Страница 9 из 495
Поверхностная ионизация
Пове'рхностная иониза'ция, термическая десорбция (испарение) положительных (положительная П. и.) или отрицательных (отрицательная П. и.) ионов с поверхностей твёрдых тел. Чтобы эмиссия ионов при П. и. была стационарной, скорость поступления на поверхность соответствующих ионам атомов, молекул или радикалов (за счёт диффузии этих частиц из объёма тела или протекающей одновременно с П. и. адсорбции ) должна равняться суммарной скорости десорбции ионов и нейтральных частиц. П. и. происходит и при собственном испарении твёрдых тел, например тугоплавких металлов.
Количественной характеристикой П. и. служит степень П. и. a= ni /n , где ni и n0 — потоки одновременно десорбируемых одинаковых по химическому составу ионов и нейтральных частиц. ni = CN exp (—li /kT ), a n = DN exp (—l /k T ), здесь k — Больцмана постоянная , T — абсолютная температура поверхности, li и l — теплоты десорбции в ионном и нейтральном состояниях, N — концентрация частиц данного сорта на поверхности, а коэффициенты С и D слабо (в сравнении с экспонентами) зависят от Т . Отсюда
a = .
Взаимодействие частиц с поверхностями отображают кривыми типа показанной на рис. 1 . Переход с кривой для нейтральных частиц А на кривую для ионов А+ на расстоянии х ® ¥ от поверхности соответствует ионизации частицы с переводом освободившегося электрона в твёрдое тело. Требуемая для этого энергия равна e (V —j); V — ионизационный потенциал частицы, еj — работа выхода тела, е — заряд электрона. Выражение a через эти величины приводит к Ленгмюра — Саха уравнению , причём для положительной П. и. (li+ — l ) = e (V —j), а для отрицательной П. и. (li- — l ) = е (j—S ), где eS — энергия сродства к электрону частицы. П. и. наиболее эффективна (a велико) для частиц с li V и S > j ; a для них уменьшается с ростом Т . При обратных неравенствах П. и. усиливается с возрастанием Т (рис. 2 ). li и l зависят от N — обычно li растет, а l падает с увеличением N. Если при Т > Т соблюдается условие эффективной П. и. (li > n ), то при Т = Т знак (l — li ) меняется, а a начинает скачкообразно падать до малых значений. Т называется температурным порогом П. и.
Внешнее электрическое поле Е, ускоряющее ионы с поверхности, снижает величину li . При E l . T — температурный порог поверхностной ионизации.
Рис. 1. Потенциальные кривые взаимодействия систем поверхность твёрдого тела — нейтральная частица (А) и поверхность — положительный ион (А+ ); х — удаление от поверхности; U(x) — энергия связи частицы с поверхностью. Расстояние хр соответствует равновесному состоянию частицы у поверхности, а глубины «потенциальных ям» li и l равны теплотам десорбции иона и нейтральной частицы соответственно. Разность li —l в данном случае равна разности энергии ионизации eV нейтральной частицы (V — её ионизационный потенциал, е — заряд электрона) и работы выхода поверхности ej.
Поверхностная морена
Пове'рхностная море'на , обломочный материал, залегающий на поверхности ледника. Образуется за счёт падения на ледник обломков горных пород со склонов долины, а также путём вытаивания его из толщи самого льда.