Эмиссия под действием падающих электронов: вторичная электрон- ная эмиссия — ВЭЭ. Мы не будем касаться вопросов теории данных взаимодействий, а ограничимся основными экспериментальными результатами. Наибольшее количество экспериментальных данных относится к а — так называе- мому полному коэффициенту вторичной электронной эмиссии, измеренному при нормальном падении пучка первичных электронов на поверхность. Поток вторичных электронов (т. е. электронов, эмиттируемых поверхностью под действием падающего пучка электронов) часто разбивают на три группы: упруго отраженные, неупруго отраженные и истинно вторичные электроны [169], Если а — общее количество электронов, эмиттируемых поверхностью под дей- ствием одного падающего электрона, то соответствующие количества для упругого отраженных, неупруго отраженных и истинно вторичных электронов обозначаются соответственно г, rj, 5. Очевидно, сг = г + ту + 5. G.2.11) Коэффициент неупругого отражения г] часто определяют как отношение числа вторичных электронов с энергией больше 50 эВ к числу падающих первичных элек- тронов. Таким образом, при ги < 50 эВ неупруго рассеянные электроны считаются отсутствующими. Типичные зависимости а от энергии первичных электронов гп для металлов изоляторов изображены на рис. 7.2.14а. Видно, что значение а сначала нарастает с увеличением энергии, а затем начинает падать. При этом абсолютные значения а для диэлектриков значительно больше, чем для металлов (рис. 7.2.146). В области малых энергий кривые а(еп), г(еп), 5(еп) для разных металлов и диэлектриков имеют подобный вид (рис. 7.2.15). Для большинства плазменных систем, связанных с взаимодействием электронов с поверхностями принципиально важно условие: а < 1 или а > 1, т.е. является ли поверхность поглотителем электронов или их источником. В связи с этим каждую поверхность можно характеризовать двумя энергиями гп\ и ги2, при которых а = 1. Эти значения будет соответственно называть первым и вторым порогом размножения. 7.2. Процессы на поверхности твёрдого тела 369 сг, отн. ед. 1,6 1,2 0,8 0,4 0 1 / ь Ge *- — К Аи — — 20 16 12 8 4 / '/ ¦— ¦-*-^. -Слю MgO NaCl да Зеп,кэВ 6 0 12 еп,кэВ Рис. 7.2.14. Полный коэффициент ВЭЭ при средних энергиях (г, ё, г, отн. ед. а, О, г 8 12 16 20 24 еп, эВ Рис. 7.2.15. Зависимость составляющих вторичной электронной эмиссии от энергии падающих электронов ЕП в области малых энергий В таблице 7.7 приведены для ряда веществ значения ги\ и ги2, а также максимальные значения ат и соответствующие им энергии Обращает на себя внимание тот факт, что у диэлектриков первый порог размно- жения еп\ ~ 20эВ, что значительно меньше первого порога размножения металлов. С этим связано также то, что аш для диэлектриков значительно выше, чем для металлов. Зависимости а и г от энергии падающих электронов для ряда поверхностей изоб- ражены на рис. 7.2.16. Первый максимум кривой соответствует истинно отраженным частицам. Таблица 7.7 Вещество Be MgO А12О3 Кварц NaCI B0° С) Li С (графит) Си Мо La Та W Hg Cm 3,4 20,0 1,5-4,8 2,1-4,9 17,0 0,5 1,0 1,4 1,2 1,0 1,3 1,4 1,6 ерш, ЭВ 2000 1500 350-1300 400-440 1000 75 300 700 600 500 700 700 700 ?PU ЭВ 16 20 30-50 20 - - 200 200 200 200 200 ?р2, ЭВ 4000 4000 4000 2300 3200 - - 3000 3000 2000 2000 2400 К сказанному следует добавить, что изучение взаимодействия электронных пуч- ков с поверхностями породило целый ряд современных методов контроля структуры 370 Гл. 7. Взаимодействие плазмы с поверхностями твёрдых тел Рис. 7.2.16. Коэффициенты ВЭЭ для разных диэлектриков (а, б) и металлов (в) в области малых энергий и химического состава поверхностей. Среди них особое распространение получила так называемая электронная оже-спектроскопия, основанная на изучении спектра вторичных электронов, что позволяет определить атомарный состав поверхности ТТ, рис. 7.2.17. Эмиссия электронов под действием ионов. Если поток ионов падает на по- верхность, то, как правило, наблюдается эмиссия электронов, которую называют вторичной электронно-ионной эмиссией. Оказалось, что существуют два механизма вырывания электронов с поверхности вещества: потенциальное вырывание и кинети- ческое. При потенциальной эмиссии энергия, необходимая для вырывания электронов, выделяется при рекомбинации иона на поверхности Если / — потенциал ионизации, а (р — работа выхода, то необходимым условием потенциальной эмиссии является условие / > 2е(р. Действительно, для обеспечения заметной эмиссии подлетающий к поверхности ион должен вырвать не один, а два электрона. Один из них идет на нейтрализацию иона (в результате чего и выделяется энергия el), а второй уходит свободным. Поэтому потенциальная эмиссия может наблюдаться лишь в случае, когда / достаточно велик 7.2. Процессы на поверхности твёрдого тела 371 ,эВ 400 800 еп, эВ Рис. 7.2.17. Типичный вид спектров вторичных электронов: а — схематический вид кривой распределения вторичных электронов по энергиям A — электроны Оже; 2 — пики характери- стических потерь); б — зависимость е^т от еП либо (р очень мала. На рис. 7.2.18 приведены экспериментально снятые зависимо- сти коэффициента потенциальной эмиссии j(sn). Обращает на себя внимание то обстоятельство, что выход электронов практически не зависит от энергии падающих ионов ?п. /л /'' i (Чнаби) У Г/ 1ПОТ 1кин f I < A /XAr+ ^ (Ким) выч) ^^ 1пот =0,074 J 1 набл 1пот + Ккин электрон/ион 0,20 - 0,15- 1 I одо 0,05 - 0 1000 2000 епэВ Рис. 7.2.18. Энергетические зависимости наблюдаемых значений полного коэффициента вто- ричной электронной эмиссии 7набл, а также коэффициентов 7пот и 7кин для случая облучения ионами Аг+ и атомами Аг чистой поликристаллической поверхности молибдена Энергия большинства вторичных электронов меньше / — еф. Потенциальная эмиссия с поверхности может быть вызвана не только ионами, но и метастабильными атомами. При этом если энергия возбуждения Е ~ I, то коэффициент эмиссии электронов может быть близок к коэффициенту электронно- ионной эмисии. 372 Гл. 7. Взаимодействие плазмы с поверхностями твёрдых тел Кинетическая эмиссия обязана кинетической энергии частиц. Поэтому она может наблюдаться в тех случаях, когда / < 2ф. Кинетическая эмиссия имеет чётко выра- женный порог. На рис. 7.2.18 приведены экспериментальные кривые коэффициентов вторичной эмиссии при бомбардировке чистой поверхности Мо ионами Аг+ и атома- ми Аг. Видно, что они отличаются постоянной составляющей, равной коэффициенту потенциальной эмиссии. Энергетический спектр вторичных электронов лежит в об- ласти г < 10 эВ.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Вторичные эмиссии электронов» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
