Wechselwirkungen sehr langsamer hochgeladener Ionen mit einer ...

18 2. Fundamentale Wechselwirkungen
H. Winter und C. Auth [45] maßen an einem unter streifendem Winkel mit
einer Energie von q·3,7keV auf eine Kristalloberfläche treffenden Strahl hochgeladener
Ionen die Abweichung des Streuwinkels der reflektierten Teilchen
von dem im Falle spekularer Reflektion erwarteten Wert. Da der Neutralisationsprozeß
im wesentlichen im Punkt der nächsten Annäherung an die
Oberfläche abgeschlossen ist, spüren die reflektierten Atome im Gegensatz
zu den einfallenden kein Bildladungspotential mehr. Somit gewinnt das einfallende
Ion bis zu seinem Reflexionspunkt an Geschwindigkeit senkrecht zur
Oberfläche und bewegt sich in der Nähe des Reflexionspunkts relativ zur
ursprünglichen Strahlrichtung steiler auf die Oberfläche zu. Der beobachtete
Austrittswinkel ΦS ist also größer als die spekularen Ein– und Ausfallswinkel
Φin = Φout.
Beide Experimente bestätigen die q 3/2 –Abhängigkeit des Bildladungspotentials
sowohl für q ≤ 12 als auch bis hinauf zu Ladungszuständen q = 80.
Bezüglich des Vorfaktors ergeben sich trotz der Einfachheit des zugrunde
liegenden physikalischen Modells nur überraschend klein ausfallende Diskrepanzen.
Eine Modellrechnung, welche den dynamischen Charakter der
Wechselwirkung und Multielektrontransferprozesse mit einbezieht ist zum
gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht durchführbar.
Alle ionisierten Teilchen erfahren demnach vor der Oberfläche einen ladungsabhängigen
Zuwachs in der Geschwindigkeitskomponente v⊥. Daraus resultiert
eine prinzipielle Zeitbegrenzung für Wechselwirkungen, die vor dem Eindringen
in den Kristall stattfinden.
2.2.4 Gesamtpotential des Ions vor der Oberfläche
Nachdem wir die beiden Potentiale kennengelernt haben, welche die Trajektorie
des Ions vor der Oberfläche beeinflussen, wollen wir in diesem Abschnitt
eine grobe Abschätzung für die minimale kinetische Energie des Ions Emin
versuchen, welche für sein Eindringen in den Gitterverbund erforderlich ist.
Dabei betrachten wir ein ursprünglich q0–fach geladenes Ion, welches sich mit
einer kinetischen Energie Ekin senkrecht auf einen Si–Kristall der Gitterkonstanten
d = 5, 431˚A und Ordnungszahl Z = 14 zubewegt. Wir modellieren
seinen Ladungszustand6 mit q(z) = q(z = Rc) · z−zim (s.a. Kap.2.3). Das
Rc
6 Wir benutzen q = q(z) für das Bildladungspotential, aber q = q0=const. für das