Тройственная природа возбуждения объемных плазмонов быстрой заряженной частицей, летящей под скользящим углом к границе вакуум-металл, при условии реализации в среде сильной пространственной дисперсии
Либенсон Б.Н.

Поступила в редакцию: 21 Февраля 2018

DOI: 10.1134/S0044451018070040

PDF (283.6K)

Работа посвящена анализу возбуждения и распространения объемных и поверхностных (поверхностных волн переходного испускания плазмонов в частотном диапазоне выше плазменной частоты) плазменных волн налетающими электронами, движущимися как в вакууме при подлете к поверхности металла, так и внутри металла, граница которого упруго и зеркально отражает внутренние неравновесные электроны. В отличие от работы [e18102-1] здесь будет уделено основное внимание влиянию поверхностных эффектов на возбуждение объемных плазмонов налетающими электронами. Рассчитаны вероятности и спектры однократной характеристической потери энергии электроном средней энергии (50-500 эВ) при его движении под углом к поверхности среды в трех областях: в вакууме, в самой среде и снова в вакууме при вылете из среды. Использовано кинетическое приближение для диэлектрической проницаемости, в котором корректным для поставленной задачи образом учитывается весь диапазон плазмонного спектра. В указанном энергетическом диапазоне налетающих электронов приповерхностные эффекты с одной стороны радикальным образом уменьшают вероятность возбуждения объемных плазменных волн в среде с сильной пространственной дисперсией, в частности, по сравнению с результатами работы [e18102-1], в которой влияние поверхностных эффектов никак не учитывалось, вероятность возбуждения объемного плазмона электроном с энергией в 200 эВ при его падении и вылете по нормали к границе оказывается примерно в три раза меньше, чем в безграничной среде. С другой стороны, при скользящих углах падения в вакуумной области вероятность переходного испускания объемных плазмонов существенно возрастает и может привести к смене характера угловой зависимости интенсивности возбуждения объемной плазменной потери энергии, так что основной результат настоящего исследования состоит в увеличивающемся вкладе в вероятность переходного механизма возбуждения объемного плазмона в вакуумной области и уменьшающемся вкладе черенковского и тормозного механизмов генерации в среде при уменьшении угла скольжения быстрого электрона относительно плоскости границы вакуум-металл. Вероятность возбуждения объемного плазмона в вакуумной области превышает вероятность возбуждения при дальнейшем движении электрона в среде металлического алюминия при углах падения более 65 при энергии E=200 эВ, более 70 при E=350 эВ и более 75 при E=500 эВ.