1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 139
Текст из файла (страница 139)
Отражение положительных ионов от поверхностей. Падающие па поверхность положительные ионы могут отражаться от пее в виде нейтральных атомов. Если энергия ионизации больше работы выхода данной поверхности, то большая часть ионов оже-нейтрализуется у поверхности и отраженная доля падающих ионов мала. Для ионов же с низкой потенциальной энергией, например ионов щелочных металлов, коэффициенты отражения велики 129, 711. глава 1г повепхностныа яВления ;. 3 е 4 .3 о в3 2 и 4и 1 0 10 20 ЗО 40 оо 80 угол иайалюя, грай ') См., наиркмер, [?31. 47 И Мвн-Лвниелн Хагструм [721 исследовал отражение ионов более легках инертных газов от атомно-чистых и от слегка загрязненных поверхностей.
Прибор, которым оп пользовался, в своей основс. подобен описанному выше [71 в данной главе. Хагструм определил долю 17ее падающего ионного пучка, отраженную в виде Н ионов, и долю 77г „отраженную в виде метастабильпых части . а фиг. 13.2.27 показано изменение ??ае при изменении энергии иона для Не', [4ее и гтт' на чистой поверхности вольфрама. Заметим, что отраженная доля мала и почти пе зависят от кинетической энергии попов.
На фиг. 13,2.28 прелставлена зависимость Дгы от скорости иона лля ионов того же рода, палающих 4 0 4 3 га оа 20 24 Снарасте в анна, ~Оеслв/сен Ф н г. 13.2.28. Зависимость ??е„от скорости ионов Нее, Мое н Аг', падающих иа поверхность чистого вольфрама [721. на чистую поверхность вольфрама. Долл ионов, отраженных в вице метастабильных частиц„сильно зависит от энергии. Кроме того, кривые зависимости 77и„от скорости ионов лля трех различных ионов совпадают.
Ионы инертных газов, исследовавшихся Хагструмом, по-вилимому, отражаются от поверхности, а не алсорбируаотся и затем распыляются, как гтрелполагали Брэдли и лр.(50 †5 в случае ионов Хе+ на платине. г. Электромагнитное излучение, испускаемое поверхностями при бомбардировке частицами. Рентгеновские лучи, возникающие при бомбардировке электронами поверхностен„исчерпывающим образом исследованы и подробно описаны в литературе'). Это явление настолько широко известно, что оно вряд лп может остаться неучтенным в каком-нибудь эксперименте, в котором используется пучок быстрых электроис1В. Иное же электромагнитное излучение, возникающее при ударе тяжелых частиц о поверхности, привлекало гораздо меньше внимания, и его значение, возможно, нелостаточпо учитывается.
Поэтому мы хотим полчеркпуть, что пол лействием пучков оыстрых попов или нейтральпсах частиц может возникать значительное количество излучения и что вследствие процессов фотоионизации и фотовозбужленпя это излучение может оказывать серьезное влияние на результаты измерений. Ф и г. 13.2.29. Выход фотонои, соотастстиукппнх линии Со! с Л = 3247 лтв а зависимости от угла падении пучка ионов аргона на поликристалличсскую геншань [751. Кгнл неллина атенитннлетел ет иаанвлн н лаиерлааетл. Мерцбахер и Льюис [74] опубликовали недавно обзор по вопросу о рентгеновских лучах, возникающих пол действием тяжелых заряженных частиц„падающих на поверхность.
В их статье рассматривается главным образом характеристическое излучение, возннкатощее при ионизацип внутренних оболочек атомов мишени протонами и и-частицагии с энергиями порядка мегазлектронвольт. Интенсивность рентгеновского излучения со сплошным спектром [тормозного излучения? здесь значительно меньше, нежели в случае электронов, так как интенсивность такого излучения обратно пропорциональна квалрату массы бомбардирующейй частицы. 738 739 гллвл ~з поверхностные явления Недавно было выполнено несколько экспериментов по измерению излучения, испускаемого поверхностями при бомбардировке последних тяжелыми частипами (75 — 771 Флюит и др.
(75) исследовали фотоны и метастабильные атомы, возникающие прп распылении медных мишеней под действием ионов Сц', Агь и )л)е+. Излучение мишени измерялось спектрометром с дпфракциопной решеткой. При энергии болзбардпруюшнх частиц !5кзв полный выход фотонов был равен приблизительно 7 ° !О " "фотона на 1 распыленный атом меди. Ббльшая часть этих фотонов соответствует резонансным линиям Сц1 с длинами волн 3247 и 3274 А. Выход фотонов сильно зависит от угла падения ионного пучка, как видно из фиг. 13.2.29.
Бзястрое увеличение выхода фотонов при увеличении угла падения пучка свидетельствует о том, что возбужденные состояния в лпзшени возникают вблизи поверхности, тогда как нормальное распыление происходит глубже, внутри материала. Флюит и др. наблюдали большой выход метастабильных атомов меди: 3 10 з метастабильпых частиц на 1 расцылецпый атом меди. Распределение по энергиям распыленных метастабильиых частиц имеет максимум примерно при 11 зв.
9 3. Столкновения электронов с поверхностями При падении электронов на поверхности набл1одается ряд важных явлений, В данном параграфе мы остановимся в основном па явлениях выбивания вторичных электронов ') и отражения первичных электронов материалом мишени. Хотя вторичная эмиссия была открыта еще в 1902 г.
(78), это явление до сих пор служит объектом интенсивных исследований. Отражение электронов также еще недостаточно исследовано. Еще одно чрезвычайно важное явление — непускание электромагнитного излучения поверхностями под действием электронной бомбардировки (см. з 2, п. «в», настоящей главы). Этот вопрос хорошо изучен и полностью освещен в литературе, так что рассматривать его здесь нет необходимости. В 9 2, и. «а», настоящей главы уже говорилось, что явление вторичной электронной эмиссии нлзеет важное практическое значение.
Р частности, вторичной эмиссией под действием электронов объясняется наличие участка «отрицательного сопротивления» характеристики тетрада. Вторичные электроны могут так. же вызывать нежелательные эффекты в рентгеновских трубках, создавая рентгеновское излучение и вызывая электролиз в сте- ') Тяжелых чистик злектрояь1 обычно ие выбивают из пояерниости, тзк кзк в этом случае отиошепис масс оказывается ие благоприятным.
клянных изоляторах и оболочках. Многочисленные применения вторичной эмиссии в электронике рассмотрены в книге Брюиинга (79) а. Выбивание вторичных электронов. Вопрос о вторичной электронной эмиссии под действием электронов рассматривается в работах (79 — 82). К этим работам и следует обратиться читателю, если он наидет паше изложение сллппком кратким. Во всех этих работах имеется обширная библиография. Физика вторичной эмиссии и отражения от поверхности очень сложна.
Часть перви шых электронов, ударяясь о мишень, отражается от поверхностного барьера '), 1-!о ббльцшя часть пз пих проходит через барьер и взаимодействует с ядрами и электронами в материале мишени. В результате таких взаимодействий первичные электроны теряют энергию и рассеиваются (аналогично быстрым нейтронам, замедляющимся и диффупдиру1ощим в рассеивающей среде). В мишенях с малым Я уменьшение энергии происходит быстрее, челу процесс диффузии; в мишенях же с большим 7 наоборот. Некоторые из диффундирующих первичных электронов рано илп поздно рассеются обратно к поверхности, н если они сохранят достаточную энергшо, то могут преодолеть поверхностнзяй потею!иальный барьер и вылететь из мишени. 1-1о в процессе замедления первичные электроны будут вызывать возбуждение и ионизацию внутри твердого тела, в основном при взаимодействии с электронами внешних оболочек.
Электроны, освободившиеся внутри твердого тела в результате такого процесса, называются истинными вторичными электронами. Эти вторичные электроны также замедляются н диффундируют в результате столкновений„и та их доля, которой удается достигнуть поверхности и вылететь из мишени, состоит из наблюдаемых истинных вторичных электронов. На фиг. !З.З.! показано типичное распределение по энергиям для вторичных электронов.
На распределешш можно выделить три различик«к участка. 1-!а участке 1 электроны имеют примерно ту же энергию, что и падающие электроны Это первичные электроны, испытавшие упругое рассеяние от поверхности мишени. На участке 111 имеется большое число электронов, энергия которых лежит вблизи максимума, соответствующего нескольким электронвольтам.
Число таких электронов, представляющих собой истинные вторичные электроны, может превос- ') Как хорошо известно, согласно кзяптояоу1 мензппкс, пучок бомблрдирутоишх чзстиц всегда чзстичио огрзжлется, ясгречзясь со значительным измеиеиием потекцкллз. Г!ри ятом яе имеет зизч иия, уясличиплстся или умень швется потенциал и иапраилеипи дяижеиия чзстиц Г!отсициальизя энергия злектроиа, янодяшего в тиердос тело, умсиьшззтся из несколько злектроивольт.
когда ои проходит через поисрниосзиый бзрьер, 741 пОВерхнОстные яВления ГЛАВА 73 В смс 0 Ерэ 0 700 750 Энергия вл7орочгто~» зле»тронов, эа 200 У 7000 Е, 2000 Ер, зо ходить число первичных электронов. На участке И имеется немного истинных Вторичных электронов с болыпими энергиями, но главным образом здесь первичные электроны, испытавшие многократные столкновения внутри мишени. О таких первичных электронах, выходящих на поверхность в результате диффузии, мы только что говорили.
Разделить эти первичные, дпффундирующие к поверхности электроны и истинные вторичные электроны невозможно, и поэтому граница между участками 11 н Фиг. 13.3.1. Типичное распределение вторичных электронон по энергиям Величина Е. — энсргия всрвичных электронов, нызываюювх вторичную элсктронкую эмиссию, р 111 выбирается произвольно — обычно принимают, что она лежит при 50 эв. Полньглт в7эуходок вторичной электронной эмиссии б называется среднее число Внешних электронов, создаваемых одним паданэщпм электроном.
Истинный выход вторичной элект17онной эмиссии би„равен среднему числу внешних электронов в интервале энергий от 0 до 50 эв, создаваемых одним первичным электроном. Коэффп74иентолс обратного рассеяния т1 пазьтваетсп среднее число внешних электронов с энергиями, большими 50 зв, приходясцееся на один падающий электрон. Из этих определений следует, что Ь=-й„,+71, 113.3,1) Хотя коэффициент 71 может быть в некоторых случаях малым, он, конечно, не всегда мал по сравнению с б.
Но несмотря на это, вместо термина «вторичные» часто пользутотся термином «истинно вторичные» и наоборот, и данные по вторичной эмиссии часто выражают через 5, а не через б с*'). ') Некоторые сооетскнс авторы пытались устранить эту дэойстэенность, пользуясь рвзлнчнымн букввннымн обозквченнямн длн полного н истинного выходов. 077к обозначают нолный выход через о, в нстщмняй выход через б. нрн таких обозначениях соотношение 173 3.
Ц имеет следующий Внд: О=б+т7, 1, Зввпсил7осго 5 от энергии первичных электронов. В зависимости от энергии первичных электронов Ер выход Вторичных электронов й изменяется пр77л7ерно одинаково для всех материалов мтппени. Типичная кривая выхода приведена на фнг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
