Channeling

Auf deutsch: Kanal

Das Kristallgitter kann aber auch Zwischengitteratome im Netz haben, die dann verhindern dass die Ionen in tiefe Schichten vordringen. Die Kanäle werden blockiert, wenn Atome aufgrund hoher Temperaturen in die Kanäle diffundiert sind. Oder wenn die Struktur vorher durch Implantation zerstört wurde und sogenannte amorphe Cluster entstanden sind. Ist die Probe durch Stoffe verunreinigt, welche die Gitter blockieren und unterbrechen dann funktioniert das Channeling ebenfalls nicht.

Wozu wird dieser Channelingeffekt genutzt?

Diese Voraussetzungen können auch genutzt werden um Materialien auf Qualität zu prüfen: Die Ionen treffen im Channel auf ein Atom, werden hinausgeschleudert und die Energie der zurückkommenden Ionen wird gemessen. Dadurch kann man berechnen in welcher Schicht und Tiefe das Material verunreinigt ist. Da auf dem Weg aus der Probe, das Ion noch einmal mit einem anderen Kern kollidieren kann, wird das Ergebnis leicht verfälscht.

Tauchen irgendwelche Probleme auf?

Doch es treten erste Probleme bei der Ausrichtung des Ionenstrahls auf die Probe auf, denn die Achse des Strahls muss parallel zur Achse der kristallinen Struktur ausgerichtet sein. Auch die Ionendosis, mit der bestrahlt wird, ist eine extrem komplexe Aufgabe denn wenn mit zu hoher Dosis bestrahlt wird dann werden die Kanäle zerstört und der Channelingeffekt fällt völlig weg. Die Probe ist dadurch unbrauchbar geworden. Bei Untersuchungen an einer Oberfläche ist der Channelingeffekt unerwünscht und der Erfolg der Untersuchung ist abhängig von der Fehlorientierung. Im allgemeinen kippt man die Probe um 7°– 10°. Manchmal reicht das jedoch nicht aus und bei 8° Fehlorientierung ergibt sich immer noch ein starker Channelingeffekt. Ein anderes Problem ist die Temperatur, denn mit steigender Temperatur steigt die thermische Bewegung der Atome, wodurch die Anzahl der an der Oberfläche gestreuten Ionen stark zunimmt. Außerdem heilen die Strahlschäden in der Probe schneller aus, und dadurch nimmt die Zahl der in den Kanälen gestreuten Ionen ab. Auch die Größe bzw. die Masse der Ionen, die beschleunigt werden, muss mit der Kristallstruktur übereinstimmen denn nicht alle Ionen passen durch die Kanäle. Um das zu veranschaulichen muss man sich Die Kegel beim Kegeln vorstellen. Mit einer Murmel könnte man problemlos durch die Reihen durchschießen doch die Bowlingkugel wirft die Kegel um, sie passt nicht durch die Kegel. Das Gleiche passiert beim Channeling ist das Ion zu groß dann zerstört es die oberen Atomschichten im Einschlagsbereich. Wie groß ein Ion ist hängt von der Anzahl der Protonen im Kern ab z.B. ein Wasserstoff Ion bzw. Kern ist das kleinste Ion doch das Uran dagegen ist ein verhältnismäßig großes Ion.