1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В его установке пучок атомов проходит через прерыватель (враща|ощийся диск с прорезью), после чего пересекается с непрерывным электронным пучком. Образующиеся пр~ этом ионы вытягиваются из зоны пересечения слабьпе электрическим полем и фокуспру|отся затем на входе в масс-спектрометр, детекторам ионов в котором служит 14-каскадный электронный умножитель. Как уже говорилось выше, недавно в Харуэлле Доллер, Гарпсон и Тонеман (12) еще более усовершенствовали метод перер с секающнхся пучков. Установка ), использовавшаяся имп дл | я изучения иопнзации Не' при электронном ударе, показана на фиг. 5.4.2. Создаваемые источником В ионы ускоряются разностью потенциалов 5000 е на пути к электродам Х, а затем проходят через электромагнит М|, который анализирует пх по е(тп.
Бол) |ающийся при этом пучок ионов Не' с энергией 5 кзе коллимируется щелью Й (высотой 5 мм) в пластине Р, прежде чем попапает в зону В, где должны взаимодействовать ну |кн. Злектронная пушка 6 дает электроны, которые проходят через пучок ионов под прямым углом и собираются пил|сидром Фарадея С,. Зта пушка, схематически представленная на ф|ш. 5А.2, б, была сконструирована с таким расчетом„чтобы получить приблизительно монохроматический пучок, своболный от вторичных электронов, выбиваемых из ее электродов, а также снести к минимуму провисанне поля ее электродов в зону В. Импульс, перелаваемый ионам Не", образу|ощпмся прп столкновении электронов с вонами Не', недостаточен для отклонения Не'" из ну |ка.
Тем не менее по выходе из зоны ваш|и|оаействия пучок ионов разделяется с помощьк| магнитного анализатора Мз на опнозарялную и лвухзарялну|о компоненты ионы Не" откло- нЯ|отсЯ на Сь а Нези — иа С,. Сечение иопизации, при которой из ионов Не' образуются ионы Нет', следующим образом выражается через экспериментально измеряемые величины: ионизлцил скорости электрона ) 1(о) Х ) у(х)~(х (5.4.2) ~ > (х) у (х) о(х о хо х о а х в х о с ы ы ы х х с О ок о о х Х х с я а х ы > х й.
й. ч о ы с х ы о а ы о х х ах к х у". ьО д йохЯ" хк х '"х х о, ох кв с '~Хо - "х к,к а~ хд к х в, „йс. х -. х ) о х «хххй с Х~й'„:х х -2.. !::Ых х х к к ' о . хко кк о„ ххо„хй хо . о хкк" о кхо х а з, кх Я», кхх «хохлах 1 Д о' о о о х кос ' хай.. о Ьйк Д -:-:-.
,". й х х Во ~ й !ях о Я и воза>ждениг. элгктгонпым >дхгом 221 и иола. Множитель г' дается выражением где 1(з) и 1(з) — токи электронов и ионов 11е', проходящих через площади, определяемые высотой Ж и соответствующими ширинами пучков. Множитель г', учитывающий неоднородность плотностей пучков, обрагцается в едипппу, если платность одного пз пучков однородна; значение г можно оцепить, помещая в пучки заслонку Т и измерял одновременно токи электронов и ионов 1!е', проходящих через щель 1 (высотой 0,5 мм). Настройка аппаратуры такова, что все~да выполняется условие 0,03 < Г < 1,00. Измеряемые коллекторами С, и С, величины токов не соответствуют в точности токам частиц, взаимодействующих в области В; это связано с потерей ионов пз-за взаимного расталкивания, особенно в узком зазоре магнита Я4ь С целью ограничения этих потерь ток пучка ионов Не' поддерживался достаточно малым — обычно около 3 10-" а.
Прп токах электронного пучка около 2 ма измеряемый коллектором С, ток ионов 1!ел+ не превышал 3. 10 " а. В этом эксперименте оба пучка должны быть импульсными, и, таким образом, приведепные выше величины токов представляют средние значения. Ток электронов измерялся прибором с движущейся катушкой, ток коллектора С,— усилителем постоянного тока н ток ионов 11е" на коллекторе Сэ— виброэлектрометром. Для подавления вторичной электронной эмиссии прв бомбардировке коллекторов ионами на электроды зь з, н см подавался отрицательный потенциал. Во избежание утечки заряда и собирания каких-либо случайных частиц коллектор С, должен тщательно изолироваться и экранироваться.
Чтобы умепьшить попадаиие таких случайпых частиц в Сь на входе устанавливалась регулируемая щель з,, ширина которой выбиралась достаточпой для пропускаиия все>о пучка 11еэ'. 11о даже и при этих предосторожностях фоновый ток Сз составлял около 2 10 " а. Это объясняется возникновением быстрых метастабпльных атомов гелил при попадании пучка!!е' на металлические поверхности аппаратуры. 11екоторые из этих нейтральных метастабильных атомов приходят па коллектор С; и выбивают электроны из зь которые ускоряются обратно в С, и создают фоновый ток отрицательцых зарядов.
ГЛАВА а иовы ие Заев> роки иовы иеа" ~ Соеподевия Лвп>исоопадевия Долдер, Гаррисон и Тонеман сочли неудобным снижать давление в своей установке ниже !О-' лгл> рт. ст. В результате этого за счет процессов срыва зарядов в остаточном газе возникал ток ионов 1!е'", сравнимый с максимальным током таких же ионов, создаваемых электронным ударом. Давление остаточного газа в некоторой степени зависит от электронного тока, но если импульсы тока электронов следуют быстро один за друп>м, то давление газа не меняется заметным образом в интервале между импульсами, вследствие чего оказывается постоянной и скорость срыва зарядов. Тогда Г>.чагодаря тому, что ток образуюгцихся три электронном ударе ионов 11е" возникает лишь Ф и г.
о.4.3. Форма тока ионного н электронного пучков а опьпах до»лера. Гаррксона н Тонемана [!21, Пунктирол> показаны срслннс значевнн импульсных токов. во время электронных импульсов, токи, создаваемые этими двумя источниками двухзарядных ионов, могут быть разделены. Принимая во внимание скорость откачки и объем области взаимодействия пучков, можно утвер>кдать, что за время меныпе 10 сея давление газа не меняется заметным образом, и пои» этому частота следования импульсов электронного пучка вь>бн. ралась равной 5000 г>1. С такой >ке частотои выводится из зоны взаимодействия пучок ионов !1е', отклоняемый импульсным напрянтенг>ем, подаваемым на отклоняющие пластины с/, Таким образом, ток пучка ионов Не', проходящих через область взаимодействия, имеет форму прямоугольных импульсов, причем длительность импульса устанавливалась равной интервалу между импульсал>и.
Импульсы электронного тока ил>ели меньшую длитепьность (фиг. 5.4.3). Оба пучка — электронный и ионный — синхронизировались таким образом, что в режиме «совпадешгй» зону взаимодействия они пересекали в одно и то ионныция и возвиждгшиг. элгктпонным >длгом 223 же время. При этом поны 11еа образуются как при обдирке зарядов, так и при электронном ударе.
В случае >ке «антнсовпадений» пучок !1е' «включен» только тогда, когда электронный пучок «выключен», так что электрон-ионные столкновения не происходят и единственным механизмом образования ионов 11еа+ становится обдирка зарядов. Ионный ток /2', обусловленный электронным ударом, представляет собой, следовательно, разность средних токов на коллекторе С, измеренных в режиме «совпадений» н «антисовпадений». Модулнрующая частота достаточно велика, и давление газа поэтому постоянно, а скорость обдирки зарядов одинакова в оГ>оих случаях. б. Результаты экспериментов.
11а фиг. 5А.4 и 5.4.5 приведены полученные Роте и др. (39] данные для атомарных водорода и кислорода. В случае водорода проводится сравнение с экспериментальными результатамп г!>айте и Брэкмана (36], а также Бойда и Боксенберга (38]. Последние авторы в своих опытах проводили относительные измерения, и поэтому их данные были нормированы к расчетным значениям сечений, полученным в борновском приближении (о них говорится в примечании 8 статьи Роте и др.
]39]). Епге одна имеющаяся па фиг. 5.4.4 кривая представляет собой результат вычислений >гкериГ>а и Боровица (46], вь>полненных в импульсном приближении. На фиг. 5.4.5 сравниваются экспериментальные данные, полученные для атомарного кислорода Файтом и Брэкманом ]37], с результатами вычислений Снтона (47]. 11а фиг. 5.4.6 представлены полученные Смитом и др.
(4!] экспериментальные данные для атомарного азота. Там же даны сечения, вычисленные Ситоном ]47] для однократно ионизованпого атома азота. В обоих расчетах он пользовался приближением Бете для соотношения между сечением ионпзации электронным ударом и сечением фотонопизацпи (см. гл. 7, ~~ 4), Вь>численные сечения примерно на 30% выше экспериментальных, хоти экспериментальные значения содержат небольшой вклад от многократной ионизация.
Результаты опытов Долдера, Гаррисона и Тонемана (12] по ионизация Не' при энергиях электронов от порога и до 1000 зв показаны на фиг. 5.4.7 (кривая 1). По оси ординат отложены произведения экспериментальных сечений на классический масштабный множитель (ув/>!>)2, где т> — энергия ионизацин атомарного водорода, а у» — нона Не' (13,6 и 54,4 эв). По осн абсппсс отложена энергия электрона, выраженная в единицах энергии поннзации. Такой метод представления данных на графике облегчает их сравнение с результатами для атомарного водорода.
(Согласно классической теории, величина (у„/>!>)22/2 в функции Е/у должна быть одинаковой для всех членов 2,5~ г —,т е.' с О юО 200 300 400 500 600 700 800 Энергия зяектпронп, зе Ф и г. 5.4,4. Сечение иоиизации атомарного Водородв электронным ударом 1591, т-эксперньсевтальзые данные Роте в др; г -.злсперпныгальные данине Фзлза и Врзкызна; 3 — эксперныевтальные ванны Баюл в Боксснберса (паркалнаованых З-расаетные навык* Акернба н Боровика; б — данные расе та в борнозскок прлблпменнн. о Ъ Ф и г. 5.4.5. Сочеяио иоиизкции итомкриого кислополв влектроииым удб- Ром 1Щ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
