4.7.2. Термоэмиссия, ионная эмиссия и молекулярное расеивание - Ашкинази Л.А.

Электромагнитное излучение, возникающее при нагреве, для исследования поверхности пока не используют, так как плохо известно, как связать излучение и строение поверхности. Одна­ко явление эмиссии ионов и электронов при нагреве для исследования поверхности используется. Начнем с электронов.

Эмиссия электронов при нагреве зависит от работы выхода (энергии, которая нужна, чтобы вырвать электрон из вещества),

а работа выхода — от структуры поверхности (у одного и того же материала она различна для разных граней кристалла) и от наличия сорбированных атомов. К сожалению, нагрев, необхо­димый для изучения термоэмиссии, часто бывает достаточен, чтобы влиять на свойства объекта. По анализируемой глубине метод заслуживает названия «поверхностный», ибо работа выхода обычно зависит от состояния нескольких наружных слоев атомов. Размер анализируемого участка может быть довольно мал и составлять сотые доли микрометра. Для достижения такого высокого разрешения электроны, эмиттиро-ванные сравнительно малым участком поверхности, распреде­ляют по большому экрану и определяют ток, приходящий на разные его участки. Такой прибор называется эмиссион­ным микроскопом. Чувствительность метода позволяет опре­делять наличие сотых долей монослоя сорбированных веществ на поверхности, ибо именно такие концентрации заметно изменяют эмиттируемый ток. При нагреве происходит эмиссия не только электронов, но и ионов — основного материала или сорбированного. Испаряется,

конечно, атом, но, отлетев от поверхности, он может ионизо­ваться. Анализ ионов в продуктах испарения также позволяет получать данные о составе поверхности.

Следующая группа методов основана на воздействии на поверхность пучком нейтральных атомов или молекул. Эти методы не получили пока широкого распространения, прежде всего потому, что сформировать узкий пучок из нейтральных частиц, да так, чтобы у них были одинаковые энергии (а это, как мы скоро увидим, важно), трудно. В самом деле, на ионы и на электроны действует и электрическое, и магнитное поле, а на нейтральные частицы не действует ни то, ни другое.

Однако метод, в котором для анализа использованы нейтральные частицы, реально существует и называется он

«метод рассеивания молекулярного пучка». Диаграмма направ­ленности — зависимость количества отраженных атомов от угла отражения — меняется с изменением шероховатости поверх­ности объекта и степени ее окисления и может использо­ваться для их исследования.