ИОННЫЙ ПРОЕКТОР

ИОННЫЙ ПРОЕКТОР автоионный
микроскоп, бсзлинзовый ионно-оптич. прибор для получения увеличенного в
неск. миллионов раз изображения поверхности твёрдого тела. С помощью И.
п. можно различать детали поверхности, разделённые расстояниями порядка
2-ЗА, что даёт возможность наблюдать расположение отд. атомов в кристаллич.
решётке. И. п. изобретён в 1951 нем. учёным Э. Мюллером, к-рый ранее создал
электронный проектор.

Принципиальная
схема И. п. показана на рис. 1. Положительным электродом и одновременно
объектом, поверхность к-рого изображается на экране, служит остриё тонкой
иглы. Атомы (или молекулы) газа, заполняющего внутр. объём прибора, ионизуются
в сильном электрич. поле вблизи поверхности острия, отдавая ему свои электроны.
Возникшие положит, ионы приобретают под действием поля радиальное (перпендикулярное
поверхности острия) ускорение, устремляются к флуоресцирующему экрану (потенциал
к-рого отрицателен) и бомбардируют его. Свечение каждого элемента экрана
пропорционально плотности приходящего на него ионного тока. Поэтому распределение
свечения на экране воспроизводит в увеличенном масштабе распределение плотности
возникновения ионов вблизи острия. Масштаб увеличения т равен отношению
радиуса экрана R к радиусу кривизны острия r, m = R/r (чем тоньше остриё,
тем больше увеличение).

Рис. 1. Схема
ионного проектора: 1 - жидкий водород; 2 - жидкий азот; 3 - остриё; 4 -
проводящее кольцо; 5 - экран.

Вероятность
прямой ионизации газа в электрич. поле оказывается значительной, если на
расстояниях порядка размеров атома (молекулы) газа создаётся падение потенциала
порядка ионизационного потенциала этой частицы. Напряжённость такого поля
чрезвычайно велика - от 2 до 6 в/А, т. е. (2-6)*10⁸ в/см. Столь
сильное поле легко создать у поверхности острия (на удалении 5-10 А от
неё) при достаточно малом радиусе кривизны поверхности - от 100 до 1000
А. Именно этим (наряду со стремлением к большим увеличениям) обусловлено
использование в И. п. образца в виде тонкого острия. Происходящий в И.
п. процесс ионизации газа в сильном поле острия носит название автоион
и з а ц и и.

Вблизи острия
электрич. поле неоднородно - над ступеньками кристаллич. решётки или отд.
выступающими атомами его локальная напряжённость увеличивается: на таких
участках вероятность автоионизации выше и количество ионов, образующихся
в единицу времени, больше. На экране эти участки отображаются в виде ярких
точек. Иными словами, образование контрастного изображения поверхности
определяется наличием у неё локального микрорельефа. Ионный ток и, следовательно,
яркость и контрастность изображения растут с повышением давления газа,
к-рое в И. п., однако, обычно не превышает примерно 0,001 мм рт. ст.; при
более высоком давлении начинается газовый разряд.

Разрешающая
способность И. п. зависит гл. обр. от касательных (относительно поверхности
острия) составляющих тепловых скоростей ионов и от напряжённости поля у
острия. В отличие от электронного проектора, в И. п. влияние дифракции
на разрешающую способность относительно мало вследствие значительно большей
(по сравнению с электронами) массы ионов. Далее, разрешение И. п. существенно
зависит от поляризуемости а атомов (или молекул) рабочего газа; наиболее
пригодны для использования в И. п. газы с малой а (водород, гелий). Большинство
частиц газа достигает поверхности острия, не претерпев ионизации. При обычных
темп-pax они затем покидают её, обладая значит, касательными составляющими
скорости. При охлаждении острия до темп-ры жидкого водорода или азота (20-78
К) неионизованные молекулы на нек-рое время "прилипают" к нему, теряя свою
кинетич. энергию. Их ионизация происходит после испарения с острия (для
гелия на расстоянии

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