Ionizarea suprafeței

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 20 mai 2019; verificările necesită 5 modificări .

Ionizarea suprafeței este o metodă de analiză.

Metoda ionizării suprafeței sau ionizării termice a moleculelor și atomilor este utilizată în spectroscopia de masă. Curentul ionilor încărcați pozitiv în timpul ionizării suprafeței poate fi determinat în conformitate cu formula Saha-Langmuir: $I$

{I}_{i}={\frac {e\nu \gamma _{i}S}{1+A^{-1}\exp(e(V-\phi -(eE)^{ 1/2})/kT)}}

unde este sarcina electronului, este fluxul de particule la suprafață (de atomi, clustere sau molecule), este coeficientul individual pentru i-a particule de desorbție, în funcție de perechea specifică de particule emițătoare adsorbite care interacționează, reflectând eficiența a formării și desorbției lor, este funcția de lucru, – aria suprafeței emitente, este raportul sumelor statistice totale pentru particula i-a încărcată și neutră, este constanta Boltzmann, este temperatura emițătorului, este intensitatea câmpului electric la emițător. Mărimea curentului ionic și spectrul de masă observat depind atât de proprietățile compusului ionizabil, cât și de proprietățile suprafeței. $e$ $\nu$ $\gamma _{{i}}$ $\phi$ $S$ $A$ $k$ $T$ $E$

În majoritatea spectrometrelor de masă, câmpul electric care trag ionii nu este mai mare de 10 4 V/cm, iar atunci termenul poate fi neglijat: $eE$

${I}_{i}={\frac {e\nu \gamma _{i}S}{(1+A^{-1}\exp(e(V-\phi)/kT)/ A)}}$

Pentru curentul particulelor încărcate negativ, putem scrie

${I}_{i}={\frac {e\nu \gamma _{i}S}{1+A^{-1}\exp(e(\phi -\chi)/kT)} }}$

unde este afinitatea electronică. În funcție de semnul câmpului electric aplicat care trage ionii, se înregistrează fie ionii încărcați pozitiv, fie ionii încărcați negativ. $\chi$

Din această formulă rezultă că se pot distinge două cazuri de ionizare de suprafață:

Ionizare ușoară atunci când valoarea

$e(\phi -V)\gg kT$

$e(\chi -\phi)\gg kT$

apoi fiecare particulă incidentă la suprafață este ionizată.

2. Ionizare dificilă când

$e(V-\phi)\gg kT$

$e(\phi -\chi)\gg kT$

atunci unitatea din numitor poate fi neglijată și se va observa o dependență exponențială a curentului ionic de temperatură:

${I}_{i}=e\nu \gamma _{i}SAe^{(e(\phi -V)/kT))$

${I}_{i}=e\nu \gamma _{i}SAe^{(e(\chi -\phi)/kT))$

Temperatura la care se observă ionizarea suprafeței atomilor și moleculelor este de obicei mai mare de 700 K.

Elementele refractare precum wolfram, molibdenul sau oxizii acestora sunt folosite ca emițători de ioni. Funcția de lucru a emițătorului variază de la 4,5 eV pentru o panglică de tungsten până la 5,8 eV pentru o panglică cu iridiu. Pentru un emițător de oxid de wolfram se atinge valoarea maximă a funcției de lucru de 6,7 eV. Astfel de valori ale funcției de lucru ale emițătorului limitează ionizarea atomilor și moleculelor: este dificil să se detecteze particule cu un potențial de ionizare mai mare de 9,0 eV.

Literatură

Zandberg E. Ya., Ionov N. I., Surface ionization , M., 1969;
Zandberg E. Ya., Ionov N. I., Metode de cercetare fizică și chimică bazate pe fenomenul ionizării de suprafață , în: Probleme de fizică modernă. La 100 de ani de la nașterea lui A.F.Ioffe, L., 1980;
Zandberg E. Ya., Rasulev U. Kh., Ionizarea de suprafață a compușilor organici , „Advances in Chemistry”, 1982, v. 51, c. 9;
Zandberg E. Ya., Nazarov E. G., Rasulev U. Kh., Utilizarea proceselor nestaționare de ionizare a suprafeței în studiul interacțiunii particulelor cu suprafața unui corp solid "Izvestiya AN SSSR, ser. fiz." , 1985, v. 49, în . 9, p. 1666.