к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Вторичная электронная эмиссия

Вторичная электронная эмиссия - испускание электронов (вторичных) твёрдыми и жидкими телами при их бомбардировке первичными электронами. Инерционность вторичной электронной эмиссии (промежуток времени между входом в мишень первичных и выходом вторичных электронов) не превышает 10-14-10-12 с. При толщине эмиттера, меньшей пробега первичных электронов, вторичные электроны эмитируются как со стороны бомбардируемой поверхности (Вторичная электронная эмиссия "на отражение"), так и с её обратной стороны (Вторичная электронная эмиссия "на прострел"). Вторичные электроны имеют непрерывный энергетич. спектр от энергии 1119918-236.jpg=0 до энергии первичных электронов 1119918-237.jpg (рис. 1). Поток вторичных электронов состоит из упруго, квазиупруго (испытавших характеристич. потери энергии до сотен мэВ на возбуждение колебаний кристаллической решётки), неупруго отражённых первичных электронов (1119918-238.jpg>50 эВ) и истинно вторичных электронов (1119918-239.jpg50 эВ). Последние представляют собой электроны вещества, получившие от первичных и неупруго отраженных первичных электронов энергию, достаточную для выхода в вакуум, т. е. превышающую работу выхода. Для металлов наиб. вероятная энергия истинно вторичных электронов 1119918-241.jpg~2-4,5 эВ и полуширина максимума 1119918-242.jpg~12-15 эВ. Для диэлектриков 1119918-243.jpg~1 эВ и 1119918-244.jpg~1,5-3 эВ.

1119918-240.jpg

Рис. 1. Энергетический спектр вторичных электронов: 1 - упруго и квазиупруго отражённые электроны; 2 - неупруго отражённые электроны (в т. ч. с характеристическими потерями энергии - 2'); 3 - истинно вторичные электроны; 3'- спектр истинно вторичных электронов для плоскости (100) монокристалла W, полученный в узком телесном угле.


Тонкая структура электронного спектра обусловлена оже-электронами и характеристич. потерями энергии на возбуждения атомов вещества (см. Оже-эффект ).Она несёт информацию об элементном составе вещества, хим. связях и взаимном расположении атомов. Тонкая структура спектра истинно вторичных электронов, эмитируемых из монокристаллов и регистрируемых в узком телесном угле, отражает распределение плотности свободных состояний выше уровня Ферми (см. Ферми-энергия).

1119918-245.jpg

Рис. 2. Зависимости коэффициента вторичной электронной эмисии s и упругого отражения r от энергии первичных электронов 1119918-246.jpg, отсчитываемой от уровня Ферми 1119918-247.jpg , в области малых энергий для W. Ba, вольфрама, покрытого слоем Ba и CsI. Кривым для CsI соответствует масштаб слева, 1119918-248.jpg смещена вверх на 0,5. В скобках указаны кристаллографические индексы плоскостей монокристалла.

Количественно вторичная электронная эмиссия характеризуется коэффициентом вторичной электронной эмиссии.

1119918-249.jpg

где I1 и I2 - токи первичных и всех вторичных электронов, 1119918-250.jpg - коэф. истинной вторичной электронной эмиссии, не упругого и упругою отражения первичных электронов соответственно. Коэф. 1119918-251.jpg представляют собой величины, усреднённые по большому числу элементарных актов эмиссии, вызванных отдельными первичными электронами. Если P(п) - вероятность испускания мишенью n(0, 1, 2, 3, .. ) вторичных электронов под действием одного первичного, то 1119918-252.jpg . При энергии первичных электронов 1119918-253.jpg100 эВ 1119918-254.jpg, при 1119918-255.jpg 100-200 эВ 1119918-256.jpg и 1119918-257.jpg Коэф. 1119918-258.jpg и r зависят от 1119918-259.jpg, угла 1119918-260.jpg падения первичных электронов, ат. номера Z и структуры вещества, состояния поверхности, температуры (диэлектрики) и индексов 1119918-261.jpg грани, выходящей на поверхность в случае монокристалла (см. Индексы кристаллографические).

В области 1119918-262.jpg1-50 эВ зависимости 1119918-263.jpg крайне чувствительны к чистоте поверхности и для всех чистых веществ имеют немонотонный характер (рис. 2). Адсорбция инородных атомов, образующих на поверхности монокристалла монослой, может привести к сильному 1119918-264.jpgизменению тонкой структуры кривых 1119918-265.jpg и Упругое рассеяние. Для металла (r~0,05-0,5) и диэлектрика (r~0,7-0,8) при 1119918-266.jpg меньшей, чем работа выхода Ф и ширина запрещённой зоны 1119918-267.jpg, почти все вторичные электроны - упруго и квазиупруго отражённые первичные. Структура кривых1119918-268.jpg определяется энергетич. зонной структурой приповерхностной области эмиттера (см. Зонная теория), рассеянием электронов на отд. атомах, резонансным упругим рассеянием у порогов коллективных и одночастичных возбуждений электронов твёрдого тела, открытием неупругих каналов, а в случае монокристалла также и дифракцией электронов. В области 1119918-271.jpg=0,1-0,3 кэВ величина r<0,06, а на кривых 1119918-272.jpg (рис. 3) имеются максимумы при 1119918-273.jpg. Для монокристаллов зависимость 1119918-274.jpg имеет, кроме того, тонкую структуру, обусловленную дифракцией электронов (см. Дифракция частиц).


1119918-269.jpg

Рис. 3. Зависимости коэффициента упругого отражения r от энергии первичных электронов1119918-270.jpg

1119918-282.jpg

Рис. 4. Зависимости коэффициента неупругого рассеяния от eп.

Неупругое рассеяние электронов обусловлено рассеянием и торможением первичных электронов при их движении внутри эмиттера. Характер кривых 1119918-275.jpg зависит от Z (рис. 4). Неупруго рассеянные электроны выходят из разных глубин d вплоть до

1119918-276.jpg ,

где 1119918-277.jpg- плотность в кг/м3; А - массовое число (1119918-278.jpg в кэВ), Для тяжёлых веществ, в к-рых электроны движутся преим. диффузно, dмакс не зависит от угла падения 1119918-279.jpg. Для лёгких веществ вследствие более прямолинейного движения электронов 1119918-280.jpg уменьшается с ростом 1119918-281.jpg. Поток неупруго рассеянных электронов состоит из диффузно рассеянных электронов и электронов, рассеянных на большие и малые углы. Последние обладают большей энергией, чем рассеянные диффузно. Вклады этих групп электронов во вторичной электронной эмиссии существенно зависят от 1119918-283.jpg, Z и 1119918-284.jpg . При 1119918-285.jpg 1 кэВ ср. энергия неупруго рассеянных электронов:

1119918-286.jpg

С уменьшением Z она уменьшается за счёт возрастания dмакс.

Истинно вторичные электроны эмитируются из при-поверхностного слоя толщиной1119918-287.jpgпод действием первичных электронов и неупруго рассеянных электронов (рис. 5, а), поэтому 1119918-288.jpg , где 1119918-289.jpg и S - количества электронов, образованных одним первичным электроном и одним неупруго рассеянным, k=1119918-290.jpg. Для металлов при 1119918-291.jpg

1119918-292.jpg и 1119918-293.jpg. При 1119918-294.jpg зона выхода 1119918-295.jpg не зависит от 1119918-296.jpg, а 1119918-297.jpg и S уменьшаются с ростом 1119918-298.jpg. Уменьшение работы выхода приводит к гораздо большему росту 1119918-299.jpg и S, чем 1119918-300.jpg. Поскольку неупруго отражённые электроны, пересекая зону выхода под всевозможными углами, проходят в ней больший путь, чем первичные электроны, то 1119918-301.jpg. Для всех металлов и т. н. эффективных вторичных эмиттеров 1119918-302.jpg3-9, а 1119918-303.jpg=0,2-4. Различие значений S и 1119918-304.jpg, несмотря на одинаковые значения1119918-305.jpg, приводит к тому, что при нанесении, напр., Si на Ti или Ti на Si (для Si 1119918-308.jpg и S больше, чем для Ti) зависимости 1119918-309.jpg имеют экстремумы при1119918-310.jpg противоположного характера (рис. 5, б).

1119918-306.jpg

Рис. 5. а-Механизм вторичной электронной эмиссии: П - первичные электроны; H-неупруго рассеянные электроны; ИВЭ - истинно вторичные электроны; б - Зависимости коэффициентов вторичной электронной эмиссии от глубины d проникновения первичных электронов при нанесении Si на Ti и Ti на Si; 1119918-307.jpg=1,2 кэВ.

Металлы, где истинно вторичные электроны в результате взаимодействия с электронами проводимости теряют столько энергии, что не могут покинуть мишень, характеризуются малыми значениями 1119918-311.jpg (~301119918-312.jpg), независящими от 1119918-313.jpg , 1119918-314.jpg=0,4-1,8 (рис. 6). Для элементов наблюдаются периодич. зависимости 1119918-315.jpg (Z1119918-316.jpg(Z).

В диэлектриках и эффективных эмиттерах с широкой запрещённой зоной 1119918-317.jpg и малым электронным сродством 1119918-318.jpg внутр. истинно вторичные электроны обладают энергией 1119918-319.jpg , к-рую они могут терять в основном лишь на взаимодействие с фононами. Эти потери малы, поэтому такие эмиттеры характеризуются большими значениями 1119918-320.jpg~200-1200 1119918-321.jpg и 1119918-322.jpg~4-40 (в зависимости от кол-ва дефектов в эмиттере). Эмиттеры с отрицат. электронным средством 1119918-323.jpg обладают рекордно большими значениями 1119918-324.jpg (~15000 А) и 1119918-325.jpg~1000 (рис. 6). Создание в диэлектриках (особенно в пористых веществах) сильного электрич. поля (107-108 В/м) приводит к росту 1119918-326.jpg до 50- 100 (вторичная электронная эмиссия, усиленная полем). Для монокристаллов зависимости 1119918-327.jpg и 1119918-328.jpg имеют структуру, зависящую от выбора грани кристалла и температуры. Для ряда металлов sмакс граней 1119918-329.jpg больше 1119918-330.jpg поликристаллич. образца. Наибольшим sмакс обладает грань 1119918-331.jpg , наименьшим -1119918-332.jpg Максимумы на зависимости 1119918-333.jpg объясняются тем, что при увеличении 1119918-334.jpgкоэф. 1119918-335.jpg сначала возрастают за счет увеличения общих потерь энергии первичными электронами в зоне выхода истинно вторичных электронов и за счёт роста 1119918-338.jpgи ширины самой зоны выхода. С дальнейшим ростом 1119918-339.jpg (при 1119918-340.jpg ) толщина 1119918-341.jpg уже не зависит от 1119918-342.jpg, а 1119918-343.jpg и S уменьшаются из-за уменьшения общего кол-ва энергии, передаваемой первичными и неупруго отражёнными электронами электронам вещества в зоне выхода.

1119918-336.jpg

Рис. 6. Зависимости 1119918-337.jpg [для CsBr, CaO левый масштаб, CaO (100) - правый масштаб].


Угловая зависимость коэф. 1119918-344.jpg , 1119918-345.jpg и 1119918-346.jpg при 1119918-347.jpg 0,3 кэВ более резко выражена для больших 1119918-348.jpg и веществ с малыми Z. При 1119918-349.jpg=89° абс. значения 1119918-350.jpg для всех веществ 0,75-0,9. С ростом 1119918-351.jpg максимум на кривой 1119918-352.jpg становится более широким и смещается в сторону больших 1119918-353.jpg. Для диэлектриков 1119918-354.jpg с ростом1119918-355.jpg всегда возрастает, а а при 1119918-356.jpg1 кэВ либо возрастает, либо остаётся неизменным или уменьшается. В области 1119918-357.jpg ~0,1 кэВ для поликристаллов r от1119918-358.jpgне зависит, а для монокристаллов кривые 1119918-359.jpg имеют структуру, зависящую от 1119918-360.jpg и грани кристалла. Её осн. максимумы наблюдаются при углах, совпадающих с направлениями плотной упаковки. Для монокристаллов полупроводников при снижении электронного сродства кривые 1119918-361.jpg и 1119918-362.jpg испытывают инверсию (на месте максимумов появляются минимумы).

1119918-363.jpg

Рис. 7. Угловое распределение упруго и неупруго (штриховая кривая) отражённых электронов при 1119918-364.jpg, равных (в кэВ): 1-0,1; 2-0,2; 3-0,3; 4-0,6; 5-0,5; кривые сдвинуты вверх для Be на 2,0, Cu на 0,6 и Ag на 1,4.

Угловое распределение истинно вторичных электронов

1119918-365.jpg при 1119918-366.jpg>1 кэВ и1119918-367.jpg60-85° приблизительно косинусоидальное. При 1119918-368.jpg>0,1 кэВ (независимо от 1119918-369.jpg) угл. распределение упруго отражённых электронов (рис. 7) обладает такой же дифракц. структурой, зависящей от 1119918-370.jpg и Z, как и сечение упругого рассеяния электронов на атоме, но с меньшей контрастностью из-за кратного рассеяния нек-рой части электронов (для Au~30%). Угл. распределение неупруго рассеянных электронов для лёгких веществ (Be, Al) - косинусоидальное при 1119918-371.jpg=0 и сильно вытянуто в зеркальном направлении при 1119918-372.jpg=60-85° (малоугловое рассеяние). При 1119918-373.jpg1 кэВ для веществ со средними и большими Z наОлюдаются электроны рассеянные как на малые углы (при больших 1119918-374.jpg), так и на углы ~180°.

T. к. неупругое отражение обусловлено упругим взаимодействием электронов с атомами твёрдого тела и их последующим торможением без существ. изменения направления движения (модель непрерывных потерь), то угл. распределение неупруго рассеянных электронов отражает особенности угл. распределения упруго отражённых.

Полной теории вторичной электронной эмиссии пока не существует. Отд. особенности вторичной электронной эмиссии описываются либо в рамках квантово-механич. приближения (упругое рассеяние электронов, возбуждение внутренних истинно вторичных электронов), либо в рамках кинетич. ур-ния Больцмана (транспорт внутренних истинно вторичных электронов и их размножение - каскадный процесс). Особенности вторичной электронной эмиссии монокристаллов объясняются с помощью теории дифракции электронов.

Применение вторичной электронной эмиссии

Вторичная электронная эмиссия используется для усиления электронных потоков в эл--вакуумных приборах (вторичные и фотоэлектронные умножители, усилители яркости изображения и т. д.), для записи информации в виде потенц. рельефа на поверхности диэлектрика (электронно-лучевые приборы). Вторичная электронная эмиссия играет также важную роль в работе ряда высокочастотных приборов. В ряде случаев вторичная электронная эмиссия - "вредный" эффект, напр. при зарядке стекла и диэлектриков в эл--вакуумных приборах.

Литература по вторичной электронной эмиссии

  1. Добрецов Л. H., Гомоюновa M. В., Эмиссионная электроника, M., 1966;
  2. Бронштейн И. M., Фрайман Б. С., Вторичная электронная эмиссия, M., 1969;
  3. Афанасьев А. Г., Бронштейн И. M., Упругое отражение электронов и вторичная электронная эмиссия CsI при малых энергиях вторичных электронов, "Изв. АН СССР, сер. физ.", 1973, т. 37, № 12, с. 2492;
  4. их же. Распределение вторичных электронов по энергиям для CsI и KI, "ФТТ", 1976, т. 18, с. 1129;
  5. Шульман А. Р., Фридрихов С. А., Вторично-эмиссионные методы исследования твердого тела, M., 1977;
  6. Бронштейн И. M., Стожаров В. M., Новые данные об угловом и энергетическом распределении вторичных электронов, "Изв. АН СССР, сер. физ.", 1979, т. 43, JMi 3, с. 500;
  7. Кораблев В. В., Mайоров А. А., Анизотропия эмиссии вторичных и оже-электронов для монокристаллов со сниженной работой выхода, там же, с. 635.

И. M. Бронштейн, В. В. Кораблев

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution