Ağır İyon Menzillerinin Hesabı

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, ilk olarak durdurma gücü ve menzil teorilerinin temelini oluşturan, atom ve iyonların ikili çarpışması klasik ve kuantum mekaniksel yaklaşımla incelendi. 1,5 keV enerjili Helyum iyonlarının Helyum bir hedeften saçılması ENDyne (Electron Nuclear Dynamics) programı kullanılarak analiz edildi. Bu sistem için saçılma tesir kesitleri, yük transfer olasılıkları değişik çarpışma parametreleri için hesaplandı ve elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırıldı. İkinci olarak, kristal yapıdaki hedeflerden iyon geçişi için kanallanma etkisi çalışıldı. Bu amaçla yeni bir yöntem önerildi ve üç farklı yaklaşım ile kanallanmış iyon menzillerinin hesabı için Monte Carlo simülasyonunu temel alan bir yöntem geliştirildi. Katı içerisindeki iyon yörüngelerinin simülasyonu için bir bilgisayar programı geliştirildi. Ayrıca, Bor iyonlarının kristal yapıdaki Si hedef içindeki kanallanması 10 keV den 700 keV e kadar olan enerji aralığında incelendi. Elde edilen sonuçlar, deneysel veriler, Monte Carlo programı SRIM2000.40 ve PRAL programı sonuçları ile karşılaştırıldı. Bu çalışmada bulunan sonuçların, deneysel verilerle, kristal yapıdaki maddeler için yüzde otuz un üzerinde sapmalar gösteren SRIM ve PRAL sonuçlarına göre daha iyi uyuştuğu görüldü. Anahtar Kelimeler: Kanallanma, Simülasyon, Monte Carlo, Silisyum, Yük transferi, Çarpışma, Bor, Rasgele sayılar.

11 ABSTRACT In this study, a binary collision of atom and ions which is a fundamental concept in the stopping and range theories are investigated first by using classical and quantum mechanical description of scattering. Deflection of He ions from He target at 1.5 keV is calculated by using ENDyne (Electron Nuclear Dynamics) program. S cattering c ross s ections a nd c harge t ransfer p robabilities h ave b een found for various impact parameters for this system. The results are compared with experimental data. Secondly, we study channeling effect for ion transport in crystalline targets. For this purpose, we proposed a new method with three different approaches based on Monte Carlo simulations for calculating channeled ion ranges. A computer code is developed for the simulation of ion ranges in the solid. We investigated channeling of Boron ions in crystalline Silicon for various energies ranging from 10 keV to 700 keV. The results are compared with experimental data, PRAL and Monte Carlo SRIM2000.40 code. Comparisons show that our results are in good agreement with experimental data. However, results generated from SRIM2000 code has been found to be in fair agreement with experiment for crystalline targets. Key Words: Channeling, Simulation, Monte Carlo, Silicon, Charge transfer, Collisions, Boron, Random numbers.