« Министерство образования и науки Украины Сумский государственный университет ...»

5.3.2 Особенности распространения гиперзвуковых волн в твердом теле

При использовании гиперзвуковых волн возникает вопрос об их поглощении, или гиперзвуковой прозрачности исследуемого твердого тела. Дело в том, что даже в совершенных диэлектрических кристаллах при относительно высоких температурах (порядка температуры Дебая ) гиперзвуковая волна испытывает сильное поглощение. Так, в кристалле кварца поглощение гиперзвука при комнатной температуре на частоте 10 ГГц составляет 60-70 см-1 и возрастает пропорционально квадрату частоты.

Согласно современным представлениям поглощение гиперзвука объясняется неупругим рассеянием на тепловых фононах вследствие энгармонизма кристаллической решетки. При этом характер рассеяния и поглощение существенно зависят от произведения , где – угловая частота гиперзвука, – время релаксации взаимодействующих с ним тепловых фононов. Когда , , поглощение состоит в том, что деформация кристаллической решетки под действием гиперзвуковой волны изменяет равновесное распределение фононного газа, что приводит к необратимому переносу энергии от гиперзвуковой волны к тепловым фононам. Данный вид поглощения на частотах выше 10 ГГц является доминирующим, а величина его настолько велика, что использование гиперзвука на таких частотах при относительно высоких температурах (порядка ) становится весьма затруднительным. Поэтому высокочастотный гиперзвук преимущественно применяется в области низких гелиевых температур.

Малое поглощение гиперзвука в диэлектриках при температуре жидкого гелия создает реальную возможность для использования гиперзвука предельно высоких частот в физических исследованиях и приложениях. Для более низких частот (порядка 10 ГГц) исключительно малое затухание гиперзвука в диэлектрических кристаллах кварца, сапфира и ниобата лития, которое было обнаружено при исследовании эффекта обращения, позволило использовать этот эффект в практических целях. Так, на основе эффекта обращения были созданы криогенные гиперзвуковые линии задержки сигналов СВЧ в сантиметровом радиодиапазоне с рекордно длительным запоминанием электромагнитного сигнала [10].

Гиперзвуковая волна, распространяясь в кристалле с парамагнитными центрами, испытывает резонансное поглощение. Этот эффект имеет сходство с электронным парамагнитным резонансом (ЭПР) и его принято называть акустическим парамагнитным резонансом (АПР). Как и при ЭПР, резонансное поглощение гиперзвука происходит в условиях, когда частота упругих колебаний в волне совпадает с частотой перехода между уровнями, принадлежащими парамагнитному центру. Однако АПР существенно отличается от ЭПР тем, что за резонансное поглощение гиперзвука ответственно не магнитодипольное, как в случае ЭПР, а электрон-фононное взаимодействие. Правила отбора разрешенных переходов, определяемые этим взаимодействием, позволяют наблюдать АПР в тех случаях, когда магнитодипольные переходы, с которыми связан ЭПР, запрещены. Поэтому АПР является более информативным по сравнению с ЭПР методом и позволяет получать прямые и точные сведения о структуре энергетического спектра примесного парамагнитного центра и его взаимодействии с упругими колебаниями кристаллической решетки.

Исследования методом АПР электрон-фононного взаимодействия привели к обнаружению фазерных явлений усиления и генерации когерентных гиперзвуковых волн при стимулированном излучении парамагнитных центров в кристаллах. Эти явления подобны лазерным (отсюда и термин «фазер») [10].

5.4 Практическая реализация резонансных явлений в микродиагностике твердых тел и плазмы

5.4.1 Метод ЦР - спектроскопии для определения энергетического спектра и кинетики электронов на ферми-поверхности

ЦР обычно обнаруживается в зависимости поверхностного импеданса от поля при фиксированной частоте . Для металла с квадратичным законом дисперсии

, 85 1286

где – медленно изменяющаяся с функция.

Из (5.7) видно, что в условиях (5.1) и (5.2) резко уменьшаются вещественная и мнимая части импеданса, что продемонстрировано на рис. 5.3.

Резонансные минимумы импеданса периодичны в функции обратного поля, а их ширина определяется частотой электронной релаксации . В щелочных (изотропных) металлах отсутствует анизотропия как по поляризации волны, так и относительно ориентации вектора к осям кристалла (в плоскости образца). Форма линий ЦР асимметрична.

При неквадратичном законе дисперсии электронов, характерном для большинства металлов, циклотронная частота зависит от , т. е. неодинакова у разных электронов. В этом случае резонанс происходит на экстремальных частотах , поскольку для электронов с такими значениями имеется особенность в плотности состояний с данным значением циклотронной частоты. Благодаря уменьшению числа резонансных частиц амплитуда ЦР уменьшается, линии уширяются и становятся более асимметричными по сравнению со случаем . При этом ЦР на электронах центрального сечения и из окрестности опорной точки на поверхности Ферми оказывается чувствительным к направлению поляризации ВЧ-тока. Все эти выводы полностью подтвердились в экспериментах и теории, что позволяет путем анализа зависимостей, которые представлены на рис. 5.3, определять энергетический спектр и кинетику электронов в металлах.

Рис.  867. Графики для производной вещественной части поверхностного импеданса по полю , от магнитного поля ( – поле основного резонанса в , на частоте 24 ГГц, , ) [10]

5.4.2 Метод отсекания циклотронных резонансов в пластине для определения диаметров электронных орбит и их анизотропии

В тонкой плоскопараллельной металлической пластинке, толщина которой значительно меньше длины свободного пробега электронов относительно их рассеяния в объеме, ЦР обладает рядом особенностей (рис. 5.4). Если при столкновении с гранями пластины электроны отражаются диффузно, то в ЦР могут участвовать только те из них, у которых диаметр орбиты меньше толщины . Диаметр зависит от магнитного поля и размера электронной траектории в - пространстве:

. 871388

При изменении величины обязательно возникает ситуация, при которой максимальный диаметр (в общем случае – ) станет равным :

, 891490

т. е. часть электронных траекторий начнет (или перестанет) целиком помещаться внутри пластины. При этом значении (поле отсечки) должна возникнуть особенность зависимости импеданса от , поскольку отсекаемые электронные орбиты не дают вклада в резонанс (они «выходят из игры»). В изотропном металле

. 91 1592

Рис.  989. Проекции электронных траекторий на плоскость, перпендикулярную вектору , внутри плоскопараллельной металлической пластины толщины (, нормаль к граням – )

Здесь определяется формулой (5.7), знаки и обозначают поляризацию ВЧ-тока поперек и вдоль постоянного поля .

Из (5.10) следует, что величина при испытывает излом, а непрерывна с первыми двумя производными по . С помощью наблюдения этого размерного эффекта можно экспериментально определить экстремальные диаметры электронных орбит и их анизотропию.

В полях, меньших, часть орбит отсекается гранями пластины из-за диффузного рассеяния электронов. Поэтому при неквадратичном законе дисперсии, когда ЦР обусловлен небольшой группой электронных состояний с экстремальными частотами , в поле будут отсекаться гармоники резонанса от электронов, чьи орбиты не помещаются внутри образца.

5.4.3 Взаимное преобразование электромагнитных и звуковых волн в нормальном металле

Поскольку электронная система в проводниках незамкнута относительно решетки и электромагнитных полей, то возможен резонансный режим связывания коллективных электромагнитных мод электронно-дырочной плазмы проводника (или полупроводника) с акустическими колебаниями решетки. Незамкнутость системы носителей заряда приводит к электромагнитной генерации акустической волны. В этом режиме в металле распространяется акустическая волна, возбужденная внешним электромагнитным полем. Возможен и обратный процесс – когда акустическое возбуждение электромагнитной волны позволяет создать в объеме металла электромагнитные поля значительной интенсивности, существование которых на значительных расстояниях от поверхности металла обусловлено преобразованием (трансформацией) акустической волны в электромагнитную.

Экспериментальные и теоретические исследования взаимного преобразования волн в нелокальном пределе (сильной пространственной дисперсии), когда и , где – волновой вектор электромагнитной или акустической волны; – глубина скин-слоя; – длина свободного пробега носителей заряда, представляют особый интерес, поскольку в этих условиях одновременно могут проявиться различные электромагнитные и магнитоакустические эффекты. Изучение различных эффектов в режиме преобразования дает обширную информацию как об энергетических характеристиках квазичастиц, так и о спектре и диссипативных свойствах коллективных электромагнитных мод плазмы в металле.

Экспериментальные исследования преобразования волн в металлах в области гиперзвуковых частот дают возможность изучить различные физические явления, требующие выполнения условий и , где – время релаксации (для нормальных металлов при гелиевых температурах  с), и позволяют решить проблему возбуждения и регистрации гиперзвука в металлах, поскольку эффективность стандартных пьезопреобразователей падает с повышением частоты. Бесконтактный метод возбуждения является единственно возможным методом исследования поляризационных явлений, так как позволяет в условиях одного опыта изменять поляризацию возбуждаемого и регистрируемого звука. Отметим, что такие исследования поляризационных эффектов трансформации дают дополнительную информацию о механизмах трансформации, характеристиках электромагнитных и магнитоакустических возбуждений. Важность таких исследований объясняется практическим применением их результатов при создании различных устройств акустоэлектроники, средств бесконтактного контроля и передачи информации.

В качестве примера исследований трансформации рассмотрим вольфрам. Выбор этого металла обусловлен следующими обстоятельствами [10]. В нем обнаружены разнообразные магнитоакустические эффекты в нормальном к поверхности металла магнитном поле, связанные с большой длиной пробега электронов и сложным законом дисперсии квазичастиц.

Высокочастотная трансформация волн исследовалась методикой «работы на проход» (рис. 5.5), когда на одной стороне образца вольфрама возбуждался или регистрировался акустический сигнал, а на другой – электромагнитный. Все измерения проводились на частотах 20–400 МГц в режиме непрерывных колебаний в геометрии . Экспериментальные данные не зависели от направления трансформации при соответствующем направлении магнитного поля.

Рис.  101011. Схема преобразователя акустических и электромагнитных волн металлами [10]: 1 – образец; 2 – пьезопреобразователь; 3 – электромагнитный контур; 4 – коаксиальные линии передачи энергии

Сигнал трансформации во всех экспериментах при на частотах  МГц уверенно регистрировался на уровне 15–20 дБ/Вт выше порога чувствительности приемного тракта. Оценки коэффициента трансформации при дают значения для  МГц, толщины образца  мм,  К.

Экспериментально обнаруженная нелокальная трансформация обусловила построение теории трансформации для пластины металла [10], а большинство экспериментальных результатов использованы при изучении механизмов трансформации в различных металлах.

5.4.4 Возбуждение, трансляция и детектирование высокочастотного гиперзвука

Использование гиперзвуковых волн с частотами выше 10 ГГц в значительной степени связано с разработкой эффективных методов возбуждения, трансляции и детектирования. Для возбуждения гиперзвука пьезокристалл помещают в электромагнитное поле, которое вызывает в нем упругие деформации, служащие источником объемных гиперзвуковых волн. В силу линейности пьезоэффекта распространение гиперзвука в таком кристалле приводит к возбуждению электромагнитного поля. Причем вследствие весьма малой длины волны гиперзвука возбуждение его, как и обратное преобразование в электромагнитное поле (детектирование), происходит вблизи граничных плоскостей пьезокристалла. Эффективность трансформации электромагнитного поля в гиперзвук и его детектирование характеризуется коэффициентом двойного преобразования , который определяется как отношение мощности электромагнитной волны, порожденной гиперзвуком, к мощности той же волны, возбудившей его в кристалле. Для коэффициента двойного преобразования можно записать выражение:

, 931694

где – коэффициент электромеханической связи; , – волновые векторы электромагнитной и гиперзвуковой волн; – фактор, учитывающий ослабление эффекта обратного преобразования за счет отклонения от параллельности фазового фронта гиперзвуковой волны плоскости детектирования.

Так как , то условия распространения электромагнитной и гиперзвуковой волн в кристалле сильно «рассогласованы». Поэтому только весьма малая часть мощности электромагнитной волны расходуется на возбуждение гиперзвука, подавляющая ее часть фактически отражается от пьезокристалла. Вследствие этого мала и величина коэффициента двойного преобразования. На низких частотах можно увеличить путем использования при возбуждении гиперзвука объемного резонатора и обеспечить в меру его добротности многократное взаимодействие электромагнитной волны с пьезокристаллом, однако с увеличением частоты добротность резонатора падает, и такой способ оказывается неэффективным.

Одним из эффективных методов возбуждения и детектирования гиперзвука с частотами порядка  Гц является применение замедленной электромагнитной волны, распространяющейся у граничной плоскости пьезокристалла. Вследствие замедления волновой вектор электромагнитной волны увеличивается и это позволяет существенно повысить эффективность трансформации электромагнитного поля в гиперзвук. При возбуждении гиперзвука этим способом у граничной плоскости пьезокристалла располагается волноводная периодическая структура (рис. 5.6), с помощью которой формируется поле поверхностной замедленной электромагнитной волны. На поверхности пьезокристалла оно преобразуется в объемные гиперзвуковые волны, которые распространяются в направлении, составляющем небольшой угол (порядка ) по отношению к нормали. Возбужденные гиперзвуковые волны (рис. 5.6) «запоминают» структуру электромагнитного поля поверхностной замедленной волны. Поэтому для обратного преобразования гиперзвука необходимо применить точно такую же электродинамическую систему или использовать одну и ту же систему как для возбуждения, так и для детектирования гиперзвука. Таким способом в кварце при температуре жидкого гелия были возбуждены продольные и поперечные гиперзвуковые волны на частотах 40 и 75 ГГц [10].

Рис.  111213. Схема устройства для возбуждения гиперзвука в кварце на частотах 9,4 и 75 ГГц: 1 – кварцевая призма; 2 – замедляющая спираль; 3 – рупор для возбуждения спирали; 4 – 4-миллиметровый волновод; 5 – замедляющая система типа «гребенки»

Поскольку волноводные периодические структуры, необходимые для замедления электромагнитной волны, могут быть реализованы на частотах, охватывающих практически весь миллиметровый радиодиапазон, метод замедленной волны позволяет достичь частот гиперзвука порядка  Гц, однако его применение ограничено не достаточно совершенными пьезоэлектрическими кристаллами.

Эффективно возбуждать и детектировать гиперзвуковые волны с высокими частотами можно и способом «точечного» преобразования электромагнитного поля [10]. Он основан на следующем. Поскольку величина определяется главным образом отношением , то существенное (на много порядков) увеличение можно получить, если создать электромагнитное поле с такой структурой, в которой доминирует пространственная гармоника с волновым вектором, по величине близким к волновому вектору гиперзвука. Оказалось, что это возможно, если сконцентрировать электрическое поле СВЧ в очень малом объеме на торце установленной в волноводе и электрически согласованной с ним тонкой металлической иглы. Гиперзвуковая антенна-излучатель (приемная антенна) для «точечного» преобразования представляет собой нанесенную на кристалл текстурированную пьезоэлектрическую пленку из окиси цинка с металлическим подслоем, в которой с помощью иглы концентрируется электрическое СВЧ-поле. Толщина пьезоэлектрической пленки выбирается равной половине длины волны гиперзвука, поэтому если разложить функцию распределения сконцентрированного в ней электрического поля в интеграл по плоским волнам, то волна с окажется доминирующей. Вследствие этого при «точечном» преобразовании достигается высокая эффективность. На частоте порядка 10 ГГц, .

Хотя метод «точечного» преобразования и уступает способу замедленной поверхностной электромагнитной волны по достижимым частотам гиперзвука, тем не менее он позволяет весьма эффективно возбуждать гиперзвук в миллиметровом радиодиапазоне [10].

5.4.5 Экспериментальная установка для исследований взаимодействия электронного пучка с плазменными колебаниями в полупроводнике

Взаимодействие пучка с плазменными колебаниями экспериментально исследовалось в германии и антимониде индия [10].

Взаимодействие пучка с образцом изучалось на установке рис. 5.7. Ленточный пучок электронов сечения  мм2 фокусировался магнитным полем. Для ускорения применялся источник импульсного напряжения с переменной длительностью импульса (от 0,2 до 100 мкс). Образец имел форму прямоугольной пластины длиной 6 мм, толщиной  мм, шириной 3,5 мм и клинообразными срезами для согласования с волноводным трактом. В качестве генераторов служили лампы обратной волны, работавшие в диапазонах 12,5 и 1,5 мм в импульсном режиме (длительность импульса генератора была несколько больше импульса ускоряющего напряжения).

Рис.  121415. Схема установки: Г – генератор;  – аттенюаторы;  – модуляторы; Д – детектор; У – усилитель; О – осциллограф; 1 – образец; 2 – сосуд дюара; 3 – коллектор; 4 – электронная пушка

На рис. 5.8 приведены зависимости приращения мощности от напряжения и тока в пучке для резонансной длины волны  мм.

Величина представляет собой разность мощности на выходе установки при наличии пучка и мощности в его отсутствие. При малых это отношение пропорционально инкременту нарастания. Наблюдалось монотонное увеличение с ростом напряжения и тока пучка, что можно объяснить его конечными размерами при взаимодействии с квазипотенциальными колебаниями в сильном магнитном поле.

а б

Рис.  131617. Зависимости : а – от тока в пучке при  кВ, б – от ускоряющего напряжения при различных (мА): 1 – 90; 2 – 120; 3 – 200

5.4.6 Измерение свойств плазмы в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн

В установках для исследования управляемого термоядерного синтеза, таких как Токамак, с помощью электрического разряда образуется газовая плазма, которая в течение некоторого времени удерживается магнитным полем. Важными характеристиками такой нестационарной плазмы являются зависимости от времени концентрации электронов и частоты столкновений электронов с тяжелыми частицами. Их можно определить радиофизическим методом с помощью интерферометра миллиметрового диапазона волн.

Принцип измерений с использованием явления интерференции основан на исследовании характеристик зондирующей волны, прошедшей сквозь слой плазмы, и сравнении с прохождением этой волны в свободном пространстве. Изменение характеристик зондирующей волны функционально связано со свойствами плазмы. Метод измерения состоит в определении с помощью интерферометра сдвига фаз и ослабления зондирующей волны, проходящей сквозь слой плазмы в течение ее образования и распада, и в вычислении по этим параметрам средних концентраций электронов и частоты столкновений электронов в функции времени.

К измерительным интерферометрам, предназначенным для диагностики плазмы, предъявляется ряд требований в отношении диапазона измерений, быстродействия, точности устойчивости к вибрациям, стабильности во времени и др. Этим требованиям удовлетворяют волноводные гетеродинные интерферометры [9; 10]. Они характеризуются высокой чувствительностью, широким диапазоном измерения, малыми погрешностями, высокой стабильностью во времени. Принцип действия гетеродинного интерферометра состоит в переносе измерения сдвига фаз и ослабления со сверхвысокой частоты на более низкую промежуточную частоту (ПЧ). Упрощенная схема плазменной установки приведена на рис. 5.9.

Рис.  141819. Общая схема плазменной установки с гетеродинным интерферометром

Металлическая камера 5 содержит плазменный объем 4 в форме тора, показанный в поперечном разрезе по диаметру образующей окружности тора. Волновой пучок 3 формируется передающей антенной 1, а после прохождения сквозь плазму и окна 2, 6, прозрачные для излучения мм-диапазона, принимается антенной 7. Мощность излучения канализируется волноводной системой 8, 9.

Измерительная часть интерферометра содержит генератор Г1 частоты , гетеродин Г2 частоты , измерительный канал (ИК) и опорный канал (ОК). Мощность волны генератора Г1 разделяется на две части и по ИК поступает в приемник П1, а по ОК – в гетеродинный приемник П2. Мощность волны гетеродина Г2 также делится на две части, которые поступают в приемники П1 и П2. Сигнал ПР с выхода усилителя промежуточной частоты (УПЧ) приемника П1, несущий информацию о сдвиге фаз и об амплитуде зондирующей волны, поступает на фазометр (ФМ) и милливольтметр (МВ). Сигнал ПЧ с выхода УПЧ приемника П2, несущий информацию о фазе и об амплитуде опорной волны, подается на ФМ и схему автоматической подстройки частоты (АПЧ) гетеродина Г2. Схема АПЧ применена для обеспечения постоянства значения ПЧ. Измерительные сигналы с выхода ФМ и МВ передаются в систему регистрации и обработки.

С целью снижения затухания мощности в ИК, длина которого может достигать 10 – 20 м, волноводы 8, 9 выполнены из труб повышенного сечения. Благодаря этому увеличивается динамический диапазон измерений. Волноводный шлейф (ШЛ) введен для уравнивания дисперсии волны ОК с ИК. В результате исключается погрешность измерения сдвига фаз из-за нестабильности частоты и паразитной модуляции генератора Г1. Антенны 1, 7 предназначены для уменьшения угла расходимости зондирующего пучка и снижения затухания его энергии.

Для определения концентрации электронов горячей плазмы в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу ранее применялись интерферометры мм-диапазона радиоволн. В настоящее время созданы интерферометры, которые работают на меньших длинах радиоволн, т. е. на волнах субмм-диапазона. Метод измерения свойств плазмы при этом в принципе оказывается прежним, но средства измерения существенно изменяются в связи с использованием квазиоптических методов [10].

РАЗДЕЛ 6 АППАРАТУРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ НОВЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПО ДИАГНОСТИКЕ МИКРО- И НАНОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ95661

Проведение исследований различных свойств материалов и объектов, структурированных в микро- и наноразмерных масштабах и их диагностика являются одним из приоритетных направлений современной науки и технологий. В связи с этим стоит задача создания новых видов аппаратурных комплексов (АК) и методов, которые могли бы обеспечить проведение как анализа микроструктуры и элементного состава новых наноматериалов и нанообъектов. Среди широкого многообразия физических принципов, на основе которых разрабатываются новые АК, в последнее время особое внимание уделяется сфокусированным пучкам заряженных частиц и микроволновой СВЧ-диагностике. В первом случае это связано с тем, что нижний предел размеров сфокусированного пучка в настоящее время лежит в нанометровом и субнанометровом диапазонах [11]. Поэтому за счет детектирования продуктов взаимодействия частиц пучка с веществом можно получать информацию о микроструктуре и элементном составе исследуемых объектов. Аналогичную информацию можно получить с помощью ближнеполевой СВЧ-диагностики с достижением пространственного разрешения порядка 100 нм, путем применения более простых в техническом исполнении АК [16].

6.1 Сфокусированные пучки заряженных частиц в диагностике материалов

Аппаратурные комплексы, основанные на сфокусированных электронных пучках, воплощены в растровых (SEM – scanning electron microscope) и трансмиссионных электронных микроскопах (TEM – transmission electron microscope), а также в комплексах электронно-пучковой литографии (EPL – electron probe lithography) [13; 15]. Процессы формирования пучков здесь достаточно хорошо изучены и основываются на аксиально-симметричных зондоформирующих системах. Направление улучшения параметров комплексов связано с применением различных типов мультипольных корректоров аберраций и энергетических фильтров. На базе этих аппаратурных комплексов развиты методы электронного зондового микроанализа (EPMA – electron probe microanalyzer) структуры и элементного состава исследуемых образцов: энерго-дисперсионная (EDS – energy dispersive spectrometer) и волновая дисперсионная (WDS – wavelength dispersive spectrometer) спектроскопии, оже-электронная микроскопия, спектроскопия энергетических потерь электронов (EELS – electron energy loss spectroscopy), изображение Z-контраста и др. Наряду с очень высоким разрешением (для некоторых методов разрешение находится на атомарном уровне) существуют принципиальные физические ограничения, связанные с особенностями электронных пучков. Сильное рассеяние электронов пучка на атомарных электронах исследуемых объектов приводит к необходимости применения тонких образцов для сохранения пространственного разрешения и чувствительности, что вызывает определенные вопросы к репрезентативности таких образцов реальным материалам. В случае регистрации характеристического рентгеновского излучения индуцированного электронным пучком (EDS, WDS) образуется высокий тормозной фон, который снижает чувствительность микроанализа.

6.1.1 Ядерный сканирующий микрозонд

К одним из сравнительно новых АК, предназначенных для исследований структуры и элементного состава образцов, относится ядерный сканирующий микрозонд (ЯСМЗ), в котором используется сфокусированный пучок легких ионов (ионов водорода или гелия) с энергией нескольких МэВ [12]. Пространственное разрешение в ЯСМЗ определяется размерами зонда на поверхности образца, а чувствительность микроанализа ряда ядерно-физических методов находится на уровне 1 ppm. Это позволяет исследовать приповерхностные слои толстых образцов без уменьшения пространственного разрешения и чувствительности. За свою 40-летнюю историю ЯСМЗ нашел широкое применение в различных направлениях исследований: в материаловедении, микроэлектронике, геологии, ботанике, биофизике и медицине, археологии и исследованиях предметов искусства, окружающей среды, микроимплантации и др.

В основе ядерного сканирующего микрозонда лежит ряд устройств и систем, основанных на различных физических принципах. На рис. 6.1 приведена иллюстрация традиционной схемы размещения основных элементов микрозонда. Здесь пучок ионов создается, как правило, с помощью плазменного источника ионов. Ускорение пучка до требуемой энергии в несколько МэВ осуществляется в ускорительной структуре электростатического ускорителя. Для выбора определенного сорта ионов применяется анализирующий магнит с щелевым устройством на выходе. Формирование пучка в ЯСМЗ производится с помощью управляющих электромагнитных полей. Сама система, обеспечивающая формирование пучка в зонд, называется зондоформирующей системой (ЗФС). Здесь предварительно сформированный пучок с помощью объектного и углового коллиматоров формируется в зонд при помощи системы фокусировки, которая состоит из набора активных ионно-оптических элементов, таких как квадрупольные линзы или сверхпроводящий соленоид. Для изменения положения зонда на поверхности образца применяется сканирующая система двух типов – механическая или электромагнитная, которая осуществляет смещение либо исследуемого образца, либо зонда соответственно.

Рис.  723. Традиционная схема расположения элементов и систем в ЯСМЗ

Методы локального 3D-микроанализа толстых образцов с применением сфокусированных пучков заряженных частиц рассматриваются в сравнении с

идеальными требованиями определения пространственного расположения атомов и их идентификации как химического элемента. Отсутствие в настоящее время таких методов приводит к необходимости рассмотрения существующих методов микроанализа с позиций, насколько они приближены к идеальным требованиям. В этой связи каждый метод оценивается тремя основными параметрами: пространственным разрешением, пределом обнаружения и чувствительностью. Пространственное разрешение определяется размерами области, из которой происходит выход вторичных продуктов взаимодействия частиц пучка с атомами исследуемого образца. Предел обнаружения характеризует наименьшее содержание элемента, которое можно обнаружить с заданной достоверной вероятностью и связан с возможностью выделения полезного сигнала из совокупности детектированных событий. Под чувствительностью метода следует понимать его способность обнаружить разницу между близкими концентрациями атомов определяемого элемента. Чувствительность зависит от сечения процесса выхода вторичного продукта и связана с количеством частиц в зонде. Чувствительность и разрешение в большинстве методов – связанные величины, так как обеспечение необходимой чувствительности требует роста количества частиц или тока пучка, что, в свою очередь, связано с увеличением размеров зонда. Важным свойством каждого метода является также возможность проведения количественного анализа концентрации элементов в исследуемой области образца. В табл. 6.1 приведены наиболее часто применяемые методы локального микроанализа в толстых образцах с применением ЯСМЗ, где указаны значения разрешения и чувствительности.

Таблица 6.1 – Характеристики методов локального микроанализа с применением ЯСМЗ

Метод	Разрешение, нм	Чувствительность, ppm	Количественный анализ (%)
PIXE	300	<1	5
RBS	500	10	3
NRA	1000	0,1	3
ERDA	>1000	500	3
IBIC	<100	-	Нет
IBIL	300	-	Нет
SEЕ	<100	-

Основными методами локального количественного микроанализа, которые в совокупности позволяют проводить анализ всех элементов с массой , являются первые четыре метода, указанные в таблице.

Метод PIXE. Метод характеристического рентгеновского излучения индуцированного ионами (PIXE) пучка обусловлен ионизационными процессами атомов образца. Наблюдаемый рентгеновский спектр состоит из непрерывного спектра, вызванного тормозным излучением вторичных электронов, и линейного спектра, связанного с рекомбинацией ионизированных атомов и заполнением K, L, M электронных оболочек. Сам метод PIXE достаточно хорошо развит, и его преимущества основываются, как уже упоминалось выше, на сравнительно низком уровне тормозного фона по сравнению с электронными пучками в EPMA.

Усовершенствование метода PIXE для повышения локальности анализа основано на уменьшении размеров сфокусированного пучка на поверхности исследуемого образца. Однако в этом случае значительно уменьшается ток пучка, а следовательно и количество событий ионизации атомов. Сохранение выхода PIXE за счет только увеличения плотности тока, основанного на применении высокояркостных источников ионов, может иметь некоторые пределы, обусловленные радиационными повреждениями исходного материала и привнесением дефектов, не свойственных первоначальному образцу. Другой путь, связанный с увеличением телесного угла детектора за счет увеличения его площади, не эффективен, так как в этом случае ухудшается разрешение детектора и растут эффекты наложения регистрации событий, имеющих малый временной интервал. Одним из направлений решения этой задачи является разработка матричных детекторов с соответствующим контроллером, который позволяет синхронизировать набор всех событий и улучшить чувствительность метода PIXE до нескольких сотен ppm.

Методы RBS и ERDA. Методы, основанные на регистрации энергетического спектра резерфордовского обратного рассеяния (RBS) ионов и ядер отдачи (ERDA – elastic recoil detection analysis), которые образуются в результате скользящего взаимодействия ионов пучка с поверхностью, наиболее распространены и дают высокую точность при анализе профилей распределения элементов по глубине. Для общепринятых полупроводниковых детекторов заряженных частиц разрешение по глубине ~ 10 нм, а для методов детектирования, основанных на специализированных спектрометрах, разрешение достигает ~ . При этом образцы должны иметь полированную поверхность. Наибольшим препятствием, стоящим на пути получения высокого разрешения для промышленных и природных образцов, является шероховатость поверхности, что затрудняет интерпретацию экспериментальных результатов. В силу своих кинематических особенностей метод RBS наиболее эффективен при исследовании локального распределения тяжелых элементов в легкой матрице, например в задачах определения примесей тяжелых металлов в биологических объектах. Метод ERDA востребован при определении профилей концентрации водорода в приповерхностных слоях исследуемых материалов.

Метод NRA. Метод мгновенного излучения из ядерных реакций (NRA – nuclear reaction analysis) основан на разнообразных ядерных взаимодействиях легких ионов с энергией нескольких МэВ с атомами образца. Ион может преодолеть кулоновский барьер атомного ядра и приблизиться на расстояние,сравнимое с радиусом ядра, тогда существует вероятность, что произойдет ядерная реакция, которая приведет к структурному изменению ядра. Результатом такой реакции будут ионы водорода и гелия, нейтроны и -излучение, которые могут быть зафиксированы детектирующими устройствами. Зависимость сечения ядерной реакции от энергии для различных ядер имеет ряд узких резонансов. Поэтому вероятность реакции будет наиболее высокой, когда ионы пучка будут обладать этой энергией. По мере увеличения энергии пучка и достижении значения резонансной величины ядерные реакции для одного и того же сорта атомов будут происходить с поверхности образца. Дальнейшее увеличение энергии пучка будет приводить в результате торможения ионов к резонансной реакции с заглубленных слоев, что позволяет определять профили распределения элементов по глубине с разрешением ~ 10 нм и чувствительностью на уровне 0,1 ppm. Так как кулоновские силы для тяжелых ядер значительно снижают сечение реакций, поэтому наиболее эффективными для диапазона энергий пучка  МэВ являются взаимодействия с легкими ядрами образца . Высокая избирательная способность метода NRA является следствием того, что энергетические спектры и сечения ядерных реакций различны для разных элементов и их изотопов.

Метод IBIC. Метод регистрации заряда, индуцированного ионным пучком (IBIC – ion beam induced charge), наибольшее развитие получил в 1990-х годах для исследования устройств микроэлектроники, распределения дислокаций, полупроводниковых детекторов излучения, солнечных элементов и т. д. В этом методе в полной мере используются особенности прохождения легких ионов, ускоренных до энергий нескольких МэВ, в полупроводниковых материалах и изоляторах. Малое отклонение ионов от прямолинейной траектории обеспечивает высокое пространственное разрешение метода по сравнению с электронными пучками. Суть метода основана на способности образования электрон-дырочных e-h-пар в полупроводниковом материале при прохождении иона, вызванного передачей его энергии. Возможность измерения количества образованных e-h-пар связана с рядом внутренних и внешних условий, таких как рекомбинация на точечных и распределенных дефектах, концентрации примесей, диффузионной длины неосновных носителей, напряженности электрического поля и др. В методе IBIC применяются сфокусированные пучки легких ионов с энергией нескольких МэВ с очень малыми токами в пределах 0,1–1 фА и осуществляется измерение индивидуальных импульсов зарядов. Анализ при таких низких токах пучка возможен, так как каждый ион генерирует достаточно большое количество e-h-пар в полупроводниковом материале или изоляторе, чтобы общий заряд мог обладать величиной сигнала выше, чем уровень шума измерительного прибора.

На рис. 6.2 показаны основные типы компоновок измерительных схем в методе IBIC. Из рис. 6.2 видно, что носители зарядов, образованные внутри обедненной зоны контактов прибора, медленно диффундируют от места своей генерации, многие из них рекомбинируют на точечных дефектах, результатом чего является ограничение количества зарядов, дошедших до контактов прибора. Временной интервал, за который регистрируется импульс, изменяется от пикосекунд до микросекунд. В нормальном режиме измерений импульс, создаваемый зарядами, проходит предварительное усиление и усиливается до уровня нескольких вольт. В дальнейшем оцифрованный сигнал, маркированный положением пучка, накапливается системой сбора данных (ССД) в памяти компьютера. В результате обработки данных информация о микроструктуре образца представляется в виде контрастного изображения концентрации электронов и дырок. Кроме регистрации суммарного накопленного заряда в фиксированном положении пучка, возможно также измерение времени эволюции индуцированного заряда за счет изменения импульса на контактах (метод TRIBIC – time resolve IBIC). Это позволяет определить подвижность зарядов в исследуемом образце.

а б

Рис.  845. Основные типы компоновок измерительных схем в методе IBIC: а – полупроводниковый прибор; б – полупроводниковая пластина

Метод IBIL. Метод люминесценции, индуцированный ионным пучком (IBIL – ion beam induced luminescence) с энергией нескольких МэВ, в сочетании с такими методами, как PIXE, RBS, NRA, дает возможность получать информацию о химической природе различных материалов. Наиболее общим физическим принципом является передача энергии от ионов пучка валентным электронам атомарных образований исследуемого образца, что приводит их в возбужденное состояние. Обратный переход в нормальное состояние сопровождается излучением в инфракрасном/видимом/ультрафиолетовом диапазонах. Для генерации люминесценции в ЯСМЗ применяются пучки с током ~100 пкА, что связано с низкой эффективностью детектирующих устройств, поэтому пространственное разрешение метода IBIL находится на уровне 0,3 мкм. Область применения метода IBIL достаточно обширна, в частности он применяется в биологии для изучения клеток, при исследованиях артефактов исторического наследия, исследованиях полупроводниковых материалов и др.

Методы SEE. Методы, основанные на применении одиночных ионов, имеют обобщенное название – эффекты одиночных событий (SEE – single event effect). Хотя события могут вызываться не только ионами, но и другими типами одиночных воздействий на исследуемый объект, такими как импульсное электромагнитное излучение, или частицами, не имеющими заряда. Далее будут рассмотрены только одиночные ионы. Наибольший интерес, связанный с SEE, был вызван в связи с развитием применения космических аппаратов как гражданского, так и военного назначения. Среди космического излучения наиболее опасными являются высокоэнергетичные частицы, способные проникать на достаточную глубину в устройства микроэлектроники. Такого рода воздействие приводит к целому ряду эффектов, которые могут вызывать сбои работы устройства либо привести к полному его выходу из строя. Физические аспекты происхождения эффектов сбоев основаны на принципах прохождения заряженных частиц в полупроводниковых приборах. Как было показано выше, потеря энергии иона сопровождается образованием e-h-пар, которые приводят к отклонениям в работе устройства, а образование дефектов в микроструктуре может вовсе вывести его из строя. Поэтому при разработке устройств микроэлектроники необходимо учитывать их радиационную устойчивость, что и вызывает определенный интерес к экспериментальному моделированию этих процессов. В связи с миниатюризацией микрочипов и переходом в нанометрическую область масштабов возникает потребность прицельного попадания одиночных ионов с энергией, достигающей десятки МэВ/нуклон, в заданную область тестируемого образца. Поэтому ЯСМЗ является наиболее приемлемым АК для реализации таких исследований. Однако здесь следует отметить, что пространственное разрешение в режиме малых токов, которое в настоящее время находится на уровне ~ 50 нм, измеряется на полувысоте полного распределения тока пучка на мишени и при этом присутствует достаточно большое гало. Этот факт затрудняет непосредственное применение ЯСМЗ, поэтому в ряде лабораторий были проведены модернизации установок микрозонда для целей исследования SEE на одиночных ионах [xxvii].

6.2 Ближнеполевая СВЧ-диагностика материалов и сред

6.2.1 Общая характеристика метода ближнеполевой диагностики

Ближнеполевая СВЧ-диагностика – неразрушающий прямой метод исследования, позволяющий получать информацию о поверхностных и приповерхностных свойствах различных сред. Она базируется на регистрации части СВЧ-воздействия, локализованной в ближнем поле зонда. Это позволяет резко поднять пространственное разрешение и преодолеть дифракционный предел для данных частот [xxviii ].

Локализация СВЧ-сигнала в ближнем поле производится с помощью установок, конструкция и принцип работы которых рассмотрены ниже. Основными факторами, которые определяют пространственное разрешение и точность измерений (отношение сигнал/шум), являются: конструкция установки, свойства изучаемого материала, размер измерительного зонда, а также расстояние от зонда до поверхности образца. Анализ полученных данных производится с помощью достаточно сложного аппарата математической физики, методов численного анализа, а также использования экспериментальных исследований методов диагностики материалов в СВЧ диапазоне [9].

Ближнеполевая СВЧ-диагностика активно применяется для изучения поверхности диэлектрических и полупроводниковых плёнок и получения карт распределения диэлектрической проницаемости, обнаружения мелких дефектов и неоднородностей, анализа нелинейных характеристик. Такая диагностика широко применяется в области биологии и медицины. В приложении к задачам исследования биологических объектов СВЧ-волны выгодно отличаются от волн оптического и инфракрасного диапазонов сравнительно высокой проникающей способностью (от нескольких миллиметров до дециметров). Поэтому становится возможным изучение не только поверхностных, но и глубинных слоёв (с соответствующей потерей пространственного разрешения по поверхности). Эта особенность применяется для визуализации структуры биологических объектов, анализа и визуализации опухолей.

Перспективными являются СВЧ-исследования в области полупроводниковой микро- и наноэлектроники, т. к. они позволяют получать многопараметрическую информацию о поверхности и приповерхностных слоях. Одним из применений СВЧ-диагностики является микроволновая микроскопия в нанотехнологиях, которая на сегодняшний день используется, например, для анализа технологии получения высокотемпературных сверхпроводников, визуализациии поверхностного распределения проводимости, локальных измерений нелинейного СВЧ-отклика и т. д.

В качестве примера на рис. 6.3 приведены типичные схемы радиоизмерительных преобразователей (РИП) микроволновых микроскопов.

Основой таких микрозондов являются коаксиальные линии передач, которые могут быть выполнены как в объемном, так и в микрополосковом варианте, что определяется параметрами и свойствами исследуемого объекта.

а б в

Рис.  967. Разновидности измерительных преобразователей: а – коаксиальный; б – с повышенной добротностью; в – микрополосковый

Основными преимуществами рассматриваемой микроволновой микроскопии ближнего поля являются: многофункциональность, возможность дополнительного влияния на образец (постоянным электрическим полем, магнитным полем, дополнительным СВЧ-полем, механическим и силовым полями и др.) и, самое главное, возможность детального исследования свойств поверхностных слоев в СВЧ-диапазоне.

В работе [28] были развиты физические основы микроволновой сканирующей микроскопии (МСМС) полупроводников и разработана общая концепция повышения пространственного разрешения (на уровне 100 нм) и чувствительности (многопараметровости) МСМС. Эта концепция заключалась: в максимальной пространственной локализации энергии зондирующего СВЧ-поля в нормальной к объекту электрической составляющей резонаторного коаксиального микрозонда; в формировании сигналов сканирования с широким применением модуляционных принципов и дополнительной их информационной обработки современными средствами проектирования РИП для МСМС с разделением областей накопления СВЧ-поля и излучением в микрозонд. На рис. 6.4 приведена общая схема микроволнового сканирования микроструктур, которая позволила получить пространственное разрешение в 1 мкм.

Показано, что в результате реконструкции (модернизации) данной схемы разрешающая способность может быть повышена на порядок (т. е. пространственное разрешение микроволновых микроскопов может быть равно 100 нм), а возможно и больше.

Рис.  1089. Общая схема микроволнового сканирования микроструктур

На основании анализа работ [16; 28] и представленных выше результатов можно выделить такие области применения микроволновой микроскопии:

- технология высокотемпературных сверхпроводников;

- визуализация поверхностного распределения;

- биология и медицина: визуализация структуры биологических объектов, исследование и визуализация опухолей.

К перспективным областям применения данного направления следует отнести:

- полупроводниковую микро- и наноэлектронику;

- многопараметровое исследование поверхности и приповерхностных слоев, нанокластеров;

- топологию распределения электрофизических параметров материалов;

- возможность нетепловой локальной модификации поверхности и приповерхностных слоев.

6.2.2 Типичные схемы микроволновых микроскопов

Сканирующие микроволновые микроскопы используются для исследования материалов на микроволновых частотах и для измерения изменений сопротивления. Наиболее типичные схемы таких устройств приведены на рис. 6.5 и 6.6.

Рис. 111011. Схема микроволнового микроскопа с ИП на основе отрезка коаксиальной линии

Микроволновой сигнал от источника входит в линейный резонатор с коаксиальной линией передачи, ограниченной с одной стороны развязывающей ёмкостью, а с другой – открытым коаксиальным зондом. За счёт многократного отражения в коаксиальном резонаторе (с добротностью ~102–103) удаётся значительно уменьшить шум и повысить точность измерений, но при этом возникает необходимость перестройки параметров резонатора при измерении на разных частотах.

Рис.  121213. Схема микроволнового микроскопа с ИП на основе коаксиального резонатора

Для того чтобы контролировать расстояние между образцом и зондом, устанавливается зависимость отражённого сигнала от расстояния до образца. Привязка системы к образцу преимущественно ёмкостная. Если образец металлический, то он представляет собой одну обкладку конденсатора, а другая формируется центральным проводником коаксиального зонда. При уменьшении расстояния между зондом и образцом ёмкость возрастает, что приводит к падению резонансной частоты коаксиального резонатора. В одном предельном случае, когда зонд находится далеко от образца, линия передачи с открытым концом имеет конечный импеданс. В этом случае данная система представляет собой полуволновой резонатор с резонансной частотой . В другом предельном случае, когда образец находится в контакте с зондом, цепь замыкается. Такая схема имеет название «контакт Корбино». В данном случае система является четвертьволновым резонатором и резонансная частота уменьшается на

, 96797

где L – длина коаксиального резонатора;

– относительная диэлектрическая постоянная коаксиального кабеля. Для типичных расстояний между зондом и образцом смещение частоты достигает значений между 0 и .

Пространственное разрешение микроскопа не зависит от частоты измерения, и система может работать в широком интервале частот. Это означает, что карту поверхностного распределения свойств материала можно получать точно на той частоте, на которой будет использоваться материал. Например, рассмотрим микроскоп с длиной коаксиального резонатора L = 2 м. В этом случае частота основной (фундаментальной) моды составляет приблизительно 50 МГц, и можно получить овертоны, кратные 50 МГц, доступные для получения изображения. Верхний предел частоты микроскопа задаётся в соответствии с рабочей шириной полосы электроники. На практике микроволновый источник имеет верхний предел частоты 50 ГГц. Однако микроволновая направленная катушка (соединительная муфта), детектор и коаксиальный кабель тоже могут ограничивать ширину частотной полосы микроскопа. Тем не менее, можно сконструировать микроскоп, который имеет почти непрерывное изображение по трём десяткам частот от 50 МГц до 50 ГГц.

Для анализа сверхпроводящих керамических образцов необходимы количественные непосредственные и неразрушающие методы исследования характеристик тонких плёнок. При этом метод должен обеспечивать высокое пространственное разрешение и быть высокоскоростным. Желательно также, чтобы установка для анализа имела простую конструкцию, состояла из коммерчески доступных компонентов и обеспечивала непосредственную интерпретацию изображения. Всем вышеперечисленным требованиям отвечает МСМС.

Неразрушающий способ получения изображений микроволнового поверхностного сопротивления был продемонстрирован с использованием разных систем резонансных зондов. Наилучшие результаты по изображению диссипации в образце получены при измерениях добротности Q. Для определения взаимосвязи между Q микроскопа и поверхностным сопротивлением образца была использована алюминиевая плёнка переменной толщины на стеклянной подложке. Сечение тонкой плёнки клиновидное, поэтому можно сопоставить изменение поверхностного сопротивления с параметрами сканирования. Используя зонд с центральным проводником диаметром 500 мкм и выбирая резонанс микроскопа и частоту 7,5 ГГц, авторы работы получили данные о смещении частоты и Q, что позволило построить топографию распределения поверхностного сопротивления тонкой пленки на сапфировой подложке [16].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

---

i. Ермолов И. Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества: учебное пособие / И. Н. Ермолов, Ю. Я. Останин. – М. : Высш. шк., 1988. – 368 с.

ii. Бадалян В. Г. Ультразвуковая дефектометрия металлов с применением голографических методов / В. Г. Бадалян, Е. Г. Базулин, А. Х. Вопилкин и др.; под ред. А. Х. Вопилкина. – М., 2008. – 298 с.

iii. Брюховецкий Ю. А. Практическое руководство по ультразвуковой диагностике. Общая ультразвуковая диагностика. – 2-е издание / Ю. А. Брюховецкий, С. Г. Бурков, Н. В. Заболотская и др.; под ред. В.В. Митькова. – М. : Видар-М, 2011. – 712 с.

iv. Горелик С. С. Рентгенографический электронно-оптический анализ: учебное пособие для вузов / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев. – М. : МИСИС, 1994. – 328 с.

v. Гурвич А. К. Неразрушающий контроль: практическое пособие: в 5 кн. / под ред. В. В. Сухорукова. – М. : Высш. шк., 1991-1992. – 1427 с.

vi. Каневский И. Н. Неразрушающие методы контроля / И. Н. Каневский, Е. Н. Сальникова. – Владивосток : Изд-во ДВГТУ, 2007. – 243 с.

vii. Федоров Г. Є. Контроль якості продукції в машинобудуванні: навч. посіб. / Г. Є. Федоров, М. М. Ямшинський, А. М. Фусенко та інш. – К. : Політехніка, 2008. – 332 с.

viii. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. – М. : Машиностроение, 2005-2006. – 5977 с.

ix. Куценко В. П. Методы и средства сверхвысокочастотной радиометрии / В. П. Куценко, Ю. А. Скрипник, Н. Ф. Трегубов и др. – Севастополь : Вебер, 2012. – 324 с.

x. Усиков А. Я. Электроника и радиофизика миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн / А. Я. Усиков, Э. А. Канер, И. Д. Трутень и др.; под ред. А. Я. Усикова. – К. : Наукова думка, 1988. – 368 с.

xi. Breese M. B. Materials analysis using a nuclear microprobe / M. B. Breese, D. N. Jamieson, P. J. King at al. – New York, 1996. – 428 p.

xii. Черепин В. Т. Ионный микрозондовый анализ. – К.: Наук. думка, 1992. – 344 с.

xiii. Прилади і методи дослідження плівкових матеріалів: навч. посіб. / І. Ю. Проценко, А. М. Чорноус, С. І. Проценко; за заг. ред. професора І. Ю. Проценка – Суми : Видавництво СумДУ, 2007. – 264 с.

xiv. Reed S. J. Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron Microscopy in Geology. – Cambridge : University Press, 2005. – 215 p.

xv. Pennycook S. J. Scanning Transmission Electron Microscopy: Imaging and Analysis / S. J. Pennycook, P. D. Nellist. – Springer, 2011. – 774 p.

xvi. Применение микро- и нанозондов для анализа малоразмерных 3D-материалов, наносистем и нанообъектов / А. Д. Погребняк, А. Г. Пономарев, А. П. Шпак и др. // Успехи физических наук. – 2012. – Т. 182, № 3. – C. 287-321.

xvii. Теорія електромагнітного поля та основи техніки НВЧ: навч. посіб. / С. В. Соколов, Л. Д. Писаренко, В. О. Журба; за заг. ред. Г. С. Воробйова. – Суми : Сумський державний університет, 2011. – 394 с.

xviii. Карпов Ю. О. Теоретичні основи електротехніки. Електромагнітне поле: навчальний посібник / Ю. О. Карпов, Ю. Г. Ведміцький, В. В. Кухарчук. – Вінниця : УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2008. – 406 с.

xix. Vorobjov G. Electromagnetic Waves / G. Vorobjov, Y. Shulga, V. Zhurbenko, Edited by Vitaliy Zhurbenko. – Janeza Trdine 9, 51000 Rijeka, Croatia, 2011. – 587 p.

xx. Техническая электродинамика: учебное пособие / П. Н. Чернышев, В. П. Самсонов, Н. П. Чернышев. – Харьков : НТУ «ХПИ», 2006. – 272 с.

xxi. Шматько А. А. Электронные приборы сверхвысоких частот: учебное пособие. – Харьков : ХНУ им. В. Н. Каразина, 2006. – 328 с.

xxii. Бизнюк В. В. Квантовые источники излучения / В. В. Бизнюк, С. М. Гвоздев. – М. : ВИГМА, 2006. – 400 с.

xxiii. Светцов В. И. Вакуумная и плазменная электроника: учебное пособие. – Иваново : Иван. гос. хим. - технолог. ун-т., 2003. – 172 с.

xxiv. Аксенов А. И. Вакуумная и плазменная электроника: учебное пособие / А. И. Аксенов, Злобина А. Ф. – Томск : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. – 168 с.

xxv. Фізичні основи електронної техніки: за ред. З. Ю. Готри. – Л. : Бескид Біт, 2004. – 879 с.

xxvi. Щука А. А. Электроника: учебное пособие. – Петербург : БХВ, 2005. – 800 с.

xxvii. Watt F. Principles and application of high-energy microbeams / F. Watt, G. Grime. – Bristol UK : Adam Hilger Ltd., – 1987. – 399 p.

xxviii. Сліпченко М. І. Фізичні основи ближньопольової НВЧ-діагностики матеріалів і середовищ: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра фіз.-мат. наук 01.04.01 / М. І. Сліпченко. – Суми : СумДУ, 2008. – 36 с.

Наукове видання

Воробйов Геннадій Савелійович,

Пономарьова Ганна Олександрівна,

Рибалко Олександр Олександрович,

Рубан Анатолій Іванович

Радіофізичні методи діагностики

матеріалів і середовищ

Монографія

(Російською мовою)

За загальною редакцією Г. С. Воробйова

Художне оформлення обкладинки А. В. Павлова, О. О. Рибалка

Редактор Н. А. Гавриленко

Комп’ютерне верстання Г. О. Пономарьової, О. О. Рибалка

Формат 60х84/8. Ум. друк. арк. 20,00. Обл.-вид. арк. 11,78. Тираж 300 пр. Зам. №

Видавець і виготовлювач

Сумський державний університет,

вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 3062 от 17.12.2007.