потенційної іонно-електронної емісії з досить чистих мішеней ведеться приблизно з 1953р. (роботи Хегструма, а також інших дослідників). На рис.4, б наведено залежності? п (Ер) для вольфраму (W), отримані при бомбардуванні його іонами, вказаними на рисунку, за даними цих більш пізніх робіт, в яких поверхня була достатньо чистою.
Рис. 4
Ще в ранніх роботах було встановлений, що потенційна іонно -електронний емісія має місце лише для іонів таких елементів і таких мішеней, для яких виконується співвідношення:
(1),
де Vi - іоанізаціонний потенціал атома (енергія іонізації), а?- Робота виходу мішені. Не розглядаючи детальний механізм процесу дане соостношеніе можна отримати із закону збереження енергії. Дійсно, до процесу емісії деяка пара електронів усередині емітера володіє енергіями E lt; 0 і E lt; 0. Після емісії один з них, нейтралізувати іон, опинився в стані з енергією -eVi, а другий, вилетівши з емітера, - з енергією. За законом збереження енергії повинно виконуватися рівність
(2).
Так_как, то. Але при достатньо низькій температурі в тілі є електрони з енергіями, лише меншими рівня електрохімічного потенціалу, _т.е.. Тому. Від сюди.
Даний висновок незовсім точний. У ньому передбачалося, що кінетичні енергії іона до нейтралізації і атом після нейтралізації рівні. Однак, сили, що діють на іон, що наближається до металу, і на атом, удаляющийся від нього, неоднакові. Тому кінетичні енергії атомної частки до і після процесу потенційної іонно-електронної емісії не будуть в точності рівні, і це слід враховувати в балансі енергії.
З (2) следут, що найбільше значення отримують електрони, що виникають в результаті процесу переходу двох електронів з найбільшими енергіями E і E, тобто нехтуючи тепловим збудженням, при E=E=-e?, тому
(3).
Досвід показує, що енергетичний спектр емітованих електронів - суцільний, і при обмежений максимальною енергією, удовлектворітельно согласующейся с (3), тобто.
Рис. 5
Досвід показав, що для різних пар мішень-іон? п тим більше, чим більше величина (Vi - 2?) для них. На рис.5 показана ця залежність. З цією обставиною пов'язаний і той факт, що? п тим більше, чим більше заряд іона (кратність іонізації). Для мішеней у которорих досить чиста поверхню,? п майже не залежить від енергії падаючих іонів Ер. Величина? п при (Vi - 2?) e gt; gt; kT не залежить від температури мішені, якщо зміна її не викликає зміна стану поверхні. При малих значеннях різниці (Vi - 2?) E коефіцієнт? п зростає з підвищення температури. Іони ізотопів одного і того ж елемента при однакових Ер для даної мішені дають однакові? п.
В основному досліджувалася потенційна емісія лише металевих мишений. Але в 1959 р Г.М. Батанова було виявлено наявність цього явища і для діелектричних мішеней (скло №46) при взаємодію з ними іонів з досить високим Vi. Спостерігалася також потенційна емісія з германію, кремнію, арсеніду галію. І зі лужногалоїдних монокристалів.
Основні механізми потенційної іонно-електронної емісії були проаналізовані Хегструмом (1954). Відповідальні за потенційну емісію оже-процеси починають відбуватися при енергіях близьких до нульових. При підльоті до твердого тіла позитивного іона виліт електронів з нього може відбуватися в результаті процесу оже-нейтралізації. Для металів в цьому процесі один з електронів тунелює з рівня, розташованого нижче рівня Фермі, на рівень основного стану іона, нейтралізуючи його (рис.6, а). Вивільняється при цьому енергія передається іншому електрону зони провідності, який при цьому збуджується і може залишити поверхню, якщо виконується умова, яку було розглянуто вище, Vi gt; 2?. Для неметалів замість? в граничну умову появи емісії електронів входить енергія найвищого заповненого електронами рівня - стелі валентної зони.
Рис. 6 (Схема процесу оже-нейтралізації (а) і процесів оже-девозбужденія (б) підлітає до поверхні позитивного іона: ? - робота виходу , Е- енергія вилетів електрона)
Виліт електронів з твердого тіла при нейтралізації позитивного іона в збуджений стан або при наближенні до нього порушеної атома може відбуватися в результаті двох енергетично еквівалентних процесів при оже-девозбужденіі. В одному з них в результаті переходу із збудженого стану атома в основний може відбуватися випущення електрона із зони провідності (рис.6, б). У іншому процесі девозбужденія електрон може вийти не із зони провідності, а з порушеної рівня атом, а на основний рівень ...
