Механизм послеэмиссии с металлической поверхности

УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
Н.В. ТАТАРИНОВА
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МЕХАНИЗМ ПОСЛЕЭМИССИИ
С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Рассматриваются основные закономерности после эмиссии (экзоэмиссии) с
металлических поверхностей с точки зрения резонансной десорбции газа. Заметная величина тока резонансной десорбции газа появляется при возбуждении локального электрического поля в поверхностной неметаллической пленке или
включениях. Это поле усиливается внешним электрическим полем при измерении
токов послеэмиссии. Полученные зависимости токов резонансной десорбции газа
при нагревании еще раз подтверждают предложенную гипотезу.
Эмитирование заряженных частиц после воздействия возбуждающего
фактора называют экзоэмиссией или послеэмиссией. К сожалению, до
настоящего времени эти названия объединяют появление заряженных
частиц как в момент внешнего воздействия, так и после его окончания.
Конечно, механизмы эмитирования в этих условиях будут отличаться.
Поэтому более правильно называть экзоэмиссию при механическом воздействии механоэмиссией (при трении, ударе, растяжении и т.д.) и химоэмиссией (при окислении, при воздействии потока газа и т.д.). Послеэмиссия заряженных частиц наблюдается с металлов, полупроводников и
диэлектриков в газе и в вакууме.
Уже в 50-х гг. было показано, что временные и температурные зависимости послеэмиссии с металлических, полупроводниковых и диэлектрических поверхностей близки по виду независимо от способа возбуждения
эмиссии. Возбуждающими факторами могут быть ультрафиолетовый или
видимый свет, рентгеновские лучи, электроны, тлеющий разряд и т.д.
Исследование послеэмиссии продолжается и в настоящее время. Однако нет оснований считать, что механизм эмитирования заряженных частиц (электронов, отрицательных и положительных ионов и нейтральных
частиц) достаточно изучен, что следует из работы [1].
Наличие нескольких максимумов токов, наблюдающиеся на всех температурных зависимостях, побудили к созданию следующей гипотезы
эмитирования электронов. В поверхностной полупроводниковой пленке
имеются энергетические уровни, близкие к зоне проводимости, которые
заполняются при возбуждении эмиссии (светом, электронами и т.д.). С
повышением температуры эти уровни освобождаются и каждому энергетическому уровню соответствует пик тока. При последующем облучении
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7
170
УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
образца локальные уровни вновь заполняются и при повторном нагревании наблюдается эмиссия, ход которой подобен первоначальному. Достоверность такой гипотезы опровергается поведением эмиссии при охлаждении, так как при охлаждении она не должна возбуждаться. На практике послеэмиссия увеличивается.
Авторы большого количества работ, опубликованных в трудах симпозиумов по экзоэмиссии, объясняют эмитирование заряженных частиц при
залечивании различных дефектов в поверхностном слое, возникающих
при возбуждении эмиссии. Однако следует заметить, что при длительной
очистке поверхности металла от пленки оксида с помощью тлеющего разряда в поверхностном слое должно появиться большое количество таких
дефектов. Однако послеразрядная эмиссия отсутствовала в конце очистки.
Как следует из опубликованных работ, ни одна из предложенных гипотез не может объяснить все наблюдаемые закономерности послеэмиссии. Как правило, объясняется не более двух закономерностей.
Поиск наиболее достоверного механизма послеэмиссии необходим,
так она используется на практике как неразрушающий метод исследования и контроля состояния поверхности.
Резонансная десорбция газа – единственное физическое явление, в
рамках которого можно объяснить послеэмиссию как заряженных частиц,
так и нейтральных частиц. Наиболее благоприятные условия для резонансной десорбции газа создаются в присутствии на поверхности катода
пленки оксида, которая не только создает локальное поле, но и поставляет
кислород, воду, азот, что необходимо для резонансной десорбции газа.
Более того, пленка оксида пористая. Автор данной статьи впервые предложил эту гипотезу в работе [2]. В настоящее время получены экспериментальные результаты, которые позволяют объяснить все наблюдаемые
закономерности послеэмиссии с металлов и еще раз подтвердить эту гипотезу [3].
Список литературы
1.
2.
3.
Кортов В.С. // Поверхность. 1993. 7. С.7.
Татаринова Н.В. // Поверхность. 1993. № 8. С. 714.
Татаринова Н.В. // Вакуумная техника и технология (обзор). 2003. Т.13. С.329.
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7
171