Моделирование температурных полей в мишенях при совмещении импульсно-периодической высокоинтенсивной имплантации ионов и энергетическом воздействии на поверхность

Abstract

Методы модификации поверхностных и приповерхностных слоев материалов и покрытий ионными пучками находят применение во многих областях науки и техники. Метод высокоинтенсивной имплантации пучками ионов высокой плотности мощности субмиллисекундной длительности предполагает значительный импульсный разогрев приповерхностного слоя, облучаемой мишени, с последующим быстрым его охлаждением за счет отвода тепла внутрь материала благодаря теплопроводности и реализацию импульсно- периодической радиационно-усиленной диффузии атомов на глубины, превышающие проективный пробег ионов. В работе методом численного моделирования исследуется динамика изменения температурных полей в мишенях при одноимпульсном и импульсно- периодическом воздействиях пучков ионов субмиллисекундной длительности с импульсной плотностью мощности до 35 кВт/см2. При моделировании используются различные материала мишени, существенно отличающиеся по своим характеристикам. Определены условия, при которых в ионно-легируемом слое значение температуры будет соответствовать условиям радиационно-стимулированной диффузии имплантируемого элемента, а температура в матричном материале не приведет к ухудшению его микроструктуры и свойств.