danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"dan-355Research ArticleФИЗИКАPHYSICSКОМПЛЕКС ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНОГО МИКРОАНАЛИЗА С ВЫВОДОМ ИОННОГО ПУЧКА В АТМОСФЕРУIN-AIR ION BEAM EXTRACTION SET-UP FOR THE EXTERNAL MICROPIXE ANALYSIS AND LOCAL IMPLANTATIONКОМАРОВФ. Ф.KOMAROVF. F.

Член-корреспондент

KomarovF@bsu.byКАМЫШАНА. С.KAMYSHANA. S.kamyshana@mail.ruПИЛЬКОВ. В.PILKOV. V.pilkow@mail.ruШЕКУНОВА. А.SHEKUNOVA. A.shekunovantonandreevich@gmail.comРОМАНОВСКАЯО. Ф.ROMANOVSKAYAO. F.koma03@rambler.ruУРЬЕВГ. А.URJEVG. A.uryev11@tut.byИнститут прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университетаA. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of Belarusian State UniversityБелорусский государственный медицинский университетBelarusian State Medical UniversityРеспубликанский научно-практический центр травматологии и ортопедии Министерства здравоохранения Республики БеларусьRepublican Scientific and Practical Centre for Traumathology and Orthopedics2016031120166057175Copyright © КОМАРОВ Ф.Ф., КАМЫШАН А.С., ПИЛЬКО В.В., ШЕКУНОВ А.А., РОМАНОВСКАЯ О.Ф., УРЬЕВ Г.А., 20162016КОМАРОВ Ф.Ф., КАМЫШАН А.С., ПИЛЬКО В.В., ШЕКУНОВ А.А., РОМАНОВСКАЯ О.Ф., УРЬЕВ Г.А.KOMAROV F.F., KAMYSHAN A.S., PILKO V.V., SHEKUNOV A.A., ROMANOVSKAYA O.F., URJEV G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/355

На базе ионного ускорителя -2500 изготовлен и апробирован измерительный комплекс для локального элементного анализа, состоящий из устройства вывода ионного пучка в атмосферу на основе конического стеклянного капилляра и спектрометра характеристического рентгеновского излучения (ХРИ). Измерены угловые зависимости коэффициента пропускания протонного пучка с энергией 150–250 кэВ через конусообразные капилляры с выходными диаметрами 5 и 10 мкм. Показано, что прохождение протонов через капилляр носит пороговый характер и определяется степенью зарядки его внутренней поверхности. Исследованы токовые и энергетические характеристики ионного пучка, выведенного в атмосферу. Показано, что величина выходного тока может изменяться от 0,5 до 3 нА и энергия ионов практически равна энергии исходного пучка. Измерены энергетические спектры ХРИ при атмосферном давлении от различных материалов, включая и костную ткань. Показано, что интенсивности выходного пучка достаточно для достоверного определения элементного состава исследуемых образцов.

A measuring system for local elemental analysis is constructed on the basis of an ion accelerator AN-2500. It comprises a device of an in-air ion beam extraction through a tapered glass capillary and a PIXE spectrometer. The angular dependence of the proton beam possessing the transmission energy of 150-250 keV through the tapered capillary with the output diameters of 5 and 10μm is determined. The transit of protons through the capillary is found to be in threshold character and to be determined by the charging rate of its internal surface. The characteristics of current and energy of the ion beam extracted into the atmosphere are analyzed. It is found that the value of output current can be varied from 0.5 to 3 nA, while the ion energy is almost equal to the initial beam energy. The PIXE energy spectra of various materials are measured at the atmospheric pressure. It is found that the output beam intensity is enough for an accurate determination of the elemental composition of the samples under analysis.

конический стеклянный капиллярхарактеристическое рентгеновское излучениеимплантацияспектрометр ХРИускоритель ионовtapered glass capillarycharacteristic X-raysimplantationspectrometer PIXEion acceleratorReferencesFocucing of MeV ion beams by means of tapered glass capillary optics / T. Nebiki [et al.] // J. Vac. Sci. Technol. – 2003. – A21. – P. 1671−1674.Focucing of MeV ion beams by means of tapered glass capillary optics / T. Nebiki [et al.] // J. Vac. Sci. Technol. – 2003. – A21. – P. 1671−1674.Taper angle dependence of the focusing effect of high energy heavy ion beams by glass capillaries / T. Nebiki [et al.] // Nucl. Inst. Meth. – 2008. – B266. – P. 1324–1327.Taper angle dependence of the focusing effect of high energy heavy ion beams by glass capillaries / T. Nebiki [et al.] // Nucl. Inst. Meth. – 2008. – B266. – P. 1324–1327.Komarov, F. F. Peculiarities of Swift Proton Transmission through Tapered Glass Capillaries / F. F. Komarov, A. S. Kamyshan, V. V. Pi l’ko // Acta Physica Polonica A. – 2011. – Vol. 120, N 1. – P. 16–18.Komarov, F. F. Peculiarities of Swift Proton Transmission through Tapered Glass Capillaries / F. F. Komarov, A. S. Kamyshan, V. V. Pi l’ko // Acta Physica Polonica A. – 2011. – Vol. 120, N 1. – P. 16–18.Nebiki, T. In-air PIXE analysis by means of glass capillary optics / T. Nebiki, H. Robir, T. Narusawa // Nucl. Inst. Meth. – 2006. – B249. – P. 226–229.Nebiki, T. In-air PIXE analysis by means of glass capillary optics / T. Nebiki, H. Robir, T. Narusawa // Nucl. Inst. Meth. – 2006. – B249. – P. 226–229.Lemell, C. Interaction of charged particles with insulating capillary targets – The guiding effect / C. Lemell, J. Burgdцrfer, F. Aumayr // Prog. Surf. Sci. – 2013. – Vol. 88. – Р. 237–278.Lemell, C. Interaction of charged particles with insulating capillary targets – The guiding effect / C. Lemell, J. Burgdцrfer, F. Aumayr // Prog. Surf. Sci. – 2013. – Vol. 88. – Р. 237–278.Converging of Argon Cluster Ion Beams with a Glass Capillary / T. Ikeda [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2006. – Vol. 89. – Р. 163502.Converging of Argon Cluster Ion Beams with a Glass Capillary / T. Ikeda [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2006. – Vol. 89. – Р. 163502.Komarov, F. F. A fine structure in angular distributions of protons transmitted through insulating capillaries / F. F. Komarov, A. S. Kamyshan, Gz. Karwat // Vacuum. – 2009. – Vol. 83. – P. 51–53.Komarov, F. F. A fine structure in angular distributions of protons transmitted through insulating capillaries / F. F. Komarov, A. S. Kamyshan, Gz. Karwat // Vacuum. – 2009. – Vol. 83. – P. 51–53.Fujita, N. Development of In-Air-RBS method with tapered glass capillary/N. Fu????jita, K. Ishi ,H. Ogawa // J. of Physics. Conference Series (Online). – 2009. – Vol. 194 (14). – [1 p.]; ISS N 1742-6596.Fujita, N. Development of In-Air-RBS method with tapered glass capillary/N. Fu????jita, K. Ishi ,H. Ogawa // J. of Physics. Conference Series (Online). – 2009. – Vol. 194 (14). – [1 p.]; ISS N 1742-6596.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.