Математическое моделирование процессов в плазменных установках

Расчет коэффициентов физического распыления материалов при бомбардировке потоками ионов. Определение искомых зависимостей методом Монте-Карло в пакете SRIM. Диаграмма Экштайна для энергии ионов ксенона 600 эВ, а также изотропизация налетающего потока.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 27.05.2013
Размер файла 532,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Провести расчёты зависимости коэффициента распыления материала мишени в заданном диапазоне энергий с шагом 50 эВ. Использовать пакет SRIM для определения искомых зависимостей методом Монте-Карло. Число ионов при расчёте выбирать не менее 9999.

Привести исходные данные (со значением энергии связи для материала мишени), таблицу результатов с округлением до 3-х значащих цифр и полученную графическую зависимость. Привести для последнего значения диапазона исходных данных диаграмму парных упругих соударений ионов с атомами распыляемого материала (рекомендуемая программная среда - MATLAB) и проанализировать применимость модели линейных каскадов.

Исходные данные

Материал мишени - вольфрам;

энергия связи - Eсв = 8.68 эВ;

атомный номер - 74;

атомный вес - 184 а.е.м.;

плотность - 19.4 г./см3.

Распыляющие ионы - ионы ксенона;

атомный номер - 54;

атомный вес - 131 а.е.м.

Диапазон энергий ионов ксенона 100 - 600 эВ.

Число ионов, используемых в расчёте для каждого значения энергии -15000.

Решение

В программе SRIM-2013 была получена зависимость коэффициента распыления вольфрама ионами ксенона в диапазоне энергий 100 - 600 эВ, которая приведена на рис. 1. Результаты расчёта приведены в таблице 1.

Рис. 1. Зависимость коэффициента распыления вольфрама ионами ксенона в диапазоне энергий 100 - 600 эВ

Таблица 1

EXe, эВ

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

SW, ат/

ион

0.267

0.395

0.512

0.625

0.698

0.819

0.887

0.977

1.07

1.17

1.26

На рис. 2 - 7 приведены визуализации распыления вольфрамовой мишени ионами ксенона разных энергий, полученные с помощь программы SRIM-2013. Из рисунков видно, что при увеличении энергии ионов ксенона глубина их проникновения в мишень и ширина зоны распыления увеличиваются. Характерная глубина проникновения ионов ксенона в мишень 25 Ангстрем.

Рис. 2. Распыление вольфрамовой мишени ионами ксенона с энергией 100 эВ

Рис. 3. Распыление вольфрамовой мишени ионами ксенона с энергией 200 эВ

Рис. 4. Распыление вольфрамовой мишени ионами ксенона с энергией 300 эВ

Рис. 5. Распыление вольфрамовой мишени ионами ксенона с энергией 400 эВ

Рис. 6. Распыление вольфрамовой мишени ионами ксенона с энергией 500 эВ

Рис. 7. Распыление вольфрамовой мишени ионами ксенона с энергией 600 эВ

экштайн ксенон изотропизация плазменный

На рис. 8 представлена диаграмма парных упругих столкновений (диаграмма Экштайна) для энергии распыляющих вольфрам ионов ксенона 600 эВ.

Рис. 8. Диаграмма Экштайна для энергии ионов ксенона 600 эВ

Анализируя диаграмму, можно отметить, что поток рассеянных атомов распределён по всем углам рассеяния, то есть происходит изотропизация налетающего потока. При этом из диаграммы видно, что при лобовом столкновении доля переданной первичному атому энергии составляет 0.8. При энергии налетающего иона 600 эВ энергия первичного атома будет 408 эВ, что намного превышает энергию связи вольфрама 8.68 эВ. Это означает, что первично выбитый атом будет иметь большую энергию в свободном состоянии и будет передавать её атомам решётки, образуя каскад соударений. При таком режиме число атомов, выбитых в результате действия каскада, будет превышать число первичных выбитых атомов. Это означает, что модель линейных каскадов для данного случая распыления корректна.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.