溝道效應和阻塞效應
正文
一束準直帶電粒子同單晶相互作用，往往表現出強烈的方向效應，當入射方向接近某一主晶軸或主晶面時，核反應、內殼X 射線激發和大角度盧瑟福散射等（統稱近距相互作用）產額大大減少，粒子射程明顯增加，這就是溝道效應。阻塞效應是以晶體點陣位置作為發射點，某方向出射的帶電粒子幾率強烈地依賴於出射方向同晶軸的夾角的效應。理論 1965年，丹麥物理學家J.K.林哈特對溝道效應作了全面的理論解釋。他把晶軸看成一根連續均勻分布的帶電體，並用一個連續勢描寫。當帶電粒子入射方向同晶軸的夾角小於某一臨界角嗞c時(圖1),由於軸上原子同入射粒子發生一系列“溫和”的碰撞，對入射粒子產生一種導向作用，使粒子沿晶軸方向振盪前進；當入射方向夾角大於嗞c時，入射粒子同晶體相互作用與粒子同無定形材料作用一樣。嗞c的表達式如下：
,ao是玻爾半徑。夾角小於 嗞c 的入射粒子因受庫侖排斥勢作用不能進入圖1打斜線的區域,可稱該區為禁戒區,空白區為溝道區。只要點陣原子位移小於a,或雜質原子處於禁戒區,溝道入射粒子就不能同它發生近距相互作用。 
溝道效應和阻塞效應套用 溝道效應的特性為晶體雜質定位和點陣損傷分布測量提供了有力的工具。由圖2可知，<01>方向入射粒子能“看到”標號為“×”、“□”的原子；<11>方向入射的只能“看到”“×”的原子；而隨機方向入射的則可“看到”所有的原子。這樣就可以從“×”不同入射方向所引起的近距相互作用產額比知道“·”原子處於替位，“×”和"□"原子處於隙位（對基質原子來說“×”和“□”為位移原子）。所以，溝道效應定位法是最直觀的幾何定位法。當然，這僅是一種示意的解釋，在具體工作中，必須考慮下列因素。
溝道效應和阻塞效應② 要考慮退道的影響。沿溝道方向入射的粒子由於一系列前向小角散射，其運動方向能偏離原來方向。當同晶軸的夾角超過嗞c時,稱之為“退道”。晶體表面第一層原子，表面無定形層、點陣熱振動、點陣缺陷和位移原子等都會使退道加劇。這就要藉助於各種退道模型估計退道對產額的貢獻。
③ 要考慮通量呈峰效應:前面討論中是認為溝道空間中粒子的通量是均勻分布的。從蒙特－卡羅法計算,或從連續勢近似計算可知理想晶體溝道區中入射粒子通量分布並非均勻，往往在溝道區中心通量密度達極大，這就是所謂通量呈峰效應。原則上講，通量呈峰效應為區分位置僅差0.1～0.2┱的雜質原子分布提供了可能性。金屬中氫、氦離子往往處於各種隙位，它們位置分布情況是反應堆物理中受重視的問題，通量呈峰效應為它提供了一種可能的研究途徑。
目前，溝道效應還大量套用於固體表面研究。例如外延生長,退火性能,損傷吸收，表面合金化和抗腐、耐磨等方面。
阻塞效應從發現起就被用於測量複合核壽命和激發態壽命等，若核反應形成一個複合核，從晶體點陣位置反衝出來,反衝速度v一般在108～109cm/s。如果複合核的平均壽命為 τ，衰變時發射帶電粒子，類似於溝道效應，把空間分為阻塞區和非阻塞區。只要 τ·
<0.1┱（其中是垂直於晶軸的速度分量）將發生強烈的阻塞。τ·>0.1┱，則阻塞現象就減少。把瞬發事件(如彈性散射等)作為τ·≈0。比較兩者的角分布就可得到複合核壽命，一般可測到10-16～10-18s數量級的壽命。這正是核物理重要的壽命區，而用其他方法是難以測到的。 目前已證實從正負電子到重離子;kev能區至相對論能區都存在溝道效應和阻塞效應。相對論能區的π±介子和質子的溝道效應是溝道技術的新發展，這時必須考慮相對論效應和量子效應。只要用相對論質量和速度取代原來的質量和速度，仍考慮整個原子鍵的作用，則林哈特經典處理方法仍然適用，當然臨界角非常小，實驗上要求用一塊高質量晶體和一套位置靈敏氣體漂移計數裝置進行測量。這方面的進展不但發展了溝道效應，而且可以作為高能物理中的正負粒子鑑別器，測量基本粒子壽命並提供負粒子阻止本領的數據。電子通過溝道時，在周期場的作用下還會發射溝道輻射。
