Большая Советская Энциклопедия.

Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Поверхностная ионизация

Поверхностная ионизация (далее П) термическая десорбция (испарение) положительных (положительная П) или отрицательных (отрицательная П) ионов с поверхностей твердых тел. Чтобы эмиссия ионов при П была стационарной, скорость поступления на поверхность соответствующих ионам молекул или радикалов (за счет диффузии этих частиц из объема тела или протекающей одновременно с П адсорбции) должна равняться суммарной скорости десорбции ионов и нейтральных частиц. П происходит и при собственном испарении твердых тел, например тугоплавких металлов.

  Количественной характеристикой П служит степень П a= ni/n0, где ni и n0 - потоки одновременно десорбируемых одинаковых по составу ионов и нейтральных частиц. ni = exp (-li/kT), a n0 = DNexp (-l0/k T), здесь k - Больцмана постоянная, T - абсолютная температура поверхности, li и l0 - теплоты десорбции в ионном и нейтральном состояниях, - концентрация частиц данного сорта на поверхности, а коэффициенты С и D слабо (в сравнении с экспонентами) зависят от Т. Отсюда

a = .

  Взаимодействие частиц с поверхностями отображают кривыми типа показанной на рис. 1. Переход с кривой для нейтральных частиц А на кривую для ионов А+ на расстоянии х ® ¥ от поверхности соответствует ионизации частицы с переводом освободившегося электрона в твердое тело. Требуемая для этого энергия равна e (-j); - ионизационный потенциал частицы, еj - работа выхода тела, е - заряд электрона. Выражение a через эти величины приводит к Ленгмюра - Саха уравнению, причем для положительной П (li+ - l0) = e ( -j), а для отрицательной П (li- - l0) = е (j-), где eS - энергия сродства к электрону частицы. П наиболее эффективна (a велико) для частиц с li < l0 или j > и > j; a для них уменьшается с ростом Т. При обратных неравенствах П усиливается с возрастанием Т (рис. 2). li и l0 зависят от - обычно li растет, а l0 падает с увеличением . Если при Т > Т0 соблюдается условие эффективной П (li < l0 и ni >> n0), то при Т = Т0 знак (l0 - li) меняется, а a начинает скачкообразно падать до малых значений. Т0 называется температурным порогом П

  Внешнее электрическое поле Е, ускоряющее ионы с поверхности, снижает величину li. При E < 107 в/см это снижение Dl = е = 3,8×10-4 эв (E должно быть выражено в в/см). Соответственно растет a. Если li < l0 и n > n0, Е при стационарной П уменьшает и T0. Так, T0 для на с 1000 К при Е = 104 в/см снижается до 300 ° при Е = 107 в/см. Это дает основание рассматривать явления десорбции и испарения ионов электрическим полем при низких Т как П Современная экспериментальная техника позволяет наблюдать П частиц с £ 10 в и ³ 0.6 в. С помощью электрического поля эти пределы могут быть существенно расширены.

  Приведенные выше закономерности П справедливы (подтверждены опытом) для однородных поверхностей. Однако на практике чаще приходится иметь дело с неоднородными поверхностями. на которых l0, li, j и неодинаковы на различных участках. В таких случаях указанные зависимости a от Т и Е сохраняются для некоторых усредненных значений l0, li и j.

  П широко используется в ионных источниках различного назначения, в чувствительных частиц, для компенсации объемного заряда электронов в термоэлектронных преобразователях, перспективна для создания плазменных двигателей, а также лежит в основе многих методов изучения физико- характеристик поверхностей твердых тел и взаимодействующих с ними частиц.

  Лит.: Зандберг Э. Я., Ионов Н. И., П, М,, 1969.

  Н. И. Ионов.

Рис. 1. Потенциальные кривые взаимодействия систем поверхность твердого тела - нейтральная частица (А) и поверхность - положительный ион (А+); х - удаление от поверхности; (x) - энергия связи частицы с поверхностью. Расстояние хр соответствует равновесному состоянию частицы у поверхности, а глубины
Рис. 1. Потенциальные кривые взаимодействия систем поверхность твердого тела - нейтральная частица (А) и поверхность - положительный ион (А+); х - удаление от поверхности; (x) - энергия связи частицы с поверхностью. Расстояние хр соответствует равновесному состоянию частицы у поверхности, а глубины "потенциальных ям" li и l0 равны теплотам десорбции иона и нейтральной частицы соответственно. Разность li-l0 в данном случае равна разности энергии ионизации eV нейтральной частицы ( - ее ионизационный потенциал, е - заряд электрона) и работы выхода поверхности ej.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 18.12.2017 12:06:28


11:55 Новые «Звездные войны» оказались популярнее Гарри Поттера и франшизы «Мстители»
11:49 Россия разрешила шпроты из Прибалтики после двух лет запрета
11:41 Убивавший людей президент Филиппин озаботился счастьем геев
11:35 Автор статьи о слежке за Россией разбила молотком жесткий диск
11:26 Уралец заплатит миллионный штраф за самовольный ремонт дороги
11:24 В Сибири начали сдавать в аренду фермы для майнинга биткоинов