Каналирование заряженных частиц

в кристаллах, движение частиц вдоль «каналов», образованных параллельными друг другу рядами атомов. При этом частицы испытывают скользящие столкновения (импульс почти не меняется) с рядами атомов, удерживающих их в этих «каналах» (рис.). Если траектория частицы заключена между двумя атомными плоскостями, то говорят о плоскостном каналировании, в отличие от аксиального каналирования, при котором частица движется между соседними рядами атомов. К. З. Ч. Было предсказано американскими физиками М. Т. Робинсоном и О. С. Оуэном в 1961 и обнаружено в 1963—65 несколькими группами экспериментаторов. Каналирование тяжёлых частиц (протонов и ионов) наблюдается при энергиях больше нескольких кэв, что соответствует длине Волны де Бройля, малой по сравнению с постоянной кристаллической решётки.

К. З. Ч. В этом случае может быть описано законами классической механики. Для К. З. Ч. Необходимо, чтобы угол, образуемый скоростью частицы и осью атомного ряда (или плоскостью для плоскостного каналирования), не превышал некоторого критического значения Ψкр. Угол Ψкр тем больше, чем больше атомные номера частицы и атома кристалла, чем меньше энергия частицы и чем меньше расстояние между атомами в ряду атомов, вдоль которого происходит К. З. Ч. Для аксиального каналирования в некоторых направлениях Ψкр = 0,1—5° (для плоскостного каналирования в несколько раз меньше). Траектория каналированных частиц проходит дальше от ядер атомов кристаллической решётки, чем траектория неканалированных частиц. Это приводит к важным следствиям.

1) длина пробега частиц в канале значительно больше, чем длина пробега неканалированных частиц, т.к. Электронная плотность в каналах меньше, чем в среднем в кристалле. Увеличение длины пробега ионов при К. З. Ч. Используется при ионном легировании полупроводников (см. Ионное внедрение). 2) Поскольку каналированные частицы движутся сравнительно далеко от ядер и близких к нему электронных оболочек (К и L оболочек), то вероятность ядерных реакций и возбуждения рентгеновского излучения под действием каналированных частиц намного меньше. Частицы, движущиеся в каналах, могут выходить из канала в результате рассеяния на дефектах в кристалле (См. Дефекты в кристаллах), что используется для изучения дефектов. С эффектом К.

З. Ч. Тесно связан эффект теней (см. Теней эффект). Каналирование электронов отличается от каналирования тяжёлых частиц. Особенности каналирования электронов обусловлены влиянием их волновых свойств и отрицательным зарядом. Лит. Туликов А. Ф., Влияние кристаллической решетки на некоторые атомные и ядерные процессы. «Успехи физических наук», 1965, т. 87, в. 4, с. 585. Линдхард И., Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц, там же, 1969, т. 99, в. 2, с. 249. Томпсон М., Каналирование частиц в кристаллах, там же, 1969, т. 99, в. 2, с. 297. Каган Ю. М., Кононец Ю. В., Теория эффекта каналирования, «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1970, т. 58, в. 1, с. 226. Ю. В. Мартыненко. Рис. К ст. Каналирование заряженных частиц..