Полевая ионная эмиссия (ПИЭ)

Явление ПИЭ рассматривается как совокупность явлений десорбции (и(или) испарения) полем с последующей полевой ионизацией.

Десорбция полем - удаление адсорбированных на поверхности твердого тела атомов или молекул сильным электрическим полем (напряженностью Е ~ 10⁷—10^х В/см). Это явление наблюдается в широком интервале температур, в том числе при сколь угодно низких. Удаление сильным полем собственных атомов поверхности твердого тела называется испарением полем. Наиболее полно данный вид десорбции изучен с металлических подложек в поле, ускоряющем положительные ионы. Десорбцию и испарение полем можно рассматривать как термическое испарение атомов, преодолевающих потенциальный барьер, сниженный сильным электрическим полем. Таким образом, ПИЭ можно рассматривать и как поверхностную ионизацию атомов при десорбции и испарении полем.

Для частиц с относительно низкой энергией ионизации и для не слишком низких температур теория удовлетворительно определяет кратность заряда ионов и объясняет наблюдаемую связь между десорбирующим полем Е и температурой Т для одной и той же скорости десорбции:

где п - кратность ионизации; е - заряд электрона; Л - теплота сублимации адсорбированного вещества; /„ - полная энергия «-кратной ионизации удаляемой частицы; Ф - работа выхода поверхности; г₀ - период колебания частицы в потенциальной яме; г - среднее время преодоления частицей энергетического барьера высотой

Для больших энергий ионизации и для низких температур, когда термическое возбуждение не обеспечивает преодоления барьера, привлекаются представления о туннельном «просачивании» ионов через барьер (туннельный эффект). При этом учитываются проникновение поля в проводник и поляризуемость поверхностных атомов. Явление десорбции полем позволяет определить энергию связи адсорбированных частиц с матрицей. Эго явление также используется для холодной очистки образцов (острий) в полевой эмиссионной микроскопии как один из методов получения интенсивных ионных пучков в ионных источниках.