ТЕНЕЙ ЭФФЕКТ

ТЕНЕЙ ЭФФЕКТ возникновение
характерных минимумов интенсивности (теней) в угловом распределении
частиц, вылетающих из узлов решётки монокристалла. Т. э. наблюдается
для положительно заряженных тяжёлых частиц (протонов, дейтронов, более
тяжёлых ионов). Тени образуются в направлениях кристаллографич.
осей и плоскостей. Появление тени в направлении кристаллографич. оси (о
с е в а я тень) обусловлено отклонением частиц, первоначально
вылетевших в направлении этой оси, внутриатомным электрич. полем ближайших
к излучающему узлу атомов, расположенных в той же цепочке (рис.
1). Распределение относительной интенсивности частиц Y в области
тени изображено на рис. 2. Угловые размеры тени определяются соотношением:

где 2xтени, eZи Е - заряд и энергия движущейся частицы,
eZ- заряд ядра атома кристалла, l - расстояние между соседними атомами
цепочки.
Интенсивность -у потока частиц в центре тени для совершенного кристалла
(без дефектов) примерно в 100 раз меньше,
чем на периферии.

Рис. 1. Происхождение эффекта теней.

Рис. 2. Угловое распределение интенсивности
потока вылетающих из кристалла частиц при эффекте теней.

Рис. 3. Ионограмма кристалла.

Т. э. был обнаружен в 1964 независимо
А. Ф. Туликовым (СССР) и Б. Домеем и К. Бьёрквистом (Швеция),
причём частицы, в пучке к-рых наблюдались тени, в этих работах имели различное
происхождение. В экспериментах Туликова это были продукты ядерных реакций
на ядрах кристаллич. мишени под действием ускоренных частиц. Домей и Бьёрквист
вводили "-радиоактивные ядра в узлы кристаллич. решётки (методом
ионной имплантации) и наблюдали тени в угловом распределении вылетающих
из кристалла а-частиц. Первый метод оказался более универсальным, и практически
все последующие эксперименты проводились по его схеме. В частности, с помощью
этого метода удалось наблюдать плоскостные тени, т. е. области пониженной
интенсивности частиц в направлении кристаллографич. плоскостей, имеющие
форму прямых линий. При регистрации плоскостных теней в качестве детектора
часто используют ядерные фотографические эмульсии, т. к. с их помощью
можно регистрировать теневую картину в большом телесном угле. На эмульсии
возникает сложная теневая картина кристалла, называемая ионограммой (рис.
3).

Расположение пятен и линий на ионограмме
зависит от структуры кристалла и геометрич. условий опыта. Распределение
интенсивности в пределах одной тени (осевой или плоскостной) определяется
многими факторами (состав и структура кристалла, сорт и энергия движущихся
частиц, темп-pa кристалла, количество дефектов в кристалле). Пятна
и линии на ионограмме по своей природе принципиально отличны от пятен и
линий, получаемых при изучении кристалла дифракционными методами (см. Рентгеновский
структурный анализ, Электронография, Нейтронография). Из-за малой величины
длины волны де Бройля для тяжёлых частиц дифракционные явления на образование
теней практически не влияют.

Т. э. используется в ядерной физике
и физике твёрдого тела. На базе Т. э. разработан метод измерения времени
т протекания ядерных реакций в диапазоне значений 10¹⁶
- 10¹⁸ сек. Информация о величине т извлекается из формы
теней в угловых распределениях заряженных продуктов ядерных реакций,
поскольку
эта форма определяется смещением составного ядра за время его жизни из
узла решётки. В физике твёрдого тела Т. э. используется для исследования
структуры кристалла, распределения примесных атомов и дефектов. Особенно
эффективными методы, основанные на Т. э., оказываются при изучении
тонких монокристаллич. слоев вещества (10-1000 А).

Т. э. относится к группе о р и е
н т ационных явлений, возникающих при взаимодействии частиц с кристаллами.
Другое ориентац. явление -каналирование заряженных частиц.

Лит.: Туликов А. Ф., Влияние
кристаллической решетки на некоторые атомные и ядерные процессы, "Успехи
физических наук", 1965, т. 87, в. 4, с. 585; Широков Ю. М., Юдин H. П.,
Ядерная физика, М., 1972; Медиков Ю. В., Т у л ин о в А. Ф., Ядерные столкновения
и кристаллы, "Природа", 1974, № 10; К а р амян С. А., Медиков Ю. В., Т
у л ин о в А. Ф., Об использовании эффекта теней для измерения времени
протекания ядерных реакций, "Физика элементарных частиц и атомного ядра",
1973, т. 4, в. 2. А. Ф. Туликов.