Вероятность полевой ионизации (см. Автоионизация) газа в электрич. поле оказывается значительной, если на расстояниях порядка размеров атома (молекулы) газа создаётся падение потенциала порядка ионизационного потенциала этой ч-цы. Это значит, что напряжённость поля должна достигать ~(2—6)*108 В/см, т. е. (2—6) В/Е. Столь сильное поле можно создать у поверхности острия (на расстоянии 5—10 Е от неё) при достаточно малом радиусе кривизны поверхности — от 100 до 1000 А. Именно поэтому (наряду со стремлением к большим увеличениям) образец в И. п. изготовляют в виде тонкого острия.
Вблизи острия электрич. поле неоднородно — над ступеньками крист. решётки или над отдельными выступающими атомами его локальная напряжённость увеличивается: на таких участках вероятность полевой ионизации выше и кол-во ионов, образующихся в ед. времени, больше. На экране эти участки отображаются в виде ярких точек. Иными словами, образование контрастного изображения поверхности определяется на-
232
личием у неё локального микрорельефа. Другим фактором, влияющим на контраст, явл. электронная природа атома; так, напр., в сплаве Со и Pt более электроотрицательные атомы Pt отображаются как яркие точки, а находящиеся рядом атомы Со не видны. Ионный ток и, следовательно, яркость и контрастность изображения растут с повышением давления газа, к-рое в И. п., однако, обычно не превышает 10-3 мм рт. ст.
Разрешающая способность И. п. δ находится в обратной зависимости от тангенциальной составляющей скорости иона, т. е., чем меньше кинетич. энергия ч-цы, превращающейся в ион, тем выше б. Поэтому остриё И. п. обычно охлаждают (до 4—78 К). При этом увеличивается аккомодация ч-ц изображающего газа. В сильном электрич. поле атомы газа адсорбируются на участках с наибольшей локальной напряжённостью поля (т. н. полевая адсорбция). Их присутствие даёт возможность получать высокодеталированное изображение (рис. 2), т. к. полевая ионизация изображающих ч-ц облегчается при полевой адсорбции на уже ранее адсорбированных ч-цах.
Рис. 2. Изображения поверхности вольфрамового острия радиусом 950 Е при увеличении в 106 раз в электронном проекторе (о) и в гелиевом ионном проекторе (б) при темп-ре 22К. На первом изображении можно видеть только структуру крист. плоскостей, тогда как с помощью ионного проектора за счёт разрешения отд. атомов (светлые точки на кольцах) можно различить бисерно-цепочную структуру ступеней крист. решетки.
Чем выше потенциал ионизации ч-ц, тем большее разрешение они обеспечивают. (Лучшими изображающими газами явл. Не и Ne.) Однако при этом требуются более сильные электрич. поля, что ограничивает круг объектов И. п. из-за полевого испарения. Примесь к рабочему газу другого снижает величину изображающего поля за счёт понижения порогового поля полевой адсорбции. Часто в И. п. применяют внутренний микроканальный умножитель (МКУ), к-рый конвертирует ионный ток в электронный, многократно его усиливает и обеспечивает яркое изображение на экране. МКУ позволили использовать разнообразные рабочие газы, понижать их давление и тем самым значительно, расширили возможности И. п.
И. п. широко применяется для исследования ат. структуры поверхности металлов, сплавов и соединений. С его помощью определяются параметры поверхностной диффузии отд. атомов и их элем. ассоциатов, при этом выявляются механизмы перемещения, что недоступно др. методам. С помощью И. п. наблюдаются и изучаются двухмерные фазовые превращения; в ат. масштабе исследуются внутр. дефекты в металлах и сплавах (вакансии, атомы в междоузлиях, дислокации, дефекты упаковки и др.); исследуются потенциалы межат. вз-ствия, электронные св-ва элементарных поверхностных объектов. Исследования с использованием И. п. привели к радикальному пересмотру представлений о границах зёрен в поликристаллах.
п. с масс-спектрометром, регистрирующим отд. ионы, привело к изобретению ат. зонда, расширившего аналитич. возможности прибора.
• , Ц о н г Т. Т., Полевая ионная микроскопия, полевая ионизация и полевое испарение, пер. с англ., М., 1980; их же, Автоионная микроскопия, пер. с англ., М., 1972.
ИОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, люминесценция, возбуждаемая бомбардировкой ионами.
ИПСИЛОН-ЧАСТИЦЫ (r), тяжёлые мезоны с массой ≈9,4 ГэВ и св-вами, подобными св-вам мезонов со скрытым «очарованием». -ч. с массой ок. 9,4 ГэВ открыта в 1977. В кварковой модели адронов И.-ч. рассматривают как связанное состояние кварка и антикварка, ещё более тяжёлых, чем «очарованный» с-кварк. Новый кварк обозначают буквой b (от англ. beauty — красота, прелесть или от bottom — нижний); его электрич. заряд равен — 1/3е (где е — элементарный электрич. заряд). Т. о., символически: Y=(bb^). См. Элементарные частицы.
ИРИСОВАЯ ДИАФРАГМА, приспособление для регулирования освещённости изображения и изменения глубины резко изображаемого пр-ва (см. Глубина изображаемого пространства), применяемое в фотогр. объективе. И. д. состоит из заходящих друг за друга тонких непрозрачных серповидных пластинок, образующих прибл. круглое отверстие. Передвижением диафрагменного кольца объектива или связанного с ним рычага все пластинки одновременно поворачиваются, плавно изменяя отверстие объектива (его светосилу, см. Диафрагма в оптике).
ИРНШОУ ТЕОРЕМА, одна из осн. теорем электростатики, согласно к-рой система покоящихся точечных зарядов, находящихся на конечном расстоянии друг от друга, не может быть устойчивой. И. т. сформулирована англ. физиком и математиком С. Ирншоу (S. Earnshaw) в 19 в. и вытекает из утверждения, что потенц. энергия статич. системы зарядов не может иметь минимума. Наличие же минимума потенц. энергии явл. необходимым условием устойчивого равновесия системы. И. т. сыграла большую роль в развитии теории атома. Из неё следует, что атом не может быть построен из неподвижных зарядов, связанных между собой только электрич. силами, и должен представлять собой динамич. систему.
ИСКРОВАЯ КАМЕРА, прибор для наблюдения и регистрации следов (треков) ч-ц, основанный на возникновении искрового разряда в газе при попадании в него ч-цы. Используется для исследования ядерных реакций, в экспериментах на ускорителях и при исследовании космических лучей. Простейшая И. к.— два плоскопараллельных электрода, пространство между к-рыми заполнено газом (чаще Ne, Ar или их смесью). Площадь пластин от десятков см2 до неск м2. Одновременно с прохождением ч-цы или с нек-рым запозданием (~1 мкс) на электроды И. к. подаётся короткий (10—100 нс) импульс высокого напряжения. В рабочем объёме И. к. создаётся сильное электрич. поле (5— 20 кВ/см). Импульс подаётся по сигналу системы детекторов (сцинтилляционных счётчиков, черенковских счётчиков и т. п.), выделяющих исследуемое событие. Эл-ны, возникшие вдоль траектории ч-цы в процессе ионизации атомов газа, ускоряются полем, ионизуют (ударная ионизация) и возбуждают атомы газа. В результате на очень коротком пути образуются электронно-фотонные лавины, к-рые, в зависимости от амплитуды и длительности импульса, либо перерастают в видимый глазом искровой разряд, либо создают в газе локально светящиеся области небольшого объёма. к. обычно состоит из большого числа одинаковых искровых промежутков(~1см). Искровые разряды распространяются перпендикулярно электродам (рис. 1, а). Цепочка искр воспроизводит траек-
233
Рис. 1. Треки ч-ц в искровых камерах разных типов (эл-ны движутся противоположно направлению электрич. поля Е).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |
