Словарь и короткий справочник физической терминологии (стр. 23 )

• Б е л о в Н. В., Структура ионных крис­таллов и металлических фаз, М., 1947. См. также лит. при ст. Кристаллохимия.

.

ИОННЫЕ ПРИБОРЫ, газоразрядные приборы, действие к-рых основано на использовании разл. видов электри­ческих разрядов в газе или в парах ме­талла. Св-ва И. п. определяются электрич. полем между электродами и вз-ствием электронного потока с газовой средой. При движении от катода в аноду эл-ны, соударяясь с атомами и молекулами газа, производят иони­зацию. Для управления моментом возникновения разряда в И. п. приме­няют дополнит. электроды. В И. п. можно получить очень большой ток при небольшом анодном напряжении благодаря компенсации объёмного электронного заряда ионами. п. основана на использовании отд. св-в того или иного вида разряда, гл. обр. тлеющего разряда с холодным ка­тодом (декатроны и др.), дугового разряда (газотроны, тиратроны, ртут­ные вентили), искрового разряда (ис­кровые разрядники, тригатроны, ста­билитроны и др.), коронного разряда. Отд. группу И. п. составляют газо­разрядные источники света, в т. ч. газовые лазеры. Существует группа И. п. (фазовращатели, разрядники и др.), основанная на вз-ствии СВЧ поля и ионизиров. области газа.

• , Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; , Ионные приборы, М., 1972.

ИОННЫЕ ПУЧКИ, направленные по­токи ионов, имеющие определ. форму. п. имеют малые попереч­ные размеры по сравнению с длиной. И. п. впервые наблюдал нем. физик Э. Гольдштейн (1886) в опытах с газо­разрядной трубкой, в катоде к-рой были проделаны отверстия. Ускорен­ные в межэлектродном пр-ве ионы проходили через эти отверстия, созда­вая за катодом по ходу образованных ими пучков слабое свечение (т. н. каналовые лучи).

И. п. используются в разл. физ. экспериментах и в технике. При про­хождении И. п. через газы они рас­сеиваются вследствие столкновений (см. Столкновения атомные) ионов с атомами газа. Чтобы уменьшить этот эффект, И. п. получают в условиях достаточно высокого вакуума. Опре­деление параметров ионного пучка в разл. его сечениях значительно облег­чается путём использования Лиувилля теоремы (см. Электронные пучки).

Для образования И. п. необходимо получить достаточное кол-во ионов, ускорить их и соответствующим обра­зом направить их движение. В ионных источниках ионы получают путём ио­низации атомов и молекул электрон­ным ударом (см. Ионизация), поверх­ностной ионизации, фотоионизации, автоионизации и т. п. Мощным источ­ником ионов явл. электрич. разряд в вакууме (низковольтный ду­говой разряд, высокочастотный разряд). Ускорение и формирование ионов в лучок производится системой ионных линз (см. Электронные линзы). При большой интенсивности И. п. для предотвращения их расширения, свя­занного с образованием объёмного заряда, применяются ионные линзы спец. конструкций. В части И. п., на­ходящейся вне зоны воздействия элек­трич. полей, при определ. условиях может наступить компенсация поло­жительного объёмного заряда ионов

231

отрицат. зарядами вторичных эл-нов разл. происхождения.

Воздействуя электрич. и магн. поля­ми на И. п., можно определить массу и энергию ионов (см. Масс-спектро­метр), ускорить их до высоких и сверхвысоких энергий (см. Ускори­тели заряженных частиц), сепариро­вать их по массе (см. Изотопов разде­ление) и т. п. И. п. используются так­же для получения увеличенных изоб­ражений микрообъектов (см. Ионный проектор, Ионный микроскоп), т. к. при этом дифракц. явления, ограни­чивающие разрешение, играют зна­чительно меньшую роль, чем при ис­пользовании электронных пучков, что связано с большой массой ионов и соответственно уменьшенной дли­ной волн де Бройля для них.

• , С у ш к о в А. Д., Интенсивные электронные и ионные пучки, Л., 1972; Л о у с о н Дж., Физика пучков заряженных частиц, пер. с англ., М., 1980. См. также лит. при ст. Ионный источник, Масс-спектрометр.

, ,

ИОННЫЙ ИСТОЧНИК, устройство для получения в вакууме направлен­ных ионных потоков (пучков). И. и.— важная часть ускорителей заряж. ч-ц, масс-спектрометров, ионных микро­скопов, установок для термояд. синте­за и разделения изотопов и мн. др. устройств. В И. и. используются: ионизация атомов электронным ударом, поверхностная ионизация, ионизация в газовом разряде и др. (см. Ионная эмиссия). Наибольшее распростране­ние получили плазменные И. и., со­здающие интенсивный пучок ионов с заданными массой, зарядом, энерги­ей, током при мин. расходе рабочего в-ва и потреблении энергии, высоких стабильности и долговечности.

И. и. с высокой плотностью ионного тока явл. дуоплазмотрон, в к-ром плазма подвергается сперва «геом.» сжатию, а затем сжатию неод­нородным магн. полем. Распростране­ны И. и., в к-рых эл-ны, ионизирую­щие газ, осциллируют вдоль линий магн. поля между катодом и отража­телем. Ионы извлекаются через от­верстие в отражателе либо через щель в анодном цилиндре (поперёк магн. поля). Интенсивные импульсные пуч­ки отрицат. ионов получаются в поверхностно-плазменных И. и., где покрытый Cs электрод бом­бардируется потоком положит. ионов водорода, к-рые при этом преобразу­ются в отрицат. ионы. В инжекторах быстрых нейтр. ч-ц используются мощ­ные дуговые И. и. без магн. поля, позволяющие получать ионные пучки с током в десятки А. Импульсным сильноточным И. и. является спец. отражат. диод, состоящий из двух катодов и находящегося между ними тонкоплёночного анода, на к-рый по­даётся короткий импульс высокого напряжения. Образующиеся эл-ны

многократно пронизывают анод и ос­циллируют между катодами, испаряя и ионизируя в-во анода. Нейтрализуя объёмный заряд ионов, можно полу­чить ионные потоки с высокой плот­ностью и общим током порядка сотен кА. Иногда роль одного из катодов играет т. н. виртуальный катод. Осо­бенностью И. и. многоразрядных ионов явл. длит. удержание ионов в объёме, пронизываемом электронным пото­ком с большими энергией и плотно­стью. Плазма, образующаяся при облу­чении тв. тела лазерным излучением, также явл. эфф. источником много­зарядных ионов.

• , Физика и техника плазменных источников ионов, М., 1972; , Инжекторы быстрых атомов водорода, М., 1981.

.

ИОННЫЙ МИКРОСКОП, электронно-оптич. прибор, в к-ром для получения изображений применяется ионный пу­чок, создаваемый термоионным или газоразрядным ионным источником. По принципу действия И. м. анало­гичен электронному микроскопу. Про­ходя через объект и испытывая в раз­личных его участках рассеяние и по­глощение, ионный пучок фокусиру­ется системой электростатич. или магн. линз и создаёт на экране или фотослое увеличенное изображение объекта.

Работы по усовершенствованию И. м. стимулируются тем, что он обладает более высокой разрешающей способ­ностью по сравнению с электронным микроскопом. Длина волны де Бройля для ионов в √M/m раз меньше, чем для эл-нов (m — масса эл-нов, М — масса ионов) при одинаковом ускоря­ющем напряжении, вследствие чего в И. м. очень малы эффекты искажения, обусловленные дифракцией, к-рые ограничивают в электронном микро­скопе его разрешающую способность. Другие преимущества И. м.—меньшее влияние изменения массы ионов при больших ускоряющих напряжениях и лучшая контрастность изображения. Напр., контрастность изображения органич. плёнок толщиной в 50 А, вы­званная рассеянием ионов, в неск. раз превышает контрастность, вызван­ную рассеянием эл-нов.

К недостаткам И. м. относятся: за­метная потеря энергии ионов даже при прохождении их через очень тонкие объекты, что приводит к раз­рушению объектов; большая хроматич. аберрация; разрушение люмино­фора экрана ионами и слабое фотогр. действие ионов. Эти недостатки при­вели к тому, что, несмотря на пере­численные выше преимущества, И. м., по сравнению с электронным, не имеет пока широкого применения. Более эф­фективен И. м. без линз — ионный проектор.

ИОННЫЙ ПРОЕКТОР (полевой ионный микроскоп, автоионный микро­скоп), безлинзовый ионно-оптич. при­бор для получения увеличенного в неск. млн. раз изображения поверх­ности тв. тела. С помощью И. п. можно различать детали поверхности, разделённые расстояниями порядка 2—3 Е, что даёт возможность наблю­дать расположение отд. атомов в крист. решётке. И. п. был изобретён в 1951 (Е. W. Miiller, США), к-рый ранее создал электрон­ный проектор.

Принципиальная схема И. н. показа­на на рис. 1. Положит. электродом и одновременно исследуемым объектом, увеличенная поверх­ность к-рого изо­бражается на экра­не, служит остриё тонкой проводящей иглы. Атомы (или молекулы) газа, за­полняющего внутр. объём прибора, ионизуются в сильном электрич. поле вблизи поверхно­сти острия, отдавая ему свои эл-ны.

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

Возникшие положит. ионы приобре­тают под действием поля радиальное ускорение, устремляются к флуоре­сцирующему экрану (потенциал к-рого отрицателен) и бомбардируют его. Свечение каждого элемента экрана пропорц. плотности приходящего на него ионного тока. Поэтому распреде­ление свечения на экране воспроизво­дит (в увеличенном масштабе) рас­пределение плотности возникновения ионов вблизи острия, отражающее структуру поверхности объекта. Мас­штаб увеличения m примерно равен отношению радиуса экрана R к ра­диусу кривизны острия r, т. е. m=R/r.