1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 141
Текст из файла (страница 141)
Максимум функция распределения по энергиям для металлов обычно лежит между 1,4 и 2,2 эв (92]. Все распределения по энергиям для металлов очень похожи друг на друга и па распределения по энергиям для типичных полупроводников, таких, как Пе, Ве и Р88. Угловое распределение первичных электронов, днффупдировавшнх к поверхности, и т » н (гхг) истинных вторичных электронов приблизительно соотвегствует закону сов О, где О -- угол, под которым происходит эмиссия, по отношению к нормали к поверхности (93). Это верно независимо от угла падения первичных электронов. Упруго же отраженные Колленглор лтороовмл лпглшронов Ь7пкнпроикпя т>уюлп и Ф в г.
)3.33. а — прибор Коллата хлк ыамврспка распределений вторичных электролой вс> эверпгкы. Выбитые влелтроны лвингутсв ыо спнрвлвн еоьруг силовик линий мстыльиого ь>егг»нтюго полн Л. Злслтрсны, которые вылсгеюг ил ыншеин пол соогветствуююим углом и с данной скоростью Гог>ределнсмой вснп >иной В), п)л>долит >орсо снстсыу >лелей и оопемка ив еол- лсктор, б — Лействвтельвые траектории группы вторичных электронов, которые вылетают вв мшвекв 7 >юл олвваковыы углом в с одинаковой скоростью к которые фокусвруготск ва коллскторв С.
первичные электрояы рассеиваготся преимущественно в направлении, определяемом углом падения первичных электронов. Распределение вторичных электронов по энерпппй обычно получают методом задерживак>щей разности потенциалов (например, измерения Хагструма 4 2, п. «а», настоящей главы) или с помощью мапштного селектора (фиг. 13.3.3), как это было осуществлено Кочлатом (94, 95).
Измерения методом задержива)ошей разности потенциалов дают распределение по энергиям 719 11ОВЕРХИОСГНЫС ЯВЧГНИЯ ГЛАВА 13 для электронов, вылетающих из поверхности под всеми угламп. Измерения же„выполненные с мапштпым Впалязаторох1, дают распределение по энерп1ям для данных значений угла вылета электронов с поверхности.
В магнитном анализаторе Коллата электроны, вылетевпше нз катода, движутся параллельно продольному магш1тному полю и падают на мишень по нормали к ее поверхности. Показанные на фиг. 13.3.3 щели пропускают на коллектор только те электроны, которые вылетсли из мишени под заданным углом.
Все электроны, вылетаю1цпе из точечного исто шика с одинаковой энергией и под одним и тем же углом к направлению однородного магнитного поля, фокусируются В точке, лежащей на оси симметрии. Расстояние от источника до этой точки прямо пропорционально скорости электронов и обратно пропорционально магнитной индукции. Прибор Коллата представляет собой, таким образом, селектор скоростей для втор1шиых электронов, и, измеряя ток вторичных электронов на коллектор как функцию магнитной индукции, можно получить распределение по энергиям для угла вылета вторичных электронов, определяемого почожеиием щели.
Разрешение этого прибора больше 0,5эв. б. Элементарная теория вторичной электронной эмиссии. При теоретическом анализе вторичной электрошюй эмиссии обычно различают две стадии. Первая соответствует возбуждению вторичных электронов, вторая — диффузии этих электронов через материал мишени и их выходу из поверхности. Подробная квантовомеханическая теория излагается В обзоре Хашенберга и Брауера [80), мы же рассмотрим вкратце теорию, основанную на представлении Зоммерфельда о газе свободных электронов в твердом теле. Тот факт, что выход для металлов не зависит от температуры, показывает, что колебания рен1етьи не игра1от больпк1й роли в явлении вторичной электронной эмиссии из металлов.
Следовательно, электроны в металле можно рассматривать как свободный газ. Но в таком случае вторичная эмиссия невозможна, поскольку первичный электрон не может рассеяться В обратном направлении в лабораторной системе координат прп столкновении со свободным электроном (см. гл. 1, 9 5). Если же электроны рассматривать как свободные в процессе возбуждения, но считать, что оип могут рассеиваться решеткой после возбуждения, то картина вторичной эмиссии будег выглядеть более реальной. Такую модель предложил Баруди [158) в своей теории «вторичной эмиссии свободных электроновж Он предположил, что взаимодействие между падающим электроном исвободными электронами — кулоновское. Кроме того, он предположил, что скорость падающего электрона велика по сравнению СО СКО О коростямп эчектропов проводимости Резу гп 1зты Ь 1ру и ка чественпо согла нпо согласу1отся с экспериментальными даппьы1п.
Общая ф кривой ВГэходз и кривой распределения по энергиям форма к ивой гредсказапь с .азапы правильно. Ссылки пз другие тсорстические работы по втори шой эмиссия даны в статье Баруди [!58) и В указанных ранее обзорах [79 — 82). б. Отражение электронов от поверхностей. Коэффициент обратного рас г ассеяпия т! определяется по кривой, подобной той, которая приведена нз фиг. 13,3.1, интегрированием по участкам 7 и П.
Упруга рассеянные электроны, образу1ощяе большой максим м на участке 1, обычно составляют малую долю всех электронов, рассеянных в обратном направлении, и эта доля уменьшается с увеличением энерпш первичных электронов. Форма кривой на участке частке Ц похожа на распределение по энергиям в пленк . Не- пучке электронов, который проходит через тонкую пленку. - ебольшие пякп вблизи ЕР соответству1от электронам, испытавшим в мишени пеупругие столкновения. Таким образом, положение этих пиков должно быть характерным для материала мгппени.
Потери энергии при неупругих столкновениях могут быть связаны с возбуждением плазменных колебаний в электронном газе [96, 97). На фнг. 13.3.4 показана зависимость т! от энергии первичных электронов для некоторых металлов н углерода. При построении этого графика через точки, соответствующие данным Стернгласса [159) [энергия в интервале от 0,2 до 4 кэв) и данным Палюэля [98) (энергия в интервале от 2 до 16 кэв), были п оведепы плавнь1е кривые.
При энерп1и первичных электронов, превьппа1ощей 2 кзв, коэффициент обратного рассеяния прп данной энергии тем вьш1е, чем больше атомный номер Х мшпени. Такое соотношение наблюдается и прп энергиях порядка мегаэлектро11вольт [99). В интервалах энергий, исследованных Стернглассом и Палюэлем, з! ногти пе зависит от энергии первичных электронов для В 1 л мип1епей с 2 30, .согда как для элементов с 2) 30 11 увели швается с увеличением ЕР. При несколько больших эне! гпях к ив е кривые зависимости Ч от Е„идут горизонтально для сех в исследованных металлов„а затем прн еще ольших первичных электронов т! пачпизют монотонн д как показано па фпг. 13.3.5, взятой из статьи айтз и рампа 1 !. самых тюке, х [99). У желых металлов — наибольший коэффициент огра>кения, лизкий к й к 0,5. Это означает, что В тяжелых металлах перви шые электроны распределяются в ми1пеип почти изот опно, прежде чем настолы1о замедлятся, что не смогут Вылететь с поверхности, пбо если нормально падающий пучок ПОЛНОСтщо ВДП 1 УЗП а ч ГР зпо Ргссепвается» без зпашыельпого епогло- 751 ПОВЕРХНОСП1ЫЕ ЯВЛЕНПЯ о,б ог ов 0,2 к 06 О, 05 о, 10' Юз гав Е„, эв Ф ..3.
иг. 13..4. Коэффициент обратного рассеяиия Ч как функция энергии первичных элснтроиаэ ири бомбардировке различных материалов электро- нами малой и средней эиергии. о т,а г,о з,о Знеланн эленнадзнпв, мэн Ф и г. 13.3.5. Коэффициент обратного рассеяния Ч пак функция энергии иерэичиых электронов ири бомбардировке различных материалов электро- нами больши» энергий [!)9!.
!.—.ын ы* налезла щ,н Э 20 азз, 2 — данные Ктленаанпф. н Санга прн 20 — 40кза: 3 — дан ны[ шпнланда прн 24 .104 аза; 4-данные тралша п бан аер Грвафз пэн мО кэа. 1ЦЕЦНЯ», ння», то половица первичных электронов должна вь1летать из мишени. В легких хццценях диффузия до паглощештя невелика (сильное поглощение) и значения т[ааанп намного меньше 0,5, На фиг. 13.3.6, также взятой из статьи Райта н Трампа (99), показана зависимость средней энсрпаи одного электрона, рассеянного в обратном направлении, от Ее Отношение цолноц энер П1 р ергцц всех отраженных электронов к энергии цадакзшего пуч- Е ка растет с увеличением Л и умепьц1ается с увеличением р ОД 1,О г,о Д0 Знерапл злентрпнпц №В Ф 13 3,6. Отиашеиис средней энергии электрона, расссиииага э обрати Г. иам иаираэлеиия, п энергии исрэичиаго электрона для электронов с э .р.исгияыи ла 3 Л1зв, падающих нормальна иа А1, Сп и РЬ [йй).
1-дамнле Бранда прв кзв; да и 22 е в; 2 дышне Кулевкаыпфа и Спера прн 20-40кэз," 3-данные Бета прн 270 н 020 кзз; 4 — званые Раааа н таал1па прн —, зз. 1-2 Мз . то атно отношение меняется ат 3400 для электронов с энергией 0 - -' °, !. ! Мэв на РЬ да 10~0 для электронов с энергией 3,5 Мзв на Л . Эверхарт [100) разработал теорию отражения электронов, которая хор и рая хорошо согласуется с экспериментальными данными. %,.. Теория основывается на следуюшцх допушенцях: 1) основной причиной отражения электронов является резерфордовское рас- сеяние на углы, превосходящие 90', 2) потери энергии электро- нов, цроникаюших в твердую мишень, определяются законом Томсона — Виддингтоиа или его видоизмененным вариантом; 3) многократное рассеяние отсутствует.
Закон Томсона — Вид. дингтона дает изменение скорости электрона а в зависимости от расстояния х, Пройденного в мишени: тта= 04 — сох=-- ср(14- х), (13.3.2) где 00 — - цачальцая скорость электрона, с -- константа, р — - плот- ность мишени и 20 — пробег электронов в мншенц, главк ьз повеРхььостььыг явлешья нььЛ ) Ж »вкс (!ЗА.1) ьй *ьв ьь ьь ~ да ~ис|ь .
Фотоэлектронная эмиссия (виешни'ь ф фф к 4 ний отоэ ект) м Электромапштное излучение, падающее нз твердое теча кажет возбуждать находящиеся в нем эл . ектроны и переводить, их с внутренних уровней в непрерывный спектр 'тр кинетических кот ргп, лежащий над поверхностным барьерам.
Э с орое называется фотоэлектронной эмиссией иль то явление, фотоэлект ич ией или внешним ф . рическим эффектом, впервые наблюдал Герц в 1887 ь, и а..тарые исследоваисследуя явление электрического резонанса. Ста ипя внешнего фотоэффекта описаны в книге !О. Д б д а "1, а новые — в обзорах Вейслера !!02), Герлиха !'103! и Маурера [1041 В данном параграфе речь будет в основном о ф элект анно' р й эмиссии из металлов. Фотоэлектронная ж о пом о фатеже эмисспьь р в д иков и диэлектриков, хотя и представляет большой интерес для исследователей, работающих в друпьх об.,- др 'пьх о лакь ), не имеет прямо~о отношения к тем ьнги и поэтому здесь не рассматривается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
