Povrchová ionizace

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 20. května 2019; kontroly vyžadují 5 úprav .

Ionizace povrchu je metoda analýzy.

V hmotnostní spektroskopii se využívá metoda povrchové ionizace nebo tepelné ionizace molekul a atomů. Proud kladně nabitých iontů během povrchové ionizace lze určit podle Saha-Langmuirova vzorce: $I$

{I}_{i}={\frac {e\nu \gamma _{i}S}{1+A^{-1}\exp(e(V-\phi -(eE)^{ 1/2})/kT)}}

kde je náboj elektronu, je tok částic k povrchu (atomů, shluků nebo molekul), je individuální koeficient pro i-té desorpční částice, v závislosti na konkrétním interagujícím páru adsorbované částice emitoru, odrážející účinnost jejich vzniku a desorpce, je pracovní funkce, – plocha emitující plochy, je poměr celkových statistických součtů pro nabitou a neutrální i-tou částici, je Boltzmannova konstanta, je teplota emitoru, je síla elektrického pole na zářiči. Velikost iontového proudu a pozorované hmotnostní spektrum závisí jak na vlastnostech ionizovatelné sloučeniny, tak na vlastnostech povrchu. $E$ $\nu$ $\gamma _{{i}}$ $\phi$ $S$ $A$ $k$ $T$ $E$

Ve většině hmotnostních spektrometrů není elektrické pole přitahující ionty větší než 10 4 V/cm, a pak lze tento termín zanedbat: $eE$

${I}_{i}={\frac {e\nu \gamma _{i}S}{(1+A^{-1}\exp(e(V-\phi )/kT)/ A)}}$

Pro proud záporně nabitých částic můžeme psát

${I}_{i}={\frac {e\nu \gamma _{i}S}{1+A^{-1}\exp(e(\phi -\chi )/kT)) }}$

kde je elektronová afinita. V závislosti na znaménku aplikovaného elektrického pole přitahujícího ionty jsou registrovány buď kladně nabité ionty, nebo záporně nabité ionty. $\chi$

Z tohoto vzorce vyplývá, že lze rozlišit dva případy povrchové ionizace:

Snadná ionizace při hodnotě

$e(\phi -V)\gg kT$

$e(\chi -\phi )\gg kT$

pak je každá částice dopadající na povrch ionizována.

2. Obtížná ionizace při

$e(V-\phi )\gg kT$

$e(\phi -\chi )\gg kT$

pak lze jednotu ve jmenovateli zanedbat a pozorovat exponenciální závislost proudu iontů na teplotě:

${\displaystyle {I}_{i}=e\nu \gamma _{i}SAe^{(e(\phi -V)/kT)))$

${\displaystyle {I}_{i}=e\nu \gamma _{i}SAe^{(e(\chi -\phi )/kT)))$

Teplota, při které je pozorována povrchová ionizace atomů a molekul, je obvykle více než 700 K.

Jako iontový emitor se používají žáruvzdorné prvky jako wolfram, molybden nebo jejich oxidy. Pracovní funkce emitoru se pohybuje od 4,5 eV pro wolframovou pásku do 5,8 eV pro iridiovou pásku. U zářiče z oxidu wolframu je dosaženo maximální hodnoty pracovní funkce 6,7 eV. Takové hodnoty pracovní funkce emitoru omezují ionizaci atomů a molekul: je obtížné detekovat částice s ionizačním potenciálem vyšším než 9,0 eV.

Literatura

Zandberg E. Ya., Ionov N. I., Surface ionization , M., 1969;
Zandberg E. Ya., Ionov N. I., Metody fyzikálního a chemického výzkumu založeného na fenoménu povrchové ionizace , in: Problémy moderní fyziky. Ke 100. výročí narození A.F.Ioffe, L., 1980;
Zandberg E. Ya., Rasulev U. Kh., Povrchová ionizace organických sloučenin , "Advances in Chemistry", 1982, v. 51, c. 9;
Zandberg E. Ya., Nazarov E. G., Rasulev U. Kh., Využití nestacionárních procesů povrchové ionizace při studiu interakce částic s povrchem pevného tělesa "Izvestiya AN SSSR, ser. fiz." , 1985, v. 49, v. 9, str. 1666.