Ioni-ionipäästö

Ioni-ioniemissio tai sekundääri -ioniemissio - ionien kondensoituneen väliaineen pinnalta vapautuva ilmiö, kun muut ionit pommittavat sitä .

Ilmiön kuvaus

Pommituksen aikana pinnalta ruiskutetaan ainetta. Sputteroitujen hiukkasten ionisaatiota voi tapahtua sekä sputteroinnin aikana että sen jälkeen elektroninvaihdon seurauksena . Emission aikana muodostuvat ionit voivat olla sekä negatiivisesti että positiivisesti varautuneita ja voivat olla sekä pohja- että viritystilassa. Säde voi sisältää moninkertaisesti varautuneita ioneja sekä molekyyli-ioneja (esimerkiksi metallin pommituksen aikana happiatmosfäärissä metallioksidi-ionien ja pommituselementin oksidin muodostuminen on mahdollista). Lisäksi havaitaan klusteri-ionien muodostumista , eli suuren atomimäärän varautuneita klustereita (esimerkiksi ). ${\displaystyle W_{34}^{+))$

Päästötehokkuus

Ioni-ioni-emission tehokkuuden karakterisoimiseksi käytetään arvoja, jotka ovat yhtä suuria kuin tietyn tyyppisten sekundääri-ionien virtauksen suhde primääri-ionien virtaukseen. Arvon lisäämiseksi käytetään elektronegatiivisia kaasuja (esimerkiksi hapen läsnä ollessa se kasvaa useita suuruusluokkia). Samaan aikaan moninkertaisesti varautuneiden ionien ja ioniklustereiden tapauksessa emissiotehokkuuden riippuvuus elektronegatiivisen kaasun paineesta voi olla monimutkaisempi ja sillä voi olla maksimi- ja minimiarvo. Samoin sähköpositiiviset kaasut (esim. cesium) lisäävät negatiivisen ionipäästön tehokkuutta. ${\displaystyle S^{\pm ))$ $S^{+}$ $S^{+}$

Ioni-ionipäästöllä on kynnysluonne pommittavien ionien energian suhteen : emissiota ei tapahdu pienillä energioilla. Emission käynnistämiseen tarvitaan yleensä useiden kymmenien eV luokkaa oleva energia . Ionienergian kasvaessa päästötehokkuus kasvaa.

Päästöteho riippuu myös pommituskulmasta. Yksikiteisillä kohteilla tämä riippuvuus on ei-monotoninen. saavuttaa minimin sellaisille kulmille, joissa ionien tulosuunta on sama kuin matalaindeksisten kristallografisten akselien suunta . $S^{+}$

Kerroin kasvaa pommittavien ionien massan kasvaessa, lukuun ottamatta niitä ioneja, jotka ovat kemiallisesti aktiivisia kohdealkuaineisiin nähden. Samaan aikaan se pienenee ei-monotonisesti kohdeatomien massan kasvaessa ja kasvaa niiden ionisaatiopotentiaalin pienentyessä . $S^{+}$ $S^{+}$

Kohteen lämpötilariippuvuudella on monimutkainen ei-monotoninen luonne. Erityisen merkittäviä muutoksia havaitaan faasisiirtymien aikana . $S^{+}$

Ilmiön teoria

Ioni-ionipäästöistä on kaksi pääteoriaa. Niistä ensimmäisen mukaan ilmiö perustuu kinemaattiseen mekanismiin: ioni (tai virittynyt hiukkanen) muodostuu atomien välisten törmäysten kaskadin seurauksena, ja ionisaatio selittyy Auger-ilmiöllä . Toisen teorian mukaan emittoituneen hiukkasen ionisaatio tapahtuu elektroninvaihdon seurauksena kohdepinnan kanssa.

Vaihtoteoria antaa seuraavan lausekkeen ionisaatiotodennäköisyydelle:

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

missä on sputteroidun hiukkasen ionisaatioenergia , on kohdemateriaalin työfunktio, on primääripartikkelin nopeus, on suunnan ja pinnan normaalin välinen kulma , on arvo, joka kuvaa vuorovaikutuksen laajuutta atomi pinnan kanssa (yleensä tämä arvo on noin 0,1 nm), kerroin luonnehtii sähköisten kuvavoimien aiheuttamaa erojen vähenemistä. Negatiivisesti varautuneiden ionien tapauksessa ionisaatiotodennäköisyyden ilmaisu on samanlainen korvaamalla , jossa on elektronien affiniteettienergia . $minä$ $\Phi$ $v$ $\vartheta$ $v$ $\gamma$ $c>1$ $(I-\Phi )$ $(I-\Phi )$ $(\Phi -A)$ $A$

Käyttö

Ioni-ioniemissiota käytetään ns. sekundaari-ionimassaspektroskopiassa kiinteän aineen pinnan koostumuksen ja rakenteen sekä alkuaineiden jakautumisen syvyyden tutkimiseen.

Kirjallisuus

V. E. Yurasova. Fyysinen tietosanakirja : [5 osana] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Laatutekijä - Magneto-optiikka. - S. 200-201. - 704 s. - 100 000 kappaletta. — ISBN 5-85270-061-4 .