Теней эффект - возникновение характерных минимумов интенсивности (теней) в угл. распределении частиц, вылетающих
из узлов кристаллич. решётки. Т, э. был обнаружен в 1964 А. Ф. Туликовым и независимо
Б, До "леем и К. Бьёрквистом. В работах Туликова тени наблюдались в потоках
частиц - продуктов ядерных реакций на кристаллич. мишени, облучённой ускоренными
частицами. В опытах Домея и Бьёрквиста источником заряж. частиц были a-радиоакт.
ядра, введённые в узлы кристаллич. ре-шётки методом ионной имплантации. Все
последующие эксперименты проводились по первой схеме.
Для положительно заряж. частиц (протонов, a-частиц и более тяжёлых ионов), испускаемых из узлов кристаллич. решётки, не все направления в кристалле оказываются доступными. Вылет частиц в направлениях кристаллографич. осей и плоскостей "блокирован" из-за рассеяния их электрич. полем атомных ядер, образующих эти оси или плоскости. В угл. распределении частиц, регистрируемых вне кристалла, наблюдаются минимумы интенсивности - "тени" от кристаллография, осей и плоскостей (рис. 1).
Угл. размеры осевой тени определяются соотношением
где y0-полуширина
тени, Z1e, E- заряд и
энергия движущейся
частицы, Z2e
- заряд ядра атома кристалла, d-расстояние между соседними атомами вдоль
оси. Для протонов с 
МэВ величина 
.
Интенсивность частиц в центре тени для бездефектного кристалла примерно в 100
раз меньше, чем на периферии (рис. 2).
Т. э. относится к группе
т. н. ориентационных явлений, наблюдаемых при облучении кристаллов потоками
частиц. Два ориентационных эффекта - каналироваиие заряженных частиц и
Т. э.- дополняют друг друга: первый относится к частицам, движущимся в областях
кристалла с пониженной плотностью вещества, второй - к частицам, оказавшимся
в местах, где плотность вещества максимальна. В экспериментах, связанных с Т,
э., определяют вероятность попадания в определённым образом ориентированный
детектор частицы, вылетающей из узла решётки, тогда как в экспериментах по каналированию
измеряют вероятность попадания ориентированного пучка частиц в ядро атома кристалла.
Т. э. может наблюдаться
и в угл. распределении частиц, испытавших резерфордовское рассеяние на большой
угол при столкновении с ядрами кристалла. Так как прицельные расстояния, соответствующие
рассеянию на большие углы, значительно меньше амплитуды тепловых колебаний атомов
в кристаллич. решётке, то можно считать, что рассеянные частицы начинают своё
движение практически из узлов решётки. Регистрация угл. распределения рассеянных
частиц в большом телесном угле, напр. с помощью ядерной фотографической эмульсии, позволяет получить систему теней - и о н о г р а м м у (рис. 3). Пятна и
линии на ионограмме принципиально отличны от пятен и линий, получаемых при изучении
кристаллов дифракц. методами (рентгенография материалов, электронография,
нейтронография). Из-за малой длины волны де Бройля тяжёлых частиц 
см для протонов с энергией 
МэВ) дифракц. явления практически не оказывают влияния на образование теней.
Наблюдаемые пятна и линии являются результатом чисто корпускулярного характера
движения частиц в кристалле и соответствуют пересечению с плоскостью фотопластинки
кристаллографии. осей и плоскостей. Как следствие этого, элементам монограммы
не свойственны ограничения на разрешающую способность, присущие дифракц. картинам
(волновое размытие пятен). Распределение интенсивности частиц в пределах одной
тени, осевой или плоскостной, определяется такими факторами, как состав и структура
кристалла, вид и энергия частиц, темп-pa кристалла, тип и кол-во дефектов.
Основанный на Т. э. метод
монографии нашёл применение в физике твёрдого тела. Он используется в тех областях
исследования, где дифракц. методы неэффективны: изучение структуры тонких монокристаллич.
плёнок, послойное исследование структуры кристалла вблизи его поверхности и
измерение распределения дефектов и примесных атомов по глубине кристалла без
разрушения образца, определение положения примесного атома в ячейке кристалла.
На базе Т. э. разработан
метод измерения времён протекания ядерных реакций в диапазоне 10-18-10-15
с. При облучении монокристаллич. мишени быстрыми частицами образующаяся составная
ядерная система смещается из узла кристаллич. решётки под действием импульса
частицы. Продукты реакции испускаются на нек-рых расстояниях от узлов решётки;
эти расстояния определяются скоростью составной системы u и временем
протекания ядерной реакции t. При ср. смещении 
см степень запрета на движение заряж. продуктов реакции в направлении кристаллография,
оси (или плоскости) ослабевает, что отражается на форме тени (рис. 4). По изменению
формы тени определяется ср. величина смещения источников частиц и находится
время протекания ядерной реакции т.
Метод измерения т
на основе Т. э. является прямым: сравнивается время жизни составной ядерной
системы с временем пролёта ею межатомного расстояния в кристалле. Отсюда следует
его применимость как в случае возбуждения изолированных уровней энергии составной
ядерной системы, так и в условиях перекрывающихся уровней. Этим методом исследовались
временные характеристики процесса деления тяжёлых ядер. Впервые измерена длительность
деления возбуждённых ядер урана и трансурановых элементов в диапазоне
-10-1б с. Данные по длительности деления используются для получения
информации о высоковозбуждённых состояниях ядер при больших деформациях, соответствующих
второй потенц. яме двугорбого барьера деления (см. Деление ядер).
|
|
 |
