Ионная эмиссия

Большая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.


А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я 1 2 3 4 8 A L M P S T X
ИА ИБ ИВ ИГ ИД ИЕ ИЖ ИЗ ИИ ИЙ ИК ИЛ ИМ ИН ИО ИП ИР ИС ИТ ИУ ИФ ИХ ИЦ ИЧ ИШ ИЮ ИЯ
ИОА
ИОВ
ИОГ
ИОД
ИОЗ
ИОК
ИОЛ
ИОМ
ИОН
ИОР
ИОС
ИОТ
ИОФ
ИОХ
ИОЦ

Ионная эмиссия, испускание положительных и отрицательных ионов поверхностью твёрдого тела или жидкости (эмиттер) в вакуум или газообразную среду. Ион, чтобы покинуть поверхность, должен обладать достаточно большой энергией для преодоления сил, удерживающих его на поверхности. Эта энергия может быть получена ионом при нагревании (термоионная эмиссия), при бомбардировке эмиттера (называется в этом случае мишенью) пучком ионов (ионно-ионная эмиссия), электронами (электронно-ионная эмиссия) и фотонами (фотодесорбция). Во всех случаях Ионная эмиссия может иметь место как эмиссия частиц самого эмиттера, так и примесных частиц, неизбежных в реальных материалах.

  Термоионная эмиссия происходит в результате испарения в виде ионов частиц эмиттера или других частиц, находящихся в эмиттере в виде примесей или попадающих на его поверхность извне. В последнем случае, а иногда и вообще термоионная эмиссия называется поверхностной ионизацией. Количественной характеристикой термоионной эмиссии является степень ионизации a, равная отношению числа ионов ni к числу нейтральных частиц n0 того же химического состава, испаряющихся с поверхности эмиттера за определённый промежуток времени. При этом выполняется соотношение:

где Q0 и Qi — теплоты испарения частиц в нейтральном и ионном состояниях, k — Больцмана постоянная, T — абсолютная температура эмиттера, А — отношение статистических весов частиц в ионном и нейтральном состояниях. Величины Qi и Q0 связаны с работой выходаj эмиттера и энергией ионизации V частиц (для положительных ионов) или энергией сродства к электрону S (для отрицательных ионов) соотношениями:

Q0 — Qi = j — V; Q0 — Qi = S — j.                                         (2)

Из (1) и (2) следует, что степень ионизации a тем выше, чем больше величина j при Ионная эмиссия положительных ионов и чем меньше j при Ионная эмиссия отрицательных ионов. При j < V и j > S величина a, а следовательно, и ионный ток растут с ростом Т (рис. 1). Плотность ионного тока j при термоионной эмиссии зависит не только от величины a, но и от скорости испарения частиц с поверхности.

Рис. 1. Зависимость логарифма плотности ионного тока от температуры эмиттера Т при испарении W и Re в виде положительных и отрицательных ионов. Ионная эмиссия.

Рис. 1. Зависимость логарифма плотности ионного тока от температуры эмиттера Т при испарении W и Re в виде положительных и отрицательных ионов.

  Термоионная эмиссия используется для получения пучков ионов в ионных источниках для индикации слабых молекулярных пучков (например, в квантовых стандартах частоты), для ионного внедрения примесей в полупроводники и т. п. В физико-химических исследованиях термоионная эмиссия используется для определения энергии ионизации и сродства к электрону атомов, молекул и радикалов, теплот испарения и десорбции ионов и нейтральных частиц, энергии диссоциации молекул и т. д.

  Если эмиттер находится в электрическом поле, ускоряющем испаряющиеся ионы, то теплота испарения ионов Qi уменьшается с ростом напряжённости поля Е у поверхности эмиттера (Шотки эффект для ионов); при T = Const это сопровождается, согласно (1), ростом величины a.

  В сильных полях (E ~ 108в/см) Ионная эмиссия с большой вероятностью (a» 1 ) происходит при комнатной и более низких температурах. В этом случае Ионная эмиссия называется полевой эмиссией (автоионной эмиссией, испарением полем). Поля ~108в/см создаются, например, у поверхности тонких острий с радиусом закругления 100—1000 . В таких электрических полях могут испускаться не только однозарядные, но и двухзарядные ионы. Полевую Ионная эмиссия можно рассматривать как испарение ионов через сниженный полем потенциальный барьер. Ионный ток растет с увеличением поля Е, причём в более слабых полях вылетают преимущественно ионы примесей.

  Полевая Ионная эмиссия используется для подготовки образца в ионном проекторе и в электронном проекторе. Для получения резкого изображения с помощью ионного проектора необходимо создать атомно-гладкую поверхность образца. Полевая Ионная эмиссия сглаживает поверхность острия, так как у краев и резких выступов электрическое поле сильнее, что приводит к предпочтительному испарению ионов с этих мест.

  Ионно-ионная (вторичная ионная) эмиссия происходит при облучении поверхности пучком ионов (первичных). При этом наблюдается эмиссия (выбивание) вторичных ионов и нейтральных частиц (см. также Катодное распыление). В пучке вылетающих ионов присутствуют отражённые от поверхности первичные ионы (иногда изменившие знак заряда), ионы материала мишени и примесей. Ионно-ионная эмиссия характеризуется коэффициент эмиссии К, равным отношению потока вторичных ионов nвт данного типа к потоку nп первичных ионов, бомбардирующих поверхность. Обычно К составляет доли % для однозарядных ионов. Величина К зависит от материала мишени, её температуры, типа первичных ионов, их кинетической энергии, угла падения на поверхность, состава и давления газа, окружающего мишень, и др. (рис. 2). Пространственное распределение вторичных ионов определяется энергией и углом падения первичных ионов. Средняя энергия вторичных ионов обычно не превышает 10 эв. Однако при наклонном падении быстрых ионов на мишень она может быть значительно выше. Ионно-ионная эмиссия применяется для изучения адсорбции, катализа, при исследовании свойств поверхности (см. Ионный микроскоп) и др.

Рис. 2. Зависимость коэффициента К ионно-ионной эмиссии для различных вторичных ионов (H<sup>-</sup>, H<sup>+</sup>, O<sup>+</sup>, Mo<sup>+</sup>) от скорости v в см/сек первичных ионов [H<sup>+</sup>(1), Ne<sup>+</sup>(2), Ar<sup>+</sup>(3), Kr<sup>+</sup>(4)] при бомбардировке ими мишени из Mo. Ионная эмиссия.

Рис. 2. Зависимость коэффициента К ионно-ионной эмиссии для различных вторичных ионов (H-, H+, O+, Mo+) от скорости v в см/сек первичных ионов [H+(1), Ne+(2), Ar+(3), Kr+(4)] при бомбардировке ими мишени из Mo.

  Электронно-ионная эмиссия. Электрон при ударе о поверхность затрачивает часть кинетической энергии на разрыв связи частицы эмиттера с поверхностью. При этом частица может покинуть поверхность в виде иона. Электронно-ионная эмиссия находит применение для изучения состояния адсорбированных частиц.

  Фотодесорбция ионов. Поглощение светового фотона может привести к распаду молекулы мишени на ионы либо к ионизации атома или молекулы. Часть ионов, возникающих при этом, может покинуть поверхность.

  Если эмиттер облучить интенсивным световым потоком (луч лазера мощностью в импульсе ~ 108—109вт/см2), то наблюдается выход ионов вещества мишени с зарядами различной кратности и даже полностью лишённых электронов (например, Co27+). Источником ионов в этом случае является высокоионизованная плазма, образующаяся вблизи эмиттера при испарении вещества.

 

  Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Фогель Я. М., Вторичная ионная эмиссия, «Успехи физических наук», 1967, т. 91, в. 1, с. 75; Зандберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М., 1969; Каминский М., Атомные и ионные столкновения на поверхности металла, пер. с англ., М., 1967.

  Н. И. Ионов, В. Е. Юрасова.

Так же Вы можете узнать о...


Еловая, Большая, Чижандзи, река в Красноярском крае РСФСР, левый приток р.
Закавказская железная дорога, в современных границах организована в июне 1967.
Знаки математические, условные обозначения, предназначенные для записи математических понятий, предложений и выкладок.
Илорин (Ilorin), город на юго-западе Нигерии, административный центр штата Квара.
Исаев Григорий Прокофьевич [10(22).1.1857, Могилёв, — 25.
Калининград (город в Московской обл.) Калининград, город в Московской области РСФСР.
Кардиоида, алгебраическая кривая 4-го порядка; см.
Кедровые орехи, общепринятое название семян кедровой сосны (сибирской).
Классификации библиотечно-библиографические, системы упорядоченного расположения произведений печати (и некоторых документальных материалов) по классам, подклассам и более дробным подразделениям в логической последовательности и соподчинении на основе признаков содержания, формы издания, читательского назначения и т.
Колтубановский, посёлок городского типа в Бузулукском районе Оренбургской области РСФСР.
Кончар Раде Кончар (Končar) Раде (28.
Крайняя необходимость, в уголовном праве состояние, при котором лицо устраняет опасность, грозящую государственным, общественным или личным интересам, совершая действия, причиняющие вред и поэтому внешне носящие признаки преступления.
Ксерофилы, растения и животные сухих местообитаний; см.