Ion-ion kibocsátás

Ion-ion emisszió vagy másodlagos ionemisszió – az ionok kondenzált közegének felületéről történő kibocsátás jelensége, amikor azt más ionok bombázzák .

A jelenség leírása

A bombázás során egy anyagot szórnak ki a felületről. A porlasztott részecskék ionizációja a porlasztás során és azután is bekövetkezhet , elektroncsere eredményeként . Az emisszió során keletkező ionok lehetnek negatív és pozitív töltésűek, és lehetnek alap- és gerjesztett állapotban is. A nyaláb többszörösen töltött ionokat, valamint molekuláris ionokat tartalmazhat (például egy fém oxigén atmoszférában történő bombázása során fémoxid-ionok és a bombázóelem oxidja képződése lehetséges). Ezenkívül megfigyelhető a klaszterionok képződése , azaz nagyszámú atomból álló töltött klaszterek (például ). ${\displaystyle W_{34}^{+))$

Emissziós hatékonyság

Az ion-ion emisszió hatékonyságának jellemzésére az adott típusú szekunder ionok áramlásának a primer ionok áramlásához viszonyított arányával egyenlő értékeket használnak. Az érték növelésére elektronegatív gázokat használnak (például oxigén jelenlétében több nagyságrenddel növekszik). Ugyanakkor többszörösen töltött ionok és ionklaszterek esetében az emissziós hatásfok függése az elektronegatív gáz nyomásától összetettebb lehet, maximuma és minimuma lehet. Hasonlóképpen, az elektropozitív gázok (pl. cézium) növelik a negatív ionok kibocsátásának hatékonyságát. ${\displaystyle S^{\pm ))$ ${\displaystyle S^{+))$ ${\displaystyle S^{+))$

Az ion-ion emisszió a bombázó ionok energiájához képest küszöbjellegű: alacsony energiáknál nincs emisszió. Általában több tíz eV nagyságrendű energiára van szükség a kibocsátáshoz . Az ionenergia növekedésével a kibocsátás hatékonysága nő.

A kibocsátási hatásfok a bombázási szögtől is függ. Az egykristályos célpontok esetében ez a függőség nem monoton. eléri a minimumot olyan szögeknél, amelyeknél az ionok beesési iránya egybeesik az alacsony indexű krisztallográfiai tengelyek irányával . ${\displaystyle S^{+))$

Az együttható a bombázó ionok tömegének növekedésével növekszik, kivéve azokat az ionokat, amelyek kémiailag aktívak a célelemekhez képest. Ugyanakkor a célatomok tömegének növekedésével nem monoton módon csökken, és ionizációs potenciáljuk csökkenésével nő . ${\displaystyle S^{+))$ ${\displaystyle S^{+))$

A célpont hőmérsékletfüggése összetett , nem monoton jellegű. Különösen jelentős változások figyelhetők meg a fázisátalakulások során . ${\displaystyle S^{+))$

A jelenség elmélete

Az ion-ion emissziónak két fő elmélete van. Az első szerint a jelenség kinematikai mechanizmuson alapul: atomközi ütközések kaszkádja következtében ion (vagy gerjesztett részecske) keletkezik, az ionizációt pedig az Auger-effektus magyarázza . A második elmélet szerint a kibocsátott részecske ionizációja a célfelülettel való elektroncsere eredményeként megy végbe.

A csereelmélet a következő kifejezést adja az ionizációs valószínűségre:

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

ahol a porlasztott részecske ionizációs energiája , a célanyag munkafüggvénye , az elsődleges részecske sebessége, az irány és a felület normálja közötti szög , a kölcsönhatás mértékét jellemző érték az atom a felülettel (általában ez az érték kb. 0,1 nm), az együttható az elektromos képerők miatti különbségek csökkenését jellemzi . Negatív töltésű ionok esetén az ionizációs valószínűség kifejezése hasonló a helyettesítéssel , ahol az elektron affinitási energiája . $én$ $\Phi$ $v$ $\vartheta$ $v$ $\gamma$ $c>1$ $(I-\Phi )$ $(I-\Phi )$ $(\Phi -A)$ $A$

Használat

Az ion-ion emissziót az úgynevezett másodlagos iontömegspektroszkópiában használják a szilárd test felületének összetételének és szerkezetének, valamint az elemek mélysége szerinti eloszlásának tanulmányozására.

Irodalom

V. E. Yurasova. Fizikai enciklopédia : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Szovjet Enciklopédia , 1990. - T. 2: Minőségi tényező - Magneto-optika. - S. 200-201. - 704 p. — 100.000 példány. — ISBN 5-85270-061-4 .