1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 138
Текст из файла (страница 138)
Полобные же результаты были полученьг при исслеловапиях серебра, германия и сплава Ое — 5| 144, 48) и при экспериментах на угле, алмазе и графите [49). Оказалось, что около [с)е выбиваемых тяжелых частиц представ; яю ставляют собой ионы. Прибор, применяемый в последних экспериментах Хопига [47, 48), состоит в основном из ионного нс 'о точника с осцилляцией электронов и масс-анализатора с отклонением на 180'. Меняя папряженгге на анализаторе, можно непосредственно паолюпать как положительные, так и отрицательные ионы. ые ионы. Имеется вспомогательный электронный пучок лля ионн аци зации выбиваемых неитральпых частиц (чтобы их можно было летектировать анализатором). Плотности тока бомбарлирующих час и частиц похолили ло 50»ска/с»с', а их энергию можно было менять от 50 ло 600 зв. При распылении важным параметром является выход распыления, который опрелеляется лля данного рода выбиваемых частиц как среднее число частиц ланпого рода, выбиваемых олпой бомбарлируюшей частицей.
Полный выход — полное число атомов, независимо от их рода, выбиваемьгх аллой падающей бомбардирующей частицей. На григ. 13.2,21 приведены кривые выхода, полученные Хопигом для различного рода отрицательных ионов, выбитых с поверхности 5[С ионами Кг", а зависимости от кинетической энергии бомбарлиругощих ионов. Брэлли и лр. 150 — 53) исследовали эмиссию пьчогкительных ионов и' з молиблена, тантала, платины и мели при бомбарлиот0,1 о ровке ионами инертных газов, Они установилп, что от, ло 1 псе выбиваемых тяжелых частиц заряжены.
Исследуя «отраженные» ионы инертных газов, присутствующие в спектре масс, Врэлли н его сотрудники пришли к выволу, что эти ионы в леиствительности представляют собои атомы, которые были алсорбированы на поверхности мишени н затем распылены в виде ионов. Фогель и лр. [54, 55) прелложили масс-спектрометрический метод, позволягощий одновременно определять выход положительных и отрицательных ионов и коэффициент отражения падающих ионов. о нов.
Пользуясь этим методом, опи исслеловали мишени из Мо, Та, гЧ, Сп и Ге пря бомбардировке различными ионами в интервале энергий от 5 ло 40 кэв. 2. Исследования распыления при больишх гглотностях тока, Как уже говорилось, большие плотности тока бомбарлирующих 730 глава ю 731 повенхиостные явления 20 йш е го ю б чх кх % 'й Р,г а х о» ъ го 0 ГО 20 ЗР 40 бв 60 70 ВО мереже еюяье язе частиц, нужные для того, чтобы поддерживать поверхность мишени свободной от адсорбированного материала, можно полая ионы из сильно ионизованной плазмы, находямиш щейся при низком давлении.
Поскольку при этом повсрхь ени остается чистой и из пее выбивается очень мало ионов, Гб' гп 10 х о в х 1Ол х Мх 10Л ГРг 100 200 300 400 300 000 Энергия ггояов,зв Чг нг, 132.21. Зависимость выхода отрнцатсльных ионов нз ВИС ог знсргнн бомбарднрующнх ионов Кге [471. полный выход, который здесь является величиной, определяемой экспериментально, приблизительно равен выходу нейтральных атомов из материала мишени. В данном параграфе мы рассмотрим вопрос о том, как влггягот на выход свойства бомб шнх частиц и материала поверхности. Кроме того, мы коротка остановимся иа вопросе о распределении выбиваемых частиц по скоростям и по углам. Лальнейшие подробности можно найти в статьях Венера 156, 57).
Зависимость выхода от энергии бомба пру х частиц. Зависимость выхода от кинетической энерющих ч гпп бомбардирующей частицы очень характерна 15б1 При энергиях, лежащих ниже некоторого значения (епорогал, обычно  — 25 вв), не происходит сколько-нибудь существенного распыления. При возрастании же энергии выше этого уровня выход растет линейно, проходит широкий максимум в области килоэлектронвольт или десятков килоэлектроивольт и начинает медленно падать при очень больших энергиях. Максимум выхода и последующее его умепыпеиие связаны с глубиной проникновения в мишень падающих бомбардиругоших частиц ').
По мере того как энергия бомбардирующей частицы возрастает, глубина Ф н г. 13.2.22. Выход распылення мели, бомбарднруемой различными ионами 11471. проникновения увеличивается и все ббльшая доля энергии затрачивается па столкновения, которые не приводят к распылеишо. Ионы малого диаметра, такие, как ионы Н+, легко проходят сквозь поверхность„и максимум выхода в этом случаедостигается при малых энергиях. В случае же больших тяжелых ионов, таких, как ионы Хе", максимум выхода не может быть достигнут, пока эпепгпя ионов пе превысит 50 кэв. Кривые выхода для некоторых тяжелых и левских бомбардирующих ионов представлены на фиг. 13.2.22 и 13.2.23. Заметим.
что выход может быть очень большим. Например, согласно фпг. 13.2.22, один ион ксепопа с энергией 50 кзв, падающий на медь, выбивает 20 атоьювг На фиг. 13.2.24 приведены кривые выхода при бомбардировке различных материалов попами Хе+ малых энергий. Эти данные представлены лишь для примера. Много дополнительных сведений имеется в статьях ') Огноенгельно глубнны нроянняоленяя гяжелых члсгац н твердые гела сьг. работы 133, егэ).
732 гллвл м по1 Гн,носпчяс янл1 ~н1 й 2,0 й1,б о 12 Д 0,8 Н. 03 'Н 0,7 Ю'~ 0 г 4 б Н Ю 12 знереня исков,нла Венера и лр. 158 — 601. данные, относящиеся к нсслслованиям 1 управляемь13 термояцерпых реакций, можно найти в 4онтса, Норманда и Гаррисона 1611, которые измерялн выход распылепкя длн копов ст', Не' н Аг' на медц в интервале энеДапные, приведенные на фиг.
13.2.22 — 13.2.24, относятся к ионам, палающим нормально к поверхности. При увеличении же угла паленка иоп теряет больше энергии при столкновениях вблизи поверхности, и поэтому выход должен увеличиваться. Фиг. 13.2.23 Выкал распыления серебра нри бомбарлиронке ионами 11". Ря и 11е" 11481. На фиг. 13.2.25 показан этот эффект лля ионов Кг+ с энергией 45 нэв на различных материалах.
Влияние атомной структуры мишени. На фиг. 13.2.26 показана зависимость выхода распыления для 28 элементов прн бомбарлировке.ионами Аг' от атомного номера элемента минаенп. Здесь наблюдается характерное возрастание выхода внутри различных перполов. Согласно Венеру 1561, такое возрастание связано с заполнением электронных оболочек, особенно г7-оболочек. Когла оболочки заполнены, поверхность мишени становится менее прозрачной лля наиной пада1ощей частицы. Л4ы виним опять, что глубина проникновения играет ваткную роль и что наибольший выход распыления — у наименее прозрачных материалов 1Сц, Ан, Ан).
Влияние кристаллической структуры мишени. В 1955 г. Венер заметил, что атомы выбиваются нз монокрнсталлнческпх мишеней в опрснеленцых кристаллографпческих направлегшях. С тех пор этой особенности явления распыления было посвя1цено много исследований 162, 63~. Было установлено, по атомы распыля1отся пз мопокристаллическин мишеней преимущественно е направлении их ближайшего расположения друг к другу. Тем самым оказывается несостоятельной старая теория распыления, согласно которой ион отдает сво10 энергию малому участку кристаллической решетки„ а затем атомы испаряются. 0 Ио 700 300 400 500 600 Ъ'Рданя ослон, ле Фиг.
13224 Выход раснылсния Си, рн М, Мо н Т1 нри бомбардировке 18Ч Такой процесс не может оыть домшп;рующпм при распылении, поскольку прн испарении атомов нз монокристалла зависимости от крнсталлографпчсскгго направленца 1631 никогда не наблюлалось. Вьпцеупомянутый экспериментальный факт является убедительным понтвержденисм теории перепаса импульса, основанной на прелставлепнн о «сфокусированныхя последовательностях столкновений, например разработанной Томпсоном ~64]') для распыления легкими ионами болынпх энергий. Эта теория похолит нз того, что ион, обладаю1ций большой энергией, проходит сквозь поверхность мишени н образует атомы отдачи внутри мишени в результате столкновений нона с атоашмн. Эти столкновения вызывают каскады атомных столкновений, которые постигают поверхности н приводят к ныбиваншо атомов.
Каскады ') Сн. также 1851. повг1'х!1остг1ыь явл1 ния ъ 2 з ьь 20 и й 12 8 0 !5 50 45 60 Угол ладенин грод Нирмаль ф иг. 13.2.25. Зависимость выхода распыления для различных металлов, бомбардируемых ионами Кг+ с энергией 45 кзз, от угла падения ионоз 11471 28 2,6 24 2,2 20 1,В 1,6 Й 14 й 1,2 ' 1,0 к 06 Ц4 02 О 1О 20 30 40 50 60 то во 90 100 Лмамный номер Ф и г. И2.26. Выход распылении 28 элемонтоя ори бомбардировке ионами аргона с энергией 400 зз н зависимости от атомного номера элемента 1581. рас аспространяются преимущественно в направлении ближайшего р асположения атомов друг к другу (плотной упаковки). Важный вклад в теориьо распыления был недавно сделан также Гаррисоном ~66, 67) и Пивом ~681.
Распределение распыленных частиц по с корос т я м и угл а и. Венер 1691 измерил среднюю энергию атомов, выбиваемых из различных металлов ионами Нд+. Средняя энергия лежит в интервале от 10 до 30 эа. Она возрастает при возрастании кинетической энергии ионов и при увеличении угла О 200 400 ООВ 800 1ООО Энергия ионин, Зэ Ф и г. 13.2.22. Зависимость 22Н от кинеп1ческой' энергии ионов прн бомбар- днрозкз чистого вольфрама ионами 11с', гче+ и Аг+ 1егй падения пучка.
Венер и Розенберг 1701 измерили также угловое распределение частиц„выбиваемых с поликристаллической поверхности при бомбардировке ионами Нй в интервале энергий от 100 до 1000 за. Прн нормальном падении ионов Нд+ угловое распределение прн оольших энергиях начинает соответствовать закону косинуса. При косом падении ионов атомы распыляются преимущественно в прямом направлении. в.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
