Способ определения времени жизни адсорбированных частиц на поверхности твердого тела

ССЮОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 G 01 N 13/00

1

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 38604 7 7/24-25 (22) 22.02.85 (46) 23.10.86. Бюл. Ф 39 (71) Специализированное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института электроники им. У.А.Арифова и Институт электроники им. У.А.Арифова (72) Э.Г. Назаров и Г.Т;Рахманов (53) 537.58:541.183.23(088.8) (56) Назаров Э.Г., Расулов У.Х., Зандберг Э.Я. Нестационарные процессы поверхностной ионизации частиц на эмиссионно-неоднородных поверхностях. I. Метод модуляции напряжения.

ЖТФ, 1980, 50, с. 1752-1762.

Зандберг Э.Я., Назаров Э.Г., Расулов У.Х. Нестационарные процессы поверхностной ионизации частиц на эмиссионно неоднородных поверхностях. ,II. Метод модуляции потока, ЖТФ, 1981, 51, с. 123-129.

„SU„„1265547 А 1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ АДСОРБИРОВАННЫХ ЧАСТИЦ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА (5 7) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для изучения процессов взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела, а также для контроля поверхности твердых тел. Целью изобретения является повышение экспрессности и снижение трудоемкости исследований. Согласно способу на исследуемую поверхность направляют модулированный поток частиц, причем модуляцию потока осуществляют с периодом i c меньшим, чем время полной релаксации поверхностной концентрации иониэирующихся на поверхности частиц, и с пе-ременной скважностью модуляции. Время С жизни частиц на поверхности определяют по соотношению минимального и .максимального значений ионного тока десорбирующихся частиц в одном периоде модуляции при разных скважностях. 1 ил.

1 12655

Изобретение относится к контроль - но-измерительной технике, а именно к способам изучения свойств поверхности твердых тел, и может быть использовано для изучения гетерогенных процессов на поверхности твердого тела путем определения характеристик взаимодействия частиц с твердым телом, в частности времени жизни частиц на поверхности при разных темпе- 10 ратурах и других производных от него кинетических характеристик термодесорбции..

Целью изобретения является повышение экспрессности и упрощение способа 15 путем исключения необходимости регист-,,рации и обработки всей временной зависимости тока ионов.

На чертеже схематично приведены кривые зависимости ионного"тока де- 20 сорбирующихся частиц от времени: кривая 1 — зависимость ионного тока от времени при модулировании потока поступающих на поверхность частиц с периодом модуляции Т большим, 25 чем время полной -релаксации поверхностной концентрации, или, то же самое, время полной релаксации тока .ионов; кривые 2 и 3 — зависимости ионного тока от времени при модулирова- 50 нии потока с периодом Т, недостаточным для полной релаксации поверхностной концентрации ионизирующихся частиц, со скважностью (=Т-, где н время поступления потока, кри- 35 вая 2 — для малой скважности, t, Т кривая 3 — для большой скважности, c(T.

Суть изобретения заключается в следующем. 40

Если поступающий на поверхность поток частиц модулировать таким образом, чтобы период Т.модуляция был меньше, чем время релаксации поверхностной концентрации ионизирующихся частиц, а именно, чтобы время t„. поступления потока было недостаточным для установления равновесного покрытия, а время Т =Т-t„ çàïèðàíèÿ пото.ка недостаточным для полной десорбции 50 частиц, адсорбированных в предыдущий полупериод, то поверхностная концентрация адсорбированных частиц и соответственно ионный ток десорбирующнхся частиц будут промодулированы 55 с той же частотой модуляции, при этом они от периода к периоду будут возрастать. Процесс роста будет про47 2 должаться до тех пор пока не установится некий квазистационарный ток, колеблющийся от . до макс и зависящий от времени жизни иони1 зирующихся частиц, частоты F=T и скважности модуляции =-- (кривые 2 и 3). установлено, что эти величины связаны следующим соотношением

7 -- - - ° . (1)

F, 4 1п- .вМ мик где (— скважность модуляции;

F — частота модуляции; макЬ вЂ” максимальное и минимальное значение ионного тока соответственно в одном периоде модуляции.

Следовательно, определяя по осциллограммам значения i„ и 1,„„ для определенной частоты и скважности модуляции, можно рассчитывать значение .времени жизни ионизирующихся частиц на поверхности.

Процесс экспериментального определения времени жизни предлагаемым способом включает в себя следующую последовательность операций. На разогретую ионизирующую поверхность в вакууме направляют модулированный

С произвольной скважностью поток исследуемых частиц. Десорбирующиеся ионы, попадая на коллектор, создают импульсь1 ионного тока, которые после усиления визуализируются на экране осциллографа„ у которого предварительно определено положение нулевой линии. Подбирают необходимую частоту модуляции Р, обычно начинают с малых частот (О, 1-1 Гц), затем увеличивают F до тех пор, пока значение i не станет больше нуля. Снимают значения х и 1 „ и по формуле (1) рассчитывают величину Т . Изменяя скважность модуляции В, определяют для разных участков зависимости i(t) .

Если значение одинаково при разных, это свидетельствует об экспоненциальном характере зависимости

1(С). Если зависит от скважности модуляции, то полученные времена жиз- . ни характеризуют разные адсорбционные состояния ионизирующих частиц на поверхности твердого тела.

Пример. Исследуют ионизацию молекул CsC1 на тестурированной вольфрамовой ленте.

265547

Формула изобретения

Составитель А.Кощеев

Ь.

;Редактор В.Иванова Техред M.Õîäàíè÷ Корректор В.Синицкая

Заказ 565 1/35 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 1

На поверхность вольфрамовой ленты направляют модулированный поток мо1 лекул CsC1 и регистрируют ионы Cs образующиеся при диссоциации молекул СвС1 на поверхности вольфрама.

Импульсы ионного тока, соответстФ вующие десорбирующимся потокам Сз усиливаются при помощи электрометрического усилителя У5-9 и регистрируются на экране осциллографа.

Для температуры поверхности

1200 С было получено по известному способу время жизни i 0,00718 с.

По предлагаемому способу при скважности модуляции =2 и частоты =

4 Гц было получено 1 „ „ — 34 деления; i — 6 делений. Соответственно из формулы (1) получено =

0,00722 с. При других значениях скважности без изменения частоты получены те же значения времени жизни.

Значения, полученные сравниваемыми способами, совпадают с точностью 1Ж, тогда как время определения сокраща4 ется в 10-15 раэ эа счет устранения необходимости регистрации и обработки формы импульсов ионного тока.

Ф

Способ определения времени жизни ,адсорбированных частиц на поверхности твердого тела, заключающийся в воздействии импульсно-модулированного потока частиц на поверхность .Фтвердого тела, регистрации временной зависимости тока ионов, десорбирующихся с поверхности, и расчете времени жизни по этой зависимости, отличающийся тем, что, с целью повьппения экспрессности и упрощения способа, период модуляции устанавливают меньшим, чем время пол о ной релаксации тока ионов, десорбирующихся с поверхности, а иэ временной зависимости тока ионов находят максимальное и минимальное значения тока ионов, по отношению которых. д расчитывают время жизни.