Analytical Theory of Reflection of Hydrogen Isotopes of Thermonuclear Energies from Construction Materials

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A theoretical description of reflection of hydrogen isotopes from a solid body based on data available in modern literature on the cross sections for elastic and inelastic scattering of ions is presented. The results of the analytical calculation are compared with the results of computer simulation and experimental data. The interaction of hydrogen isotopes with energies from 300 eV to 25 keV with materials in a wide range of atomic numbers, namely Be, C, Ti, Ni, W, Au, is considered. A critical review of existing analytical models of multiple scattering of light ions in solids is performed.

About the authors

V. P. Afanas’ev

Moscow Power Engineering Institute (National Research University)

Author for correspondence.
Email: v.af@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 111250

L. G. Lobanova

Moscow Power Engineering Institute (National Research University)

Email: lida.lobanova.2017@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 111250

References

  1. Курнаев В.А., Машкова Е. С., Молчанов В. А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела. М.: Энергоатомиздат, 1985.
  2. Mashkova E.S., Molchanov V. A. Medium energy ion reflection from solids. Amsterdam: North-Holland, 1985.
  3. Машкова Е.С., Молчанов В. А. Рассеяние ионов средних энергий поверхностями твердых тел. М.: Атомиздат, 1980.
  4. Готт Ю. В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях. М.: Атомиздат, 1978.
  5. Калашников Н.П., Ремизович В. С., Рязанов М. И. Столкновение быстрых заряженных частиц в твердых телах. М.: Атомиздат, 1980.
  6. Ziegler J.F., Biersack J. P., Littmark U. The stopping and range of ions in solids. New York: Pergamon Press, 1985.
  7. Goebl D., Roth D., Bauer P. // Phys. Rev. A: Atomic Mol. Opt. Phys. 2013. V. 87. P. 062903. doi: 10.1103/PhysRevA.87.062903.
  8. Werner W.S.M. // Surface Interface Anal. 1995. V. 23. P. 737. doi: 10.1002/sia.740231103.
  9. Afanas`ev V.P., Fedorovich S. D., Lubenchenko A. V., Ryjov A. A., Esimov M. S. // Z. Phys. B. 1994. V. 96. P. 253. doi: 10.1007/BF01313291.
  10. Амбарцумян В.А., Мустель Э. Р., Северный А. Б., Соболев В. В. Теоретическая астрофизика. М.: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1952.
  11. Chandrasekhar S. Radiative transfer. New York: Dover Publications, 1960.
  12. Petzold L. R. Computer Methods for Ordinary Differential Equations and Differential-Algebraic Equations. Philadelphia: SIAM, 1998.
  13. Afanas’ev V.P., Efremenko D. S., Kaplya P. S. // J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 2016. V. 210. P. 16. doi: 10.1016/j.elspec.2016.04.006.
  14. Salvat-Pujol F., Werner W. S.M. // Phys. Rev. B: Condensed Matter. 2011. V. 83. P. 195416. doi: 10.1103/PhysRevB.83.195416.
  15. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1964.
  16. Afanas’ev V.P., Lobanova L. G. // Russian Microelectronics. 2022. V. 51. P. 210. doi: 10.1134/S1063739722040035.
  17. Afanas’ev V.P., Lobanova L. G., Shulga V. I. // J. Surface Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. P. 78. doi: 10.1134/S1027451023010032.
  18. Курнаев В.А., Тельковский В. Г. Экспериментальные данные по обратному рассеянию заряженных частиц: Тексты лекций. М.: МИФИ, 1982.
  19. Langley R. A., Bohdansky J., Eckstein W., Mioduszewski P., Roth J., Taglauer E., Thomas E. W., Verbeek H., Wilson K. L. // Nuclear Fusion. 1984. V. 24. P. 9. doi: 10.1088/0029-5515/24/S1/001.
  20. Bulgadaryan D., Sinelnikov D., Kurnaev V., Efimov N., Borisyuk P., Lebedinskii Y. // Nuclear Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2019. V. 438. P. 54. doi: 10.1016/j.nimb.2018.10.043.
  21. Bulgadaryan D.G., Sinelnikov D. N., Efimov N. E., Kurnaev V. A. // Bull. Russian Academy Sci.: Phys. 2020. V. 84. P. 742. doi: 10.3103/S1062873820060064.
  22. Berger M.J., Coursey J. S., Zucker M. A., Chang J. NIST Standard Reference Database 124. Last Update to Data Content: July 2017. NISTIR4999. doi: 10.18434/T4NC7P.
  23. Bulgadaryan D., Kurnaev V., Sinelnikov D., Efimov N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2017. V. 941. P. 012022. doi: 10.1088/1742-6596/941/1/012022.
  24. Jablonski A., Salvat F., Powell C. J. Nist Electron Elastic-Scattering Cross-Section Database e Version 3.2, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 2010.
  25. Salvat F., Jablonski A., Powell C. J. // Comput. Phys. Commun. 2005. V. 165. P. 157. doi: 10.1016/j.cpc.2004.09.006.
  26. Бронштейн И.М., Пронин В. П., Стожаров В. М. // Физика твердого тела. 1974. Т. 16. С. 2107.
  27. Бронштейн И.М., Пронин В. П. // Физика твердого тела. 1975. Т. 17. С. 2086.
  28. Gartker K., Hehl K. // Phys. Stat. Sol. B. 1979. V. 94. P. 231. doi: 10.1002/pssb.2220940126.
  29. Мотт Н., Месси Г. Теория атомных столкновений. М.: Мир, 1969.
  30. Firsov O.B. // Sov. Phys. JETP. 1958. V. 34. P. 308.
  31. Zinoviev A.N., Babenko P. Yu., Nordlund K. // Nuclear Instr. Meth. B. 2021. V. 508. P. 10. doi: 10.1016/j.nimb.2021.10.001.
  32. Bethe H.A. // Phys. Rev. 1953. V. 89. P. 1256. doi: 10.1103/PhysRev.89.1256.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences