Иванов В.Е. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты, 2001.

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли 3.8. Функция потерь энергии Как уже упоминалось в главе 2, в качестве характеристики взаимодействия пучков энергичных частиц с поглотителем часто используется функция потерь энергии. Для р - Н пучков функцию потерь принято рассчитывать для пучка в зарядовом равновесии. Фракции р, Н и Н" в равновесном пучке определяются сечениями перезарядки в данной среде. Состав равновесного р - Н пучков в чистых N2, 0 2 и О в зависимости от энергии, рассчитанный по сечениям из табл.3.1 и 3.2, приведен на рис.3.9. Так как отрицательных ионов водорода в пучке <1% (приведены только на рис.3.9 для 0 2), то их вкладом в равновесном пучке обычно пренебрегают. Тогда доли протонов и Н-атомов определяются: / = ff01 , Л = Уі° . (3.32) °01 + °І0 СТ0І + о-ю Функция потерь энергии согласно /138,139/ выражается через сечения отдельных реакций и потери энергии: Ф ) =і К о я /o + W p Pfx )+1 {(/ + >К/о +(/+ (Е,>)ор/ }+ (3.33) +(/+<£fOI) ) -M a - +i rf> где / и (Es) - порог и средняя энергия вторичного электрона при ионизации молекулы (атома) атмосферной составляющей, (E s0 ,) - средняя энергия вторичного электрона для реакции обдирки атома водорода. Здесь первый член определяет сумму потерь в реакциях возбуждения молекул среды, второй - в реакциях ионизации, третий - в реакциях перезарядки, четвертый - при упругом рассеянии. В данной записи подразумевается, что потери энергии на возбуждение в реакциях ионизации и перезарядки включены в первый член выражения (3.33). Функции потерь энергии для N2, 0 2 и О с разбиением по каналам ионизации, перезарядки и возбуждения, рассчитанные по рассмотренным выше сечениям, приведены на рис.3.10. Экспериментальные данные работ /82,133,323/ также приведены на рис.3.10. Средняя энергия вторичного электрона (Es) рассчитывалась с помощью дифференциального сечения с параметрами из табл.3.5. Рассчитанные зависимости средней энергии вторичного электрона от энергии столкновения, а также приведенные в некоторых работах, показаны на рис.3.11. При расчете вклада упругого рассеяния в функцию потерь энергии использовались потери на передачу импульса при упругом рассеянии, полученные по данным работ /239,339/ и аппроксимированные по формуле: АЕе/ =0.19/[і+ехр (0.9242(2.3026-1п(£)))]. (3.34) Тогда 4 ,= A £ e, t e + < 7 « / 0). (3.35) Следует отметить, что для неравновесного пучка функция потерь энергии зависит от его состава. На рис.3.12 приведено сравнение тормозных способностей в N2 для чисто протонных пучков, пучков Н-атомов и равновесных пучков. 87