ФТІНТ: «Відділ спектроскопії молекулярних систем і наноструктурних матеріалів»

Комплекс для спектроскопічних і структурних досліджень вільних одно- та багатокомпонентних нанокластерів

Анотація

Комплекс є складним багатофункціональним пристроєм, що дає змогу отримувати вільні від підкладки атомарні та молекулярні кластери різної структури й складу в діапазоні розмірів від 2 до 10⁶ атомів на кластер і проводити їх спектроскопічні та структурні дослідження.

Комплекс призначений для розв’язання прикладних і фундаментальних задач в атомній і молекулярній фізиці, хімії, молекулярній біології, фізиці твердого тіла, ядерній фізиці, фізиці плазми та астрофізиці, зокрема:

вивчення структури й складу одно- та багатокомпонентних нанокластерів;
дослідження впливу процесу кластеризації на динаміку електронної підсистеми нанокластерів;
моделювання процесів зіткнення нейтральних і заряджених нанокластерів з твердими поверхнями;
створення кластерних джерел вакуумного ультрафіолетового (ВУФ) та ультрам’якого рентґенівського (УМР) випромінювання, у тому числі для моделювання сонячного випромінювання поза межами земної атмосфери;
дослідження впливу ВУФ та УМР випромінювання на різні конструкційні матеріали й біологічні об’єкти.

Опис

До складу комплекса входять:

надзвуковий генератор кластерного пучка;
електронограф, призначений для визначення структури, фазового складу, температури та середнього розміру кластерів;
монохроматори, які дозволяють здійснювати спектроскопічні дослідження кластерних і атомарних пучків у широкому діапазоні довжин хвиль 1-800 нм;
електронна гармата для збудження та іонізації кластерних пучків (енергія електронів може варіюватися від 80 до 2000 еВ, струм – від 1 до 100 мА);
джерело УФ випромінювання для фотозбудження нанокластерів у діапазоні 115-200 нм.

Галузі використання

Дослідження структурних перетворень між аморфними, квазикристалічними (з віссю симетрії 5-го порядку) та кристалічними (ГЦК, ГЩП) фазами в нанокластерах аргону, криптону, ксенону, азоту, вуглекислого газу та метану.
Визначення середніх розмірів кластерів, їхньої температури та параметрів кристалічної ґратки.
Вивчення впливу розмірних ефектів на процеси релаксації електронних збуджень в одно- та багатокомпонентних нанокластерах.
Дослідження процесів формування поляризаційного гальмівного випромінювання та звичайного гальмівного випромінювання при розсіюванні електронів різних енергій на кластерних та атомарних мішенях.
Вивчення впливу процесу кластеризації на спектральний склад та інтенсивність випромінювання нанокластерних джерел випромінювання.
Дослідження впливу ВУФ та УМР випромінювання на стійкість матеріалів, що використовуються в космічній техніці.

Переваги

Вільні нанокластери формуються в надзвуковому струмені, який адіабатично розширюється в вакуум, що виключає вплив підкладок на процес кластероутворення. При цьому також обмежується проникнення в нанокластери небажаних домішок з навколишнього середовища.
Інтенсивність і склад кластерного пучка можуть варіюватися в широких межах за рахунок зміни параметрів робочого газу на вході в сопло та використання сопел різної конфігурації.
ВУФ та УМР випромінювання нанокластерних джерел може вводитися в дослідні камери без використання розділювальних вікон та систем диференційного відкачування.

Ключові слова

Нанокластер, ВУФ та УМР випромінювання, надзвуковий струмінь, структурне перетворення, релаксація електронного збудження.