. Экспериментальные методы диагностики . 12
1.1 Теоретическое рассмотрение процесса торможения пучков тяжелых ионов в веществе. Особенности передачи энергии пучка ионов конденсированной среде. 14
1.2 Методы диагностики параметров ионного пучка при его торможении в веществе. Рентгеноспектральная диагностика параметров среды, возбужденной тяжелоионным пучком . 20
1.3 Применение и особенности рентгеновской спектроскопии с пространственным разрешением на основе сферически изогнутых кристаллов для диагностики параметров вещества, находящегося в экстремальном состоянии. 25
Глава 2. Рентгеноспектральная диагностика параметров ионного пучка в процессе взаимодействия с конденсированными средами. Эволюция энергетических характеристик и зарядового состояния ионного пучка вдоль диапазона торможения . 32
2.1 Рентгеноспектральпый метод регистрации параметров ионного пучка внутри конденсированной среды. 34
2.1.1 Использование эффекта Доплера для определения скорости ионов в процессе их торможения в среде . 34
2.1.2 Спектральный состав регистрируемого излучения. Излучение ионов различной кратности ионизации. 38
2.1.3 Требования к параметрам используемых мишеней. Пористая наноструктурная кварцевая среда и ее свойства. 41
2.2 Экспериментальная установка для динамического исследования параметров ионного пучка и состояния конденсированных сред в процессе их взаимодействия. 47
2.3 Экспериментальные результаты по диагностике параметров ионного пучка внутри твердотельных сред. 55
2.3.1 Измерение скорости ионов пучка в динамике ее изменения внутри конденсированной среды. Достигаемая точность и возможности измерений. 55
2.3.2 Динамика торможения тяжелых ионов внутри конденсированных сред. Сравнительный анализ результатов экспериментов и численных расчетов. 65
2.3.3 Измерение относительных интенсивностей спектральных линий излучения тяжелых ионов по мере их торможения в веществе. Учет аппаратных функций приборов и условий постановки эксперимента . 70
2.3.4 Эволюция зарядового состояния ионов пучка. Отличие зарядового состава пучка внутри вещества и на выходе из мишени. Общая динамика торможения ионного пучка внутри конденсированной среды. 75
2.3.5 Оптический контроль состояния образцов мишеней после полного времени воздействия ионного пучка. 79
Глава 3. Исследование состояния конденсированной среды в области трека одиночного энергетического тяжелого иона. Рентгеновские спектры излучения среды с пространственным разрешением вдоль оси трека . 83
3.1 Формирование и релаксация возбуждения, создаваемого одиночным тяжелым ионом в веществе, на временах порядка десятков фемтосекунд. 86
3.1.1 Механизмы и величины энерговклада одиночного тяжелого иона в вещество. Характерные пространственные масштабы области первичного возбуждения. 86
3.1.2 Вероятности ионизации электронов на различных орбиталях атомов мишени кулоновским полем тяжелого иона. Параметры вещества в области трека на стадии первичной ионизации. 90
3.1.3 Данные молекулярно-динамического моделирования неидеальной неравновесной плазмы. Характерные времена релаксации электронной и ионной подсистем. 95
3.2 Экспериментальные спектры излучения конденсированных сред различной средней плотности под воздействием тяжелых ионов. Зависимость спектров от параметров возбуждения. 98
3.2.1 Наблюдение спектров диэлектронных сателлитов многозарядных ионов, излучаемых средой при воздействии тяжелоионного пучка. 98
3.2.2 Условие независимости актов взаимодействия единичных ионов со средой и его экспериментальная реализация . 101
3.2.3 Влияние типа воздействующих ионов на спектр излучения мишени. 105
3.2.4 Эволюция возбуждения среды вдоль трека тяжелого иона. 107
3.2.5 Адекватность замены сплошных твердотельных мишеней аэрогельной средой с внутренней наноструктурой. 111
3.2.6 Зависимость спектров излучения сплошных твердых тел от энергии возбуждающих ионов. 113
3.2.7 Наблюдение спектров Ка линии нейтральных атомов и механизмы ее генерации при воздействии тяжелоионного пучка на среду. 115
3.2.8 Измерение длин волн групп диэлектронных сателлитов атомов мишени. 118
3.3 Использование методов радиационной кинетики для моделирования экспериментальных спектров излучения среды в экстремальных состояниях. 122
3.3.1 Моделирование экспериментальных спектров в предположении локального термодинамического равновесия. 122
3.3.2 Необходимость развития неравновесной модели радиационной кинетики, учитывающей временную зависимость излучаемых спектров. 127
Заключение 132
Список цитируемой литературы 136
