Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences66880610.31857/S0367292124020079SBWFMGINTERACTION OF PLASMA WITH SURFACESВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЫ С ПОВЕРХНОСТЯМИResearch ArticleAnalytical Theory of Reflection of Hydrogen Isotopes of Thermonuclear Energies from Construction MaterialsАналитическая теория отражения изотопов водорода термоядерных энергий от конструкционных материаловAfanas’evV. P.АфанасьевВ. П.
Russian Federation
v.af@mail.ruLobanovaL. G.ЛобановаЛ. Г.
Russian Federation
lida.lobanova.2017@mail.ruMoscow Power Engineering Institute (National Research University)Национальный исследовательский университет “МЭИ”0810202450223123827022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668806

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.

Представлено теоретическое описание процесса отражения изотопов водорода от твердого тела, выполненное на основе имеющихся в современной литературе данных по сечениям упругого и неупругого рассеяния ионов. Результаты аналитического расчета сравниваются с результатами компьютерного моделирования и экспериментальными данными. Рассмотрено взаимодействие изотопов водорода с энергией от 300 эВ до 25 кэВ с материалами в широком интервале атомных номеров, а именно Be, C, Ti, Ni, W, Au. Выполнен критический обзор существующих аналитических моделей многократного рассеяния легких ионов в твердых телах.

reflection of light ionsinvariant imbedding methodsmall-angle approximationstopping powerdifferential and integral characteristics of light ion scatteringотражение легких ионовметод инвариантного погружениямалоугловое приближениесредние потери энергии на единице длиныдифференциальные и интегральные характеристики рассеяния легких ионовМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationFSWF-2023-0016Курнаев В.А., Машкова Е. С., Молчанов В. А. Отражение легких ионов от поверхности твердого тела. М.: Энергоатомиздат, 1985.Mashkova E.S., Molchanov V. A. Medium energy ion reflection from solids. Amsterdam: North-Holland, 1985.Машкова Е.С., Молчанов В. А. Рассеяние ионов средних энергий поверхностями твердых тел. М.: Атомиздат, 1980.Готт Ю. В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях. М.: Атомиздат, 1978.Калашников Н.П., Ремизович В. С., Рязанов М. И. Столкновение быстрых заряженных частиц в твердых телах. М.: Атомиздат, 1980.Ziegler J.F., Biersack J. P., Littmark U. The stopping and range of ions in solids. New York: Pergamon Press, 1985.Goebl D., Roth D., Bauer P. // Phys. Rev. A: Atomic Mol. Opt. Phys. 2013. V. 87. P. 062903. Doi: 10.1103/PhysRevA.87.062903.Werner W.S.M. // Surface Interface Anal. 1995. V. 23. P. 737. DOI: 10.1002/sia.740231103.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.Амбарцумян В.А., Мустель Э. Р., Северный А. Б., Соболев В. В. Теоретическая астрофизика. М.: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1952.Chandrasekhar S. Radiative transfer. New York: Dover Publications, 1960.Petzold L. R. Computer Methods for Ordinary Differential Equations and Differential-Algebraic Equations. Philadelphia: SIAM, 1998.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.Salvat-Pujol F., Werner W. S.M. // Phys. Rev. B: Condensed Matter. 2011. V. 83. P. 195416. DOI: 10.1103/PhysRevB.83.195416.Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1964.Afanas’ev V.P., Lobanova L. G. // Russian Microelectronics. 2022. V. 51. P. 210. DOI: 10.1134/S1063739722040035.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.Курнаев В.А., Тельковский В. Г. Экспериментальные данные по обратному рассеянию заряженных частиц: Тексты лекций. М.: МИФИ, 1982.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.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.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.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.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.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.Salvat F., Jablonski A., Powell C. J. // Comput. Phys. Commun. 2005. V. 165. P. 157. DOI: 10.1016/j.cpc.2004.09.006.Бронштейн И.М., Пронин В. П., Стожаров В. М. // Физика твердого тела. 1974. Т. 16. С. 2107.Бронштейн И.М., Пронин В. П. // Физика твердого тела. 1975. Т. 17. С. 2086.Gartker K., Hehl K. // Phys. Stat. Sol. B. 1979. V. 94. P. 231. DOI: 10.1002/pssb.2220940126.Мотт Н., Месси Г. Теория атомных столкновений. М.: Мир, 1969.Firsov O.B. // Sov. Phys. JETP. 1958. V. 34. P. 308.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.Bethe H.A. // Phys. Rev. 1953. V. 89. P. 1256. DOI: 10.1103/PhysRev.89.1256.