Суық катодпен разрядтау
Көбінесе шашыратқыш құрылғылар суық катодты қолданады, ол бір мезгілде шашыраған нысананың рөлін атқарады (2 -сурет). Себебі: иондық бомбалау кезінде металдан тек иондар ғана емес, сонымен қатар электрондардың екінші реттік эмиссиясы есебінен электрондар шығарылады. Бұл эмиссия катодқа түсетін ионның кинетикалық энергиясымен емес, оны металда бейтараптандыру кезінде бөлінетін энергиямен қамтамасыз етілетіндіктен, айтарлықтай жеңілдетіледі.
Келесі бейне орын алады: ион металл бетімен соқтығысқанда, екі электрон металдан кетеді; олардың біреуі ионға қосылады, екіншісі шығарылады. Сонымен қатар, егер бомбалаушы бөлшектің иондану энергиясы жұмыс функциясынан асып кетсе металдан электронды екі немесе одан да көп болса, электрондардың шығарылуы тіпті ең баяу иондарды тудыруы мүмкін. Мысал ретінде аргонның иондану энергиясы 15,7 эВ екенін көрсетейік, ал электронның термодинамикалық жұмыс функциясы мыс үшін 4,1 эВ, алюминий үшін 3 эВ құрайды. Сондықтан ион-электронды эмиссия коэффициенттері, яғни, бомбалау иондарына шығарылады. Бұл коэффициенттер әдетте 1 -ден аз. Мысалы мыс катодын бомбалауда аз энергиялы иондар үшін,γ=0,02, никель катод үшін, γ=0,06, т.б. Катодтан бөлінген электрон анодқа бара жатқан жолда газ атомдарын иондайды. Жаңадан пайда болған электрондар да анодқа ауысады, сонымен қатар иондалуды шығарады. Осылайша, анодқа барар жолда электронды көшкін пайда болады. Егер катодтан бір электрон шығаратын қар көшкінінде орта есеппен 1/γ нондар пайда болса, разряд үздіксіз жалғасады және өзін қолдайды. Иондардың бұл саны басқа электронды катодтан кетуіне жеткілікті; ол, өз кезегінде, 1/γ иондарын құрады және анодқа түседі: құрылған иондар катодтан жаңа электронды шығарады, т.б электрондардың саны, бір ион, энергияға тәуелді емес.
Көрсетілгендей, анодқа көшу жолында түзілетін иондар саны өріс кернеулігінің газ қысымына р қатынасына байланысты және осы қатынастың белгілі бір мәнінде максимумға жетеді. E=V/d тығыз орналасқан жалпақ электродтар арасындағы өріс кернеулігі, мұнда V-потенциалдар айырмасы; d - электродтар арасындағы қашықтық, онда иондық көшкінде пайда болған иондар саны V/(pd) қатынасына тәуелді және берілген pa мәнінде бұл мөлшердің 1/γ -ге тең болу шарты Ең кіші газдың ең үлкен пайдасына сәйкес келетін pd өнім мәніне қол жеткізді. Мысалы, сур.5 эксперименттік деп аталатын Пашен қисықтарын көрсетеді. Егер -дің pd -ге тәуелділігі кейбір газдар үшін анодтағы кернеу - ден асып кетсе, онда разряд дамиды, электрондардың саны катодты уақыт бірлігінде қалдырады. Алайда, бұл процесс орын алуы үшін газда кемінде бір бос электронның болуы қажет. Мұндай электрондар әрқашан фотоэлектрлік әсердің, ғарыштық сәулеленудің әсерінен және т.б.
Газ шығаратын қар көшкіні анодқа қарай өсетіндіктен, анодқа жақын орналасқан газ разрядты плазма газдың жақсы өткізгіш қабаты болып табылады. Бұл анодтан қайта бөлуге әкеледі: плазма алатын аймақта (оны катодты оң баған арасындағы өріс деп атайды) өрістің кернеулігі жоғары емес және қолданылатын кернеудің көп бөлігі катодқа жақын аймақта төмендейді. Дәл осы аймақта иондардың осындай мөлшерін құру керек, бұл разрядты ұстап тұру үшін жеткілікті, өйткені оң бағаннан катодқа иондардың келуі олардың оң бағандағы төмен дрейф жылдамдығына байланысты іс жүзінде жоқ. Егер катодқа жақын аймақтағы кернеудің төмендеуі белгілі бір мәніне жетсе, бұл жағдайда разряд стационарлы болады, бұл қатодтың қалыпты кернеуі деп аталады және функциясы болып табылады, мұнда d-катодқа жақын аймақтың қалыңдығы ағызу саңылауы. Есептеу көрсеткендей, әдетте разряд тогының минималды тығыздығында 100-300 В құрайды және катодты ток тығыздығының жоғарылауымен сәл жоғарылайды. Сонымен қатар теориядан шығатын жанудың тұрақты кернеуінде ток тығыздығы газ қысымының квадратына пропорционалды болады. Алайда, шашыраудың әсерінен подложкаға жетпейтін атомдар саны қысымның жоғарылауымен көбейетіндіктен, пленкалардың шөгуінің максималды жылдамдығын алу тұрғысынан оңтайлы қысымдар разрядтағыдай 10 Па облысында болады. қыздырылған катодпен.
Суық катодты разрядта подложка анодқа (әдетте вакуумдық камераның пластинасы, 4 -сурет) электрлік түрде қосылады және оң баған аймағының ең басында катодқа тікелей жақын орналасқан. Сондықтан колоннаның катодты бөлігінен жылдам электрондар, сонымен қатар теріс иондар подложкаға түсуі мүмкін, камерада оттегінің, судың, галогендердің және электронды өзіне қоса алатын басқа да бөлшектердің молекулалары болған кезде пайда болады.
Достарыңызбен бөлісу: |
