Plasma Physics
Department
КУРС ЛЕКЦИЙ: Физика низкотемпературной
плазмы
Лекция№1 Эмиссионные процессы: Вторичная ион-электронная эмиссия.
Поверхностная ионизация
Автор: доц. Крашевская Г.В.
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Вторичная ионно-электронная эмиссия
Основной механизм поддержания тлеющего разряда
- коэффициент вторичной |
( |
- эмиссия) |
|
ионно-электронной эмиссии |
|||
|
|
Двух, трех зарядные ионы ведут себя как два, три иона
Ион-электронная эмиссия
Потенциальная |
Происходит под |
Происходит под |
действием поля |
действием поля |
ионовионов,,подошедшихподошедших ккповерхностиповерхноститела,тела, ииненезависитзависитотот энергииэнергииионовионов
Кинетическая
ОбусловленаОбусловлена
передачейпередачейионамиионами
частичастисвоейсвоей
кинетическойкинетической энергииэнергии(неупругие(неупругие столкновения)столкновения)
зависит от природы газа и от материала катода
Page 2
Потенциальная эмиссия (ПЭ)
Условие ПЭ: работа выхода еφ в 2 раза меньше, чем потенциал ионизации I
a – Оже- нейтрализация;
б – Оже- дезактивация;
|
почти постоянен и не зависит от |
|
почти постоянен и не зависит от |
|
возрастает при увеличении I |
|
|
|
возрастает при увеличении I |
Отсутствует низкоэнергетичный порог |
|
|
Отсутствует низкоэнергетичный порог |
процессапроцесса
ПЭПЭоченьоченьзависитзависитототналичияналичиягрязигрязинана поверхности,поверхности,приприэтомэтомполучаетсяполучаетсярастущаярастущая зависимостьзависимостьототэнергии,энергии,чточтоневерно!!!неверно!!!
Page 3
Кинетическая эмиссия (КЭ)
СуществуетСуществуетхорошохорошоопределенныйопределенныйпорогпорог
ПриПриувеличенииувеличении ,, возрастаетвозрастаетдодо насыщения,насыщения,потомпотомнаблюдаетсянаблюдаетсяспадспад
КогдаКогдаестьестьобеобеэмиссииэмиссиивкладвкладихихнезависимыйнезависимый ииаддитивныйаддитивный
Page 4
Кинетическая эмиссия для диэлектриков и полупроводников
Значения 
почти на порядок выше чем для металлических мишеней, чистых или загрязненных
Пороговые значения |
почти на порядок ниже (~ 150 эВ), чем для |
||
металлов |
|
|
|
Для молекулярных ионов |
|
||
При энергии |
несколько кэВ, |
достигает значений 4-5 |
|
Page 5
Поверхностная ионизация
Излучение (эмиссия) |
|
Излучение (эмиссия) |
|
заряженных с |
|
заряженных с |
|
поверхности электродов |
|
поверхности электродов |
|
ВИЭЭ |
или |
ВИЭЭ |
|
Фотоэмиссия |
|
Фотоэмиссия |
|
Нагрев поверхности |
|
Нагрев поверхности |
|
катода (ТЭ) |
|
катода (ТЭ) |
|
Авто электронная эмиссия |
|
Авто электронная эмиссия |
|
термическаятермическая ДесорбцияДесорбция (испарение)(испарение)
положительныхположительных илиилиотрицательныхотрицательных ионовионовсс поверхностейповерхностей твёрдыхтвёрдыхтелтел..
Page 6
Уравнение Саха-Ленгмюра
Позволяет вычислить силу ионного тока в случае поверхностной ионизации (и не только)
- Степень ионизации |
- Общее кол-во испарившихся с |
|
единичной поверхности частиц, кол- |
- Коэфф. ионизации |
во атомов и кол-во ионов |
|
Термодинамический вывод
Предположение: Количество частиц в объеме постоянно
- Число электронов, падающих на стенку
Встенку уходит электронов:
иуравновешивается термоэлектронной эмиссией
Page 7
Термодинамический вывод уравнения Саха-Ленгмюра
Состояние ионизационного равновесия
При ионизационном равновесии скорости процессов должны быть одинаковы
- Константа равновесия
- Статистические веса ионов и атомов Подставим 
в эту формулу
Page 8
Термодинамический вывод уравнения Саха-Ленгмюра
Скорости ионов и атомов одинаковы
T* - пороговая температура из-за налипания Cs
С изменением температуры меняется работа выхода
Page 9
Предионизационные процессы
Адатом не сидит в своем адсорбционном центре, а перемещается по другим
τ – время жизни адатома на поверхности
n – поток адатомов с поверхности |
σ =nτ |
σ– поверхностная плотность адатомов
–период колебаний решетки
–молекулярный вес на один атом решетки V – молекулярный объем
Ts - Температура плавления
Qa – Энергия сорбции
Page 10