к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Поверхностная ионизация

Поверхностная ионизация - образование ионов в процессе термич. десорбции частиц с поверхности твёрдого тела. Путём П. и. могут образовываться положительные и отрицат. ионы (последние, если частица обладает сродством к электрону)атомов, молекул, радикалов и ассоциатов (частиц, образующихся присоединением к молекуле атома или др. частицы). П. и. - термически равновесный процесс, испарившиеся частицы имеют больцмановское распределение по энергии с температурой Т распределения, равной температуре твёрдого тела.
П. и. была открыта И. Ленгмюром и К. X. Кингдоном (I. Langmuir, К. Н. Kingdon, 1923), обнаружившими, что в заполненном парами Cs цилиндрич. диоде с анодом в виде накалённой вольфрамовой проволоки протекает ток положит. ионов. Они применили Саха формулу для термич. ионизации газа к описанию ионизации паров одноатомных веществ внутри однородно нагретой металлич. полости и нашли выражение для степени П. и.15057-79.jpg равной отношению концентраций ионов (п+)и атомов (n0) внутри полости:

15057-80.jpg

Здесь А + - отношение статистнч. весов состояний положит, ионов и атомов; е - элементарный заряд;15057-81.jpg - работа выхода электрона из стенки полости; у - потенциал ионизации атома; Т - темп-pa стенок полости. Ф-ла (1) наз. ф-л ой Саха - Ленгмюра. П. и. с образованием отрицат. ионов была обнаружена позднее. В этом случае:

15057-82.jpg

где s - сродство атома к электрону, А - отношение статистич. весов состояний отрпцат. ионов и атомов.
Долгое время изучали и использовали П. и. на тугоплавких металлах атомов щелочных элементов (с наименьшими V)и атомов галогенов (с наибольшими S). В дальнейшем было установлено, что на нагретых твёрдых телах (металлах и полупроводниках) могут ионизироваться атомы многих элементов, ряд молекул (в т. ч. органич. соединений), а также частиц, образующихся в хим. реакциях на поверхности; первичные частицы сложного состава могут претерпевать реакции по многим каналам (напр., диссоциировать) и образовывать одновременно неск. видов ионов.
Для практич. использования важна П. и. частиц на открытых поверхностях, в условиях отбора ионного тока при действии внешних электрич. полей, ускоряющих ионы в направлении от поверхности. При этом ионизация также может быть термически равновесной, если за время жизни частиц на поверхности между ними и твёрдым телом устанавливается тепловое равновесие. В этом случае под степенью П. п. понимают отношение числа заряж. частиц к числу нейтральных того же хим. состава в испаряющемся потоке частиц и применяют для нахождения15057-83.jpg соотношения статистич. термодинамики, учитывая, что ускоряющее поле уменьшает теплоту испарения ионов. При напряжённости поля Е у поверхности

15057-84.jpg

и может быть значительно большей, чем в отсутствие поля. В случае частиц сложного состава в (3) V - первый адиабатич. потенциал ионизации,15057-85.jpg - отношение полных статистич. сумм состояний заряженной и нейтральной частиц при температуре Т.
Т. к. величина15057-86.jpg характеризует зарядовое равновесие в испаряющемся потоке частиц, она не зависит от способа поступления частиц на поверхность: они могут поступать из окружающего пара, в виде атомных и молекулярных потоков, быть частицами поверхностного слоя самого твёрдого тела или чужеродными частицами, предварительно нанесёнными на поверхность, а также объёмными примесями, диффундирующими к поверхности. В условиях теплового равновесия в слое частиц на поверхности различия в способах поступления частиц сказываются лишь на температурных и временных зависимостях поступающих и испаряющихся потоков и, соответственно, ионных токов. Сложившееся разделение термически равновесной ионизации на нагретых поверхностях на П. и. (первые два способа) и на термоионную эмиссию (остальные способы) отражает лишь различие способов транспорта первичных частиц к ионизирующей поверхности.
В стационарных условиях при поступлении частиц извне поток v поступающих частиц равен испаряющемуся (v =15057-87.jpg + v0), так что при Т - const и v = const на поверхности устанавливается равновесное покрытие N(T, v) первичными частицами; потоки v+ и v-, и, соответственно, ионные токи постоянны во времени:

15057-88.jpg v0 = NDexp(- l0/kT),

где l - энергия, необходимая для десорбции частпц. а С и D - слабо зависящие от Т множители. Для вычисления плотностей j стац. ионных токов вводят коэф. П. и.15057-89.jpg показывающий, какая часть поступающего потока частиц ионизируется,15057-90.jpg
В случае первичных частиц сложного состава и лоток v к поверхности может превращаться в неск. (i)видов вторичных частиц в результате диссоциации, хим. реакции и т. д. Его можно представлять состоящим из i потоков vi и считать ионизацию частиц каждого вида независимой. При этом vi и v связаны соотношением vi (Т, Е) = gi(Т, E)v, где15057-91.jpg - коэфф. выхода реакции на поверхности по i-му каналу. В общем случае15057-92.jpg где R - коэф. отражения первичных частиц от поверхности. Подставляя15057-93.jpg получим:

15057-94.jpg

При П. и. атомных потоков R = 0,15057-95.jpg =1.
Для трудноионизируемых веществ15057-96.jpg выражения (4) упрощаются (рис. 1):

15057-97.jpg

Измеряя j, можно найти каждую из входящих в (5) величин. На этом основаны поверхностно-ионизационные методы исследований поверхности твёрдого тела и процессов взаимодействия частиц с твёрдым телом.
В случае15057-98.jpg когда15057-99.jpg и15057-100.jpg плотность ионного тока:

15057-101.jpg

15057-102.jpg

Рис. 1. Зависимости j(Т) при15057-103.jpg E=const, v=const для случаев:15057-104.jpg= 1 (1),15057-105.jpgвозрастает с увеличением Т (2);15057-106.jpgуменьшается с увеличением T (3).
15057-107.jpg

Рис. 2. Зависимости j(T)при15057-108.jpg15057-109.jpg= 1 (1),15057-110.jpg возрастает с увеличением Т (2),15057-111.jpg уменьшается с увеличением Т (3).

Особенностью "лёгкой" ионизации15057-112.jpg является существование температурного порога Т0 (рис. 2) и температурного и полевого гистерезисов вблизи Т0. Величина Т0, зависящая от теплот испарения ионов и нейтральных частиц с поверхности, увеличивается с ростом v и уменьшается при увеличении Е. Пороговые явления вызываются зависимостью теплоты испарения ионов и нейтральных частиц от степени покрытия и от Е.
В случае15057-113.jpg при Т > Т0 ионизируется практически каждая адсорбировавшаяся частица или каждая образованная ею вторичная частица; j слабо зависит от T и E, если15057-114.jpg = 1 или постоянна, и значит. превосходит токи, получаемые с помощью др. видов ионизации.
В случае неоднородных по j твёрдых тел (напр., поликристаллических) на эмиссию ионов оказывают влияние т. н. контактные поля пятен (см. Работа выхода). При их компенсации внешним электрич. полем ионный ток равен сумме токов с отдельных пятен. При этом в интервале Т порядка неск. сотен градусов ф-лы (4,5) сохраняются при введении в них усреднённых значений15057-115.jpgА*,15057-116.jpgИз-за сильной зависимости15057-117.jpg от15057-118.jpg положит. ионы трудноионизируемых веществ образуются преимущественно на участках с15057-119.jpg а отрицательные ионы - с15057-120.jpg так что при сравнимых площадях пятен15057-121.jpg В нестационарных условиях (v15057-122.jpgv0 +15057-123.jpg) покрытие N и ионный ток I изменяются со временем. Часто специально создают такие условия, нарушая равновесный адсорбированный слой резким изменением v, Т, или знака приложенного напряжения V. По изменению I со временем при разных Т можно найти все кинетич. параметры термич. десорбции ионов (а в ряде случаев и нейтральных частиц), определяющие величины потоков частиц с поверхности: l±, l0, С, D, а также ср. времена жизни частиц на поверхности по отношению к термодесорбции в виде ионов и нейтральных частиц.
П. и. - один из эфф. способов ионизации. Она позволяет получать измеримые токи положит. ионов от частиц с V15057-124.jpg9В, а отрицат. ионов - от частиц с S15057-125.jpg 0,6В. В большом числе комбинаций частица - твёрдое тело осуществляется лёгкая ионизация.
П. и. используется в ионных источниках, детекторах молекулярных и атомных пучков (включая селективные детекторы и газоанализаторы органич. соединений), для компенсации объёмного заряда электронов в разл. устройствах. П. п. позволяет исследовать мн. физико-хим. процессы на поверхности твёрдого тела, а также свойства частиц и поверхности твёрдого тела. Применяются свыше 30 поверхностно-ионизационных методов для определений: V и S атомов, молекул и радикалов; кинетич. характеристик термодесорбции этих частиц в виде ионов и в нейтральном состоянии; для изучения реакций на поверхности твёрдого тела; фазовых переходов в адсорбированных слоях; для определения активности катализаторов в гетерогенных реакциях диссоциации и др. Эти методы пригодны при высоких Т и имеют большую чувствительность, если15057-126.jpg Существуют комбинированные методы, в к-рых П. и. сочетается с термоэлектронной эмиссией, с электронно-стимулированной десорбцией и др.

Литература по поверхностной ионизации

  1. Зандберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М., 1969;
  2. их же, Методы физико-химических исследований, основанные на явлении поверхностной ионизации, в сб.: Проблемы современной физики. К 100-летию со дня рождения А. Ф. Иоффе, Л., 1980;
  3. Зандберг Э. Я., Расулев У. X., Поверхностная ионизация органических соединений, "Успехи химии", 1982, т. 51, в. 9;
  4. Зандберг Э. Я., НазаровЭ. Г., РасулевУ. X., Применение нестационарных процессов поверхностной ионизации в исследованиях взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела "Изв. АН СССР, сер. физ.", 1985, т. 49, в. 9, с. 1666.

Э. Я. Зандберг

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 03.12.2019 - 22:04: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
03.12.2019 - 11:12: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
30.11.2019 - 19:55: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
30.11.2019 - 18:13: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.11.2019 - 08:14: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:31: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:30: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:27: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА - Карим_Хайдаров.
23.11.2019 - 12:17: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
19.11.2019 - 09:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
18.11.2019 - 19:10: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution