Физический энциклопедический словарь - автоионизация (полеваяионизация)

Вероятность W(V,ξ) туннелирования эл-на сквозь потенц. барьер определяется ф-лой:

где V(x)=V0(x)+eEx и ξ — соотв. потенциальная и полная энергия эл-на, т — его масса. Вероятность W(V, ξ) туннелирования резко увеличивается при уменьшении площади барьера над прямой x1x2. Это происходит при увеличении напряжённости поля E или при повышении энергии ξ эл-на в атоме к.-л. др. способами (напр., при туннелировании эл-нов с возбуждённых уровней). Так, вероятность А. атома водорода из осн. состояния достигает заметной величины лишь при .Е~10⁸ В/см, а из возбуждённых состояний — уже при Е~10⁶ В/см. Экспериментально впервые обнаружена именно А. возбуждённых атомов: в спектре испускания атомов водорода, находящихся во

внеш. электрич. поле напряжённостью ~10⁶ В/см, было обнаружено падение интенсивности линий, связанных с квант. переходами эл-нов из наиболее высоких возбуждённых состояний в основное. Явление было объяснено тем, что А. возбуждённых атомов становится более вероятным процессом, чем их излучат, переход в осн. состояние, и свечение этих линий затухает.

Наиболее полно исследована А. вблизи поверхности металла, т. к. она используется в автоионном микроскопе для получения увеличенного изображения поверхности (см. Ионный проектор).

Вероятность А. у поверхности металла оказывается значительно большей, чем в свободном пр-ве при той же напряжённости поля, что обусловлено действием сил «изображения», снижающих потенц. барьер (см. Шоттки эффект). Однако А. возможна лишь в том случае, когда расстояние атома от поверхности превышает нек-рое критич. расстояние xкр. Это связано с тем, что при обычных темп-pax для осуществления туннельного перехода эл-на в металл необходимо, чтобы осн. уровень энергии эл-на в атоме был поднят электрич. полем хотя бы до уровня Ферми (см. Ферми энергия) в металле (рис. 2).

Если атом приблизится к поверхности на x<xкр, то уровень энергии эл-на в атоме окажется ниже уровня Ферми в металле и W резко уменьшится. С другой стороны, удаление атома от поверхности металла

8

при x>xкр также приводит к резкому уменьшению W. Поэтому А. практически имеет место в пределах нек-рой зоны вблизи хкр. В рабочем режиме автоионного микроскопа полуширина этой зоны составляет 0,2—0,4 Å.

Явление А. используется также при создании ионных источников для масс-спектрометров. Достоинством таких источников явл. отсутствие в них накалённых электродов, а также то, что в них удаётся избежать диссоциации анализируемых молекул. Кроме того, с помощью таких ионных источников можно наблюдать специфические хим. реакции, происходящие лишь в сильных электрич. полях.

•Мюллер Э. В., Тьен Тцоу Цонг, Полевая ионная микроскопия, полевая ионизация и полевое испарение, пер. с англ., М., 1980; Физические основы полевой масс-спектрометрии, под ред. Э. Н. Короля, К., 1978.

А. Г. Наумовец.