金刚石中光电子产生的电子级联

在 X 射线辐照期间，二次电子级联是宏观样品中发生显著电离的原因。需要对这些级联进行定量分析，例如用于评估 X 射线自由电子激光器中光学元件的损伤，以及理解暴露于光束的样品中的损伤。在此，我们展示了 Monte Carlo 模拟的结果，显示了金刚石中二次电子级联的时空演化。这些级联发生在能量介于 0.5-12 keV 之间的单个初级电子撞击之后，代表了光电子的常见能量范围。计算描述了这些电子引起的二次电离、电子云的三维演化，并监测了系统在膨胀冷却过程中自由电子气体的等效瞬时温度。与实验和相互作用模型一致，撞击能量的耗散主要通过产生二次电子进行，这些二次电子的能量与价电子（40-50 eV）和芯电子（300 eV）的结合能相当。在级联早期阶段（$t \le 1$ fs），由 12 keV 电子产生的电子云具有强烈的各向异性。在后期，样品由低能电子主导，这些电子被样品中的原子更各向同性地散射。结果表明，在初级撞击后约 100 fs 内，二次电子的发射接近饱和。在 12 keV 的撞击能量下，1000 fs 时样品中释放的总电子数 $\le 400$。这些结果提供了对光电子电离的理解，并将先前关于低能电子级联（$E=0.25$ keV，[ziaja,ziaja2]）的模型扩展到了光电子的更高能区。