Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Материал.к_экз.doc
Скачиваний:
16
Добавлен:
21.09.2019
Размер:
657.92 Кб
Скачать

Раздел 2. Взаимодействие атомов, молекул и радикалов с поверхностью твердых тел.

2.1. Источники потоков атомов, молекул и радикалов (нч).

2.1.1. Термические источники НЧ.

Работа этих источников основана на возникновении потока испаренных частиц при нагреве до температуры кипения твердых или жидких поверхностей в вакууме. Способы нагрева – резистивный (нагрев путем пропускания электрического тока), электронным, лазерным лучами, а также индукционным способом (нагрев вихревыми токами). Состав потока НЧ определяется составом поверхности. Если материал поверхности состоит из молекул, то в потоке НЧ присутствуют как молекулы, так и их радикалы.

Кинетическая энергия частиц потока порядка Ткип (0,05 – 0,5 эВ). Распределение по энергии близкое к Максвеловскому.

Если вещество, из которого необходимо создать поток НЧ находится при нормальных условиях в газообразном состоянии, то его пропускают через кварцевую трубу с электронагревателем..

2.1.2. Газодинамические источники.

В таких источниках поток НЧ формируют через микроотверстия (одно или несколько) в тонкой стенке, разделяющей объемы с различными давлениями. Состав потока НЧ определяется составом газовой или паровой среды в объеме повышенного давления. Для паров металлов в потоке НЧ образуются кластеры (связанные между собой два и более атома).

При реально достигаемых в таких источниках скоростях истечения Ек = 2 – 5 эВ.

2.1.3. Ионно-лучевые источники.

Принцип работы таких источников состоит в физическом распылении материала поверхности (мишени) ионами инертного газа в вакууме при давлении 10-2 – 10-5 Па.

Состав распыленного потока определяется составом поверхности. При распылении молекулярных материалов в потоке наблюдаются как молекулы, так и радикалы и атомы. Соотношение между этими сортами НЧ определяется энергией ионов и энергией связи атомов в молекуле. Например, при распылении SiO2 (прочная связь атомов в молекуле) ионами Ar с энергией 1 кэВ состав распыленного потока имеет вид SiO2 : SiO : O : O2 : Si = 0,85 : 0,05 : 0,03 : 0,04 : 0,03.

Средняя энергия распыленных частиц лежит в интервале 10 – 40 эВ.

2.1.4. Ионно-плазменные источники.

Принцип работы таких источников состоит в физическом распылении материала поверхности ионами инертного газа, которые вытягиваются электрическим полем из плазмы тлеющего разряда. В этом случае распыляемая поверхность является катодом тлеющего разряда постоянного тока, если она электропроводна. Состав и энергетика распыленных частиц аналогичны таковым для ионно-лучевых источников.

2.1.5. Плазменные источники.

Используются для создания потока НЧ веществ, которые в нормальных условиях находятся в газообразном или жидком состоянии. Обычно источник представляет собой кварцевую трубу, с одного конца которой проводится откачка газа, а с другого его напуск. Труба помещается в ВЧ магнитный или электрический индуктор. Давление газа в трубе от 20 до 200 Па.

Состав потока определяется мощностью разряда и давлением. По степени разложения на радикалы и степени возбуждения НЧ такой источник наиболее эффективен. Средняя кинетическая энергия НЧ в потоке 0,05 – 0,1 эВ.

2.1.6. Ионные источники.

Используются для получения потока НЧ высокой кинетической энергии (больше 50 эВ). В том случае проводят нейтрализацию ускоренного полем ионного потока.