Вторичная ионная эмиссия при бомбардировке металлических поверхностей протонами
В. Т. Черепин$^{1}$, М. А. Васильев$^{1}$, И. Н. Макеева$^{1}$, В. Н. Колесник$^{1}$, С. М. Волошко$^{2}$
$^1$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^2$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
Получена: 28.11.2017; окончательный вариант - 22.01.2018. Скачать: PDF
В обзорной статье содержатся результаты исследований закономерностей и особенностей вторичной ионной эмиссии при бомбардировке металлических поверхностей самыми лёгкими ионами — протонами, которые обладают наиболее низкими коэффициентами распыления и, следовательно, вызывают минимальную эрозию исследуемой поверхности. Интерес к изучению закономерностей и особенностей протонной масс-спектрометрии вызван поиском новых физических возможностей повышения выхода вторичных ионов с целью улучшения аналитических характеристик метода масс-спектрометрии вторичных ионов. В работе приведены результаты сравнительного систематического исследования процессов эмиссии вторичных ионов переходных металлов, бинарных сплавов и соединений, отличающихся электронной структурой, фазовым и стехиометрическим составами, при бомбардировке протонами и ионами аргона. Достоверно установлено, что процессы вторичной ионной эмиссии при бомбардировке протонами подчиняются основным закономерностям, выявленным при бомбардировке ионами инертных газов, в части зависимостей от атомного номера металлов и концентрационных соотношений в бинарных сплавах и соединениях, но принципиально отличаются аномально высокой вероятностью ионизации частиц, распылённых из металлических мишеней. Показано, что в случае бомбардировки протонами многокомпонентных мишеней, наблюдается частичное подавление структурных, фазовых и других матричных эффектов, существенных при бомбардировке ионами инертных газов. Эффекты усиления вторичной ионной эмиссии под влиянием адсорбции и имплантации водорода из бомбардирующего пучка протонов связаны с образованием поверхностных связей $Me$–H и количественно объяснены в рамках моделей, учитывающих разрыв химических связей атомов металла и адсорбата в процессе распыления и последующей ионизации распыляющихся атомов металла.
Ключевые слова: вторичная ионная эмиссия, масс-спектрометрия вторичных ионов, протоны, ионы аргона, металлическая поверхность, работа выхода электронов.
PACS: 07.75.+h, 14.20.Dh, 34.35+a, 41.75.Ak, 61.80.Lj, 68.49.Sf
Citation: V. T. Cherepin, M. O. Vasylyev, I. M. Makeeva, V. M. Kolesnik, and S. M. Voloshko, Secondary Ion Emission during the Proton Bombardment of Metal Surfaces, Usp. Fiz. Met., 19, No. 1: 49—69 (2018), doi: 10.15407/ufm.19.01.049