Способ определения работы выхода нетугоплавких материалов

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистическин республик 711645 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 09. 12.76 (21) 2428093/18-25 с присоединением заявки М (5i) M. Кл.

H 01 Э 9/42

1Ьаударстввпный камнтет

СССР не ленам нзобрвтеннй и аткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень,% 3

Дата опубликования описания 28 01 80 (53) УДК, 537.533..2;621.385 (088.8) (72) Автор . изобретения

Л. В. Суворов (73) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТЫ ВЫХОДА

Изобретение относится к области экспериментального определения эмиссионных свойств материалов, в частности, измерения работы выхода нетугоплавких материалов.

Известен способ определения работы выхода, в основу которого положено измерение величины тока электронов, выбиваемых из металла при его облучении фотонами (1).

Однако при этом способе необходима пцательная очистка поверхности образцов и поддержание ее в таком состоянии в течечие всего эксперимента, кроме того, необходим эффективный контроль степени чистоты поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является известный способ определения работы выхода нетугоплавких материалов включающий из- 20 мерение автоэлектронного тока с игольча-. того эмиттера при различных значениях потенциалз и последующий расчет по известной зависимости (2).

Однако при этом необходима тщательная очистка поверхности и создание условий сверхвысокого вакуума. Для нетугоплавких материалов, когда образуемые на поверхности эмиттера пленки соединений с адсорбированными атомами и молекулами имеют температуру плавления большую, чем температура плавлении материала самого эмиттера — образца, возможность эффективной термической очистки поверхности отсутствует, вследствие чм о невозможно определить истинное значение работы выхода нетугоплавкого материала.

Цель изобретения — определение истинного значения работы выхода нетугоплавких материалов.

Это достигается тем, что измеряют амплитуды низкочастотных флуктуаций автоэлектронного тока в цепи катода, соответствующие одним и тем же частяпам. ! остаточного раза при двух напряжениях, н рассчитывают работу выхода мате711G45 4

Радиус очищенной от пленки поверхности эмиттера 1"„-„(y /p )" 2 где с 1 — степень покрытия (точнее, кратная

F» толщина пленки) .

EcJ1H "I cI (Ц пд, TG эмиссиЯ c DRHщенной при ударе иона поверхности увеличит общий эмиссионный ток на величину де 04 и О -анодные напряжения, Ь J4 и 6. J2 — соответствующие им амплиту ды низкочастотных флуктуаций автоэлект ронного тока, о -средний радиус эммитера, Ъ -геометрический фактор, С- размерная константа.

1О

Способ осуществляется следующим образом.

В автоэлектронном микроскопе между эмиттером-игольчатым образцом из иссле15 дуемого материала и анодом — проводящим покрытием флуоресцируюшего экрана, прикладывается разность потенциалов, достаточную для создания автоэлектронного тока. Величина тока, согласно известному уравнени1о Фаулера-Нордгейма составляет: о 1 лл.

4,3 1,54 °

Ъ|2 Пью О где UcI — напряжение эмиттер — анод, Ь вЂ” геометрический фактор, R средний радиус эмиттера, 4, -работа выхода поверхности, а константы С1 и С2 равны соответственно 9,87 10 6и 6,8 10.

При работе с нетугоплавкими материалами, когда очистить поверхность образца прогревом не удается и она покрыта слоем адсорбата(например, остаточных га35 зов), значение Ч пл отлично от истинного значения 1 о чистой поверхности, а метод Фаулера-Нордгейма дает значение работы выхода именно

ИстипноQ значение p860 1 bI BbIxoIIB Мс 4 в указаппых условиях, может бь1ть опре. делено путем измерения в цени эмиттера низкочастотных флуктуаций автоэлектронного тока. Их возникновение обусловлено следующими эффектами. Эмпттпруемые образцом электроны, ускоряясь к аноду ионизируют атомы и молекулы остаточного газа, образованные ионы ускоряются по направлению к змиттеру и бомбардируют его поверхность. Прн этом некоторая доля их энергии Я. передается пленке и идет на десорбцию атомов. Если fñ средняя энергия десорбций атома, то число испаренных И- зарядным ионом адатомов 3 1о 116

55 с где 6 — заряд электрона. c« IIIIый объем „вЂ” N 4. (3 Я Г (Р, — сроднил радиус адатома.

eXII С риала Ч о по формуле:

О,И (Еп д„- п 1

Ч = („- М ь% ®„- „ 5@ д

J =ф— „— eIIP С

Здесь Ь о — ток с чистой поверхности эмиттера плошади 1Г Г„-, а А JII< — ток с той же плошади для пленки. где константа C y равна

-6

10 ье.

Аналогично

А3 =с

Uo Yn9

Ь „.=С вЂ”, ехр

О тига

С5 р2Ц У < P С

Поскольку очищенная ионом поверхность змиттера "зарастает, за счет адсорбции остаточных газов и поверхностной диффузии — на apeMeIIIIoA зависимости автозлектронного тока удар единичного иона регистрируется как "пик"— низкочастотцая фпуктуация. Амплитуда пика Ь3 зависит при постоянном от заряда бомбардируюшего иона и массы иона. В результате, при данном парциальном составе остаточного газа па временной зависимости автозлектронного тока наблюдаются (регистрируются) низкочастотные флуктуации, частота которых пропорциональна общему давлению в автозлектронном микроскопе.

Измеряя величины и З4 и д З2 для двух значений напряжений змиттер — анод

0 и Q истинное значение работы выхода чисто и поверхности Чо рассчитывают из отношения I5,34 / a 32, не зависящего от выбора значений, гс, и Е

Предварительно определяют парциальный состав и парциальное давленис остаточного газа и по расчетной частоте ударов тех или иных ионов выявляют на временных зависимостях автозлектронного тока флуктуации, соответствующие ударам иоЧ =

В g(lhh 3 -,") ) 2(/

g .О о(и0„-бпО )p% (0 -ц 1

5 711645 6 нов одного и того же газа (одной и той Ф о р м у л а н з о б р е т е н и я же компоненты) .

Учитывая экспоненциальный характер Способ определения работы выхода зависимости величины автоэлектронного нетугоплавких материалов, включающий тока от значения работы выхода Ч эм- 5 измерение автоэлектронного тока с игольмитера, с достаточным основанием можно чатого эмиттера, о т л и ч а ю щ и йположить h J = Ьдо, и с я тем, что, с целью определения истинного значения работы выхода, измеряют амплитуды низкочастотных флуктуа1О ций автоэлектронного тока в цепи катода, соответствующие одним и тем же частицам остаточного газа при двух напряжениях, и рассчитывают работу выхода маЗначение среднего радиуса кривизны, по- териала по формуле: верхности эмиттера % с может быть определено либо из данных автоионноU О (had-EhÜJ ) микроскопических исследований, либо с С(6ИU-- hu )Р% (О -0) помощью электронного микроскопа.

2. о Я водить измерения величины истинного значения работы выхода чистой поверхлитуды низкочастотных ности материалов при вакууме порядка флуктуаций автоэлектрон-7 ного тока, 10 мм рт. ст. с загрязненной адсор-. бированными остаточными газами поверхgð — средний адиус эмиттера, ности. Это особенно важно при проведер ф р — геометрический актор, размерная константа. нии высокотемпературных измерений, на- Источники информации, пример, при изучении эмиссионных свойств принятые во внимание при экспертизе различных кристаллографических модифи- 1.Есауле- .н. "ТИе ana5ysjs of. рЬо окаций нетугоплавких материалов, пос- . e(,eclat.3с, ЕиМ 1чАч огсбеои metal.5

30 кольку при повышенных температурах ат, чсг ооь 1е,треt.abut es, pbss. å ., имеет место заметное газовыделение из п, gg p gg образца. Кроме того, отпадает необходи- Z.pvz. pgt. р ц <>,д е1 мость тщательного контроля чистоты по- гоП С,ЫьМап щ kt1tGhsl, QEectt ic верхности, существенная и для известных 6Е Й6, Р"оо Ко -5oc,)928,÷î(.A)10,ð.)73 спо собов. (прототип ) .

Составитель Г. Кудипцева редактор А Виноградов Техред Л. Ллферова Корректор О. Ковинская

Заказ 9023/40 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЗОЗ5, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4