Emisia de ioni

Emisia de ioni sau emisia de ioni secundari - fenomene de emisie de la suprafata unui mediu condensat de ioni atunci cand este bombardat de alti ioni .

Descrierea fenomenului

În timpul bombardamentului, o substanță este pulverizată de la suprafață. Ionizarea particulelor pulverizate poate avea loc atât în timpul pulverizării cat și după, ca urmare a schimbului de electroni . Ionii formați în timpul emisiei pot fi încărcați atât negativ, cât și pozitiv și pot fi atât în stare fundamentală, cât și în stare excitată. Fasciculul poate conține ioni cu încărcare multiplă, precum și ioni moleculari (de exemplu, în timpul bombardării unui metal într-o atmosferă de oxigen, este posibilă formarea de ioni de oxid de metal și oxidul elementului de bombardare). În plus, se observă formarea de ioni cluster , adică clustere încărcate de un număr mare de atomi (de exemplu, ). ${\displaystyle W_{34}^{+))$

Eficiența emisiilor

Pentru a caracteriza eficiența emisiei de ioni de ioni, se folosesc valori egale cu raportul dintre fluxul de ioni secundari de un anumit tip și fluxul de ioni primari. Pentru a crește valoarea , se folosesc gaze electronegative (de exemplu, în prezența oxigenului , acesta crește cu câteva ordine de mărime). În același timp, pentru ionii cu încărcare multiplă și clusterele de ioni, dependența eficienței emisiei de presiunea gazului electronegativ poate fi mai complexă și poate avea maxime și minime. În mod similar, gazele electropozitive (de exemplu, cesiu) măresc eficiența emisiei de ioni negativi. $S^{\pm )$ ${\displaystyle S^{+))$ ${\displaystyle S^{+))$

Emisia ion-ion are un caracter de prag în raport cu energia ionilor de bombardare: nu există emisie la energii joase. O energie de ordinul a câteva zeci de eV este de obicei necesară pentru a iniția emisia . Pe măsură ce energia ionică crește, crește eficiența emisiilor.

Eficiența emisiilor depinde și de unghiul de bombardament. Pentru țintele cu un singur cristal, această dependență este nemonotonă. atinge un minim pentru astfel de unghiuri, pentru care direcția de incidență a ionilor coincide cu direcția axelor cristalografice cu indice scăzut . ${\displaystyle S^{+))$

Coeficientul crește odată cu creșterea masei ionilor de bombardare, cu excepția acelor ioni care sunt activi chimic în raport cu elementele țintă. În același timp, scade nemonoton odată cu creșterea masei atomilor țintă și crește odată cu scăderea potențialului lor de ionizare . ${\displaystyle S^{+))$ ${\displaystyle S^{+))$

Dependența de temperatură a țintei are un caracter complex nemonoton. Modificări deosebit de semnificative sunt observate în timpul tranzițiilor de fază . ${\displaystyle S^{+))$

Teoria fenomenului

Există două teorii principale ale emisiei de ioni. Potrivit primei dintre ele, fenomenul se bazează pe un mecanism cinematic: un ion (sau o particulă excitată) se formează ca urmare a unei cascade de coliziuni interatomice, iar ionizarea este explicată prin efectul Auger . Conform celei de-a doua teorii, ionizarea particulei emise are loc ca urmare a schimbului de electroni cu suprafața țintă.

Teoria schimbului dă următoarea expresie pentru probabilitatea de ionizare:

R^{+}=2\pi \exp \left[-\pi {\frac {I-\Phi {2\gamma \pi cv}}\cos \vartheta \right]

unde este energia de ionizare a particulei pulverizate, este funcția de lucru a materialului țintă, este viteza particulei primare, este unghiul dintre direcția și normala la suprafață, este valoarea care caracterizează amploarea interacțiunii dintre atomul cu suprafața (de obicei această valoare este de aproximativ 0,1 nm), coeficientul caracterizează scăderea diferențelor datorate forțelor electrice de imagine. Pentru ionii încărcați negativ, expresia probabilității de ionizare este similară cu înlocuirea cu , unde este energia afinității electronilor . $eu$ $\Phi$ $v$ $\vartheta$ $v$ $\gamma$ $c>1$ $(I-\Phi)$ $(I-\Phi)$ $(\Phi -A)$ $A$

Utilizare

Emisia de ioni este utilizată în așa-numita spectroscopie de masă a ionilor secundari pentru a studia compoziția și structura suprafeței unui solid și distribuția elementelor pe adâncimea acestuia.

Literatură

V. E. Yurasova. Enciclopedie fizică : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică , 1990. - T. 2: Factorul de calitate - Magneto-optică. - S. 200-201. - 704 p. — 100.000 de exemplare. — ISBN 5-85270-061-4 .