Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект

Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект

В статье описана физическая природа зависимости вероятности ионизации распыл нных атомов от атомной и электронной структур металлической мишени, бомбардируемой ионами нейтральных газов (матричный эффект). Проведен систематический анализ литературных данных и результатов авторов данного обзора, получ...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Успехи физики металлов
Datum:2018
Hauptverfasser: Черепин, В.Т., Васильев, М.А., Сидоренко, С.И., Волошко, С.М., Круглов, И.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2018
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167918
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект / В.Т. Черепин, М.А. Васильев, С.И. Сидоренко, С.М. Волошко, И.А. Круглов // Progress in Physics of Metals. — 2018. — Vol. 19, No 4. — P. 418-441. — Bibliog.: 43 titles. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167918
record_format dspace
spelling Черепин, В.Т.
Васильев, М.А.
Сидоренко, С.И.
Волошко, С.М.
Круглов, И.А.
2020-04-15T19:37:49Z
2020-04-15T19:37:49Z
2018
Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект / В.Т. Черепин, М.А. Васильев, С.И. Сидоренко, С.М. Волошко, И.А. Круглов // Progress in Physics of Metals. — 2018. — Vol. 19, No 4. — P. 418-441. — Bibliog.: 43 titles. — рос.
1608-1021
DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.19.04.418
PACS numbers: 07.75.+h, 34.35.+a, 41.75.Ak, 61.80.Lj, 68.49.Sf, 79.20.Rf, 82.80.Ms
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167918
В статье описана физическая природа зависимости вероятности ионизации распыл нных атомов от атомной и электронной структур металлической мишени, бомбардируемой ионами нейтральных газов (матричный эффект). Проведен систематический анализ литературных данных и результатов авторов данного обзора, полученных при исследовании вторичной ионной эмиссии (ВИЭ) чистых металлов, разбавленных твердых растворов и концентрированных сплавов.
У статті описано фізичну природу залежности ймовірности йонізації розпорошених атомів від атомарної й електронної структур металевої мішені, бомбардовувано ї йонами нейтральних газів (матричний ефект). Проведено систематичну аналізу літературних даних і результатів авторів даного огляду, одержаних при дослідженні вторинної йонної емісії (ВЙЕ) чистих металів, розбавлених твердих розчинів і концентрованих стопів.
The paper is concerned with the description of the physical nature of the dependence of the sputtered-atoms’ ionization probability on the atomic and electronic structures of a metal target bombarded with ions of neutral gases (matrix effect). A systematic analysis of the literature data and results of authors of this review is carried studying the secondary ion emission (SIE) of pure metals, dilute solid solutions, and concentrated alloys.
ru
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Успехи физики металлов
Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
Вторинно-йонна емісія: матричний ефект
The Secondary-Ion Emission: Matrix Effect
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
spellingShingle Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
Черепин, В.Т.
Васильев, М.А.
Сидоренко, С.И.
Волошко, С.М.
Круглов, И.А.
title_short Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
title_full Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
title_fullStr Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
title_full_unstemmed Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
title_sort вторично-ионная эмиссия: матричный эффект
author Черепин, В.Т.
Васильев, М.А.
Сидоренко, С.И.
Волошко, С.М.
Круглов, И.А.
author_facet Черепин, В.Т.
Васильев, М.А.
Сидоренко, С.И.
Волошко, С.М.
Круглов, И.А.
publishDate 2018
language Russian
container_title Успехи физики металлов
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format Article
title_alt Вторинно-йонна емісія: матричний ефект
The Secondary-Ion Emission: Matrix Effect
description В статье описана физическая природа зависимости вероятности ионизации распыл нных атомов от атомной и электронной структур металлической мишени, бомбардируемой ионами нейтральных газов (матричный эффект). Проведен систематический анализ литературных данных и результатов авторов данного обзора, полученных при исследовании вторичной ионной эмиссии (ВИЭ) чистых металлов, разбавленных твердых растворов и концентрированных сплавов. У статті описано фізичну природу залежности ймовірности йонізації розпорошених атомів від атомарної й електронної структур металевої мішені, бомбардовувано ї йонами нейтральних газів (матричний ефект). Проведено систематичну аналізу літературних даних і результатів авторів даного огляду, одержаних при дослідженні вторинної йонної емісії (ВЙЕ) чистих металів, розбавлених твердих розчинів і концентрованих стопів. The paper is concerned with the description of the physical nature of the dependence of the sputtered-atoms’ ionization probability on the atomic and electronic structures of a metal target bombarded with ions of neutral gases (matrix effect). A systematic analysis of the literature data and results of authors of this review is carried studying the secondary ion emission (SIE) of pure metals, dilute solid solutions, and concentrated alloys.
issn 1608-1021
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167918
citation_txt Вторично-ионная эмиссия: матричный эффект / В.Т. Черепин, М.А. Васильев, С.И. Сидоренко, С.М. Волошко, И.А. Круглов // Progress in Physics of Metals. — 2018. — Vol. 19, No 4. — P. 418-441. — Bibliog.: 43 titles. — рос.
work_keys_str_mv AT čerepinvt vtoričnoionnaâémissiâmatričnyiéffekt
AT vasilʹevma vtoričnoionnaâémissiâmatričnyiéffekt
AT sidorenkosi vtoričnoionnaâémissiâmatričnyiéffekt
AT vološkosm vtoričnoionnaâémissiâmatričnyiéffekt
AT kruglovia vtoričnoionnaâémissiâmatričnyiéffekt
AT čerepinvt vtorinnoionnaemísíâmatričniiefekt
AT vasilʹevma vtorinnoionnaemísíâmatričniiefekt
AT sidorenkosi vtorinnoionnaemísíâmatričniiefekt
AT vološkosm vtorinnoionnaemísíâmatričniiefekt
AT kruglovia vtorinnoionnaemísíâmatričniiefekt
AT čerepinvt thesecondaryionemissionmatrixeffect
AT vasilʹevma thesecondaryionemissionmatrixeffect
AT sidorenkosi thesecondaryionemissionmatrixeffect
AT vološkosm thesecondaryionemissionmatrixeffect
AT kruglovia thesecondaryionemissionmatrixeffect
first_indexed 2025-11-26T23:51:59Z
last_indexed 2025-11-26T23:51:59Z
_version_ 1850784009508880384
fulltext 418 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 https://doi.org/10.15407/ufm.19.04.418 PACS numbers: 07.75.+h, 34.35.+a, 41.75.Ak, 61.80.Lj, 68.49.Sf, 79.20.Rf, 82.80.Ms В.Т. ЧЕРЕПИН 1 , М.А. ВАСИЛЬЕВ 1 , С.И. СИДОРЕНКО 2 , С.М. ВОЛОШКО 2 , И.А. КРУГЛОВ 2 1 Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36; 03142 Киев, Украина 2 Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37; 03056 Киев, Украина ВТОРИЧНО-ИОННАЯ ЭМИССИЯ: МАТРИЧНЫЙ ЭФФЕКТ Â ñòàòüå îïèñàíà ôèçè÷åñêàÿ ïðèðîäà çàâèñèìîñòè âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñ- ïûë¸ííûõ àòîìîâ îò àòîìíîé è ýëåêòðîííîé ñòðóêòóð ìåòàëëè÷åñêîé ìèøåíè, áîìáàðäèðóåìîé èîíàìè íåéòðàëüíûõ ãàçîâ (ìàòðè÷íûé ýôôåêò). Ïðîâåä¸í ñè- ñòåìàòè÷åñêèé àíàëèç ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ è ðåçóëüòàòîâ àâòîðîâ äàííîãî îá- çîðà, ïîëó÷åííûõ ïðè èññëåäîâàíèè âòîðè÷íîé èîííîé ýìèññèè (ÂÈÝ) ÷èñòûõ ìåòàëëîâ, ðàçáàâëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ è êîíöåíòðèðîâàííûõ ñïëàâîâ. Ïðàê- òè÷åñêàÿ âàæíîñòü òàêèõ èññëåäîâàíèé îáóñëîâëåíà òåì, ÷òî ÿâëåíèå ÂÈÝ ÿâëÿ- åòñÿ îñíîâîé óíèêàëüíîãî ìåòîäà õèìè÷åñêîãî, èçîòîïíîãî è ôèçèêî-õèìè÷åñêîãî àíàëèçà íå òîëüêî ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, íî òàêæå ïîëóïðîâîäíèêîâ è îð- ãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Óñòàíîâëåíà âûñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ÂÈÝ ê èçìåíåíèþ ñèë ìåæàòîìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è ïàðàìåòðîâ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû. Ñèñòå- ìàòè÷åñêèå äàííûå ïî «ýôôåêòó ìàòðèöû» â ýìèññèè âòîðè÷íûõ èîíîâ ìîãóò áûòü îñíîâîé ñîçäàíèÿ óíèêàëüíîãî êîëè÷åñòâåííîãî ìåòîäà îïðåäåëåíèÿ ýíåð- ãèè ñâÿçè ðàçëè÷íûõ àòîìîâ â ñîñòàâå ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ìàòåðèàëîâ. Keywords: ìåòàëëè÷åñêèå ñïëàâû, âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ, ìàññ-ñïåêòðîìåò- ðèÿ, õèìè÷åñêèé àíàëèç, èçîòîïû, ýíåðãèÿ ñâÿçè, ýëåêòðîííàÿ ñòðóêòóðà. Introduction ßâëåíèå âòîðè÷íîé èîííîé ýìèññèè (ÂÈÝ) çàêëþ÷àåòñÿ â âûáèâàíèè óñêîðåííûìè èîíàìè èîíèçèðîâàííûõ àòîìîâ ìàòåðèàëà ìèøåíè. Äàí íîå ÿâëåíèå ëåæèò â îñíîâå îäíîãî èç ñîâðåìåííûõ àíàëèòè÷åñ- êèõ ìåòîäîâ àíàëèçà ñîñòàâà è ôèçèêî-õèìè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõ- íîñòè òâ¸ðäûõ âåùåñòâ, ïîëó÷èâøåãî íàçâàíèå «Âòîðè÷íî-èîííàÿ ìàññ- ñïåêòðîìåòðèÿ (ÂÈÌÑ)». Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ÿâëåíèÿ ÂÈÝ è àíàëèòè- ÷åñêèå âîçìîæíîñòè ÂÈÌÑ äåòàëüíî îïèñàíû â ìîíîãðàôèÿõ [1–3]. UFM_4.indd 418 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 419 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò Ìåòîä ÂÈÌÑ îñíîâàí íà èçìåðåíèè õàðàêòåðèñòèê âòîðè÷íûõ èîíîâ ñîîòâåòñòâóþùèõ àòîìîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ìàòåðèàëà îáðàç- öà, áîìáàðäèðóåìîãî ïó÷êîì ïåðâè÷íûõ èîíîâ ñ ýíåðãèåé â 1–20 êýÂ. Ïåðâè÷íûé ïîëîæèòåëüíûé èîí ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ïîâåðõíîñòüþ òâ¸ðäîãî òåëà ìîæåò èñïûòàòü óïðóãîå èëè íåóïðóãîå ðàññåÿíèå, ïå- ðåçàðÿäèòüñÿ, àäñîðáèðîâàòüñÿ ëèáî ïðîíèêíóòü âãëóáü òâ¸ðäîãî òå- ëà.  ïîñëåäíåì ñëó÷àå â ðåçóëüòàòå ìíîãîêðàòíûõ ñîóäàðåíèé ñ àòî- ìàìè òâ¸ðäîãî òåëà (êàñêàä ñòîëêíîâåíèé) èîí òåðÿåò ýíåðãèþ, íåé- òðàëèçóåòñÿ è ìîæåò ëèáî èìïëàíòèðîâàòüñÿ â ðåø¸òêó, ëèáî â ðå- çóëüòàòå ðàññåÿíèÿ âûëåòåòü â âàêóóì. Ïðè ýòîì ÷àñòü àòîìîâ, íà- õîäÿùèõñÿ âáëèçè ïîâåðõíîñòè, ïîëó÷àåò ýíåðãèþ, ïðåâûøàþùóþ ýíåðãèþ ìåæàòîìíîé ñâÿçè â ðåø¸òêå, è ïðè äâèæåíèè â íàïðàâëå- íèè ê ïîâåðõíîñòè ìîæåò ïîêèíóòü å¸, ÷òî ïðèâîäèò ê êàòîäíîìó ðàñïûëåíèþ (ýìèññèè íåéòðàëüíûõ àòîìîâ) è ê ýìèññèè âòîðè÷íûõ ïîëîæèòåëüíûõ èëè îòðèöàòåëüíûõ èîíîâ. Ìåòîä ÂÈÌÑ ïåðâîíà÷àëüíî ðàçâèâàëñÿ ñ öåëüþ õèìè÷åñêîãî è èçîòîïíîãî àíàëèçà ïðèìåñíûõ àòîìîâ â ìåòàëëè÷åñêèõ è ïîëóïðîâî- äíèêîâûõ ìàòåðèàëàõ â äèàïàçîíå ìàññîâûõ ÷èñåë îò 1 äî >250. Âàæ- íåéøèì ïðåèìóùåñòâîì ÂÈÌÑ ÿâëÿåòñÿ ñî÷åòàíèå íèçêîãî ïðåäåëà îáíàðóæåíèÿ ïðèìåñåé, äîñòèãàþùåãî 1014 àò./ñì3, è ìàëîãî îáú¸ìà àíàëèçèðóåìîé ïðîáû (ëîêàëüíîñòü).  êà÷åñòâå ïåðâè÷íûõ èîíîâ èñïîëüçóþòñÿ îáû÷íî ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûå èîíû èíåðòíûõ ãà- çîâ ñ ýíåðãèåé 3–6 êýÂ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ìåòîä ÂÈÌÑ ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèì ñðåäñòâîì ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè î ñîñòàâå è ñòðóêòóðå ìåòàëëîâ, ïîëóïðîâîäíèêîâ, íåïðîâîäÿùèõ ìàòåðèàëîâ è äðóãèõ íå- îðãàíè÷åñêèõ è îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, à òàêæå óíèêàëüíûì ìåòîäîì èññëåäîâàíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ëåãèðóþùèõ àòîìîâ ïî òîëùèíå [4–16]. Íàèáîëåå âàæíûìè õàðàêòåðíûìè îñîáåííîñòÿìè ìåòîäà, êîòîðûå âûçûâàþò ïîâûøåííûé èíòåðåñ ê íåìó, ÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå: (1) ÷ðåçâû÷àéíî íèçêèé ïîðîã îáíàðóæåíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, îò 10−6 äî 10−9 àò.%; (2) èçìåðåíèå ïðîôèëåé êîíöåíòðàöèè ìàëûõ êî- ëè÷åñòâ ïðèìåñåé ñ ðàçðåøåíèåì ïî ãëóáèíå ëó÷øå 2 íì; (3) ðàçðå- øåíèå ïî ïîâåðõíîñòè ïîðÿäêà 1 ìêì; (4) âîçìîæíîñòü èçîòîïíîãî àíàëèçà; (5) àíàëèç ýëåìåíòîâ ñ ìàëûìè àòîìíûìè íîìåðàìè, íà÷è- íàÿ ñ âîäîðîäà; (6) âîçìîæíîñòü ïîñëîéíîãî àíàëèçà. Ñ äðóãîé ñòîðî- íû, äëÿ ýòîãî ìåòîäà, ðàâíî êàê è äëÿ äðóãèõ ìàññ-ñïåêòðîìåòðè÷åñêèõ ìåòîäîâ ýëåìåíòíîãî àíàëèçà, ãëàâíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷å- íèå íàä¸æíûõ êîëè÷åñòâåííûõ äàííûõ. Ýêñïå ðèìåíòû [1, 2] ïîêàçû- âàþò, ÷òî ìàññ-ñïåêòðû âòîðè÷íûõ èîíîâ íå âñåãäà ñîîòâåòñòâóåò ýëå- ìåíòíîìó ñîñòàâó ïðîáû. Ïðè÷èíîé ýòîãî ÿâëÿåòñÿ íåîäèíàêîâûé âûõîä âòîðè÷íûõ èîíîâ ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòîâ, ñâÿçàííûé ñ îñîáåí- íîñòÿìè àòîìèçàöèè è èîíèçàöèè, à èíîãäà è äèñêðèìèíàöèåé ïî ìàññå â ñèñòåìàõ ðàçäåëåíèÿ è ðåãèñòðàöèè èîíîâ (òàê íàçûâàåìûé «ìàòðè÷íûé ýôôåêò»). Äëÿ ó÷¸òà ýòîãî íåñîîòâåòñòâèÿ ïðåäëàãàåòñÿ UFM_4.indd 419 18.12.2018 9:02:52 420 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ èñïîëüçîâàòü êîýôôèöèåíòû îòíîñèòåëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè îïðå- äåëÿåìîãî ýëåìåíòà ïî îòíîøåíèþ ê âíóòðåííåìó ñòàíäàðòó, ÷òî ïî- çâîëÿåò ñíèçèòü ñèñòåìàòè÷åñêóþ ïîãðåøíîñòü â ñðåäíåì ïðèìåðíî íà 20%. Îäíàêî, èçãîòîâëåíèå ñòàíäàðòíûõ îáðàçöîâ ñ ó÷¸òîì æ¸ñò- êèõ òðåáîâàíèé äëÿ ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè âòîðè÷íûõ èîíîâ êðàéíå çà- òðóäíèòåëüíî, ïîýòîìó îïðåäåëåíèå îòíîñèòåëüíûõ âûõîäîâ âòîðè÷- íûõ èîíîâ ñ ïîìîùüþ òåîðåòè÷åñêèõ èëè ýìïèðè÷åñêèõ âûðàæåíèé âñå åù¸ îñòà¸òñÿ àêòóàëüíûì. Íèæå ðàññìàòðèâàþòñÿ ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ìàòðè÷íîãî ýô- ôåêòà äëÿ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ, ðàçáàâëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ ìåòàë- ëîâ è êîíöåíòðèðîâàííûõ ñïëàâîâ. Чистые металлы Îäíèì èç âàæíåéøèõ ïàðàìåòðîâ, õàðàêòåðèçóþùèõ ÿâëåíèå ÂÈÝ, ÿâëÿåòñÿ äèôôåðåíöèàëüíûé êîýôôèöèåíò Ki +. Âåëè÷èíà Ki + i-ãî õè- ìè÷åñêîãî ýëåìåíòà îïðåäåëÿåòñÿ êàê îòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòè ïî- ëîæèòåëüíîãî èîííîãî ïîòîêà âñåõ èçîòîïîâ äàííîãî ýëåìåíòà Ii + ê èíòåíñèâíîñòè ïåðâè÷íîãî èîííîãî ïó÷êà I0. Äëÿ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ Ki + íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ïî âåëè÷èíå ìåíüøå åäèíèöû. Âïåðâûå ýòîò ôàêò áûë óñòàíîâëåí ïðè èññëåäîâàíèè ÂÈÝ 26 ÷èñòûõ ìåòàëëîâ [17]. Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå Ki + (9,0 ⋅ 10−2) ïðèíàäëåæèò Al, à ìèíè- ìàëüíîå Au (1,5 ⋅ 10−2). Àáñîëþòíûå çíà÷åíèÿ Ki + ñóùåñòâåííî çàâè- ñÿò îò òàêèõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ïàðàìåòðîâ, êàê ïðèðîäà ïåðâè÷- íûõ èîíîâ, èõ ýíåðãèè è ïëîòíîñòè èîííîãî òîêà, óãëà ïàäåíèÿ ïåð- âè÷íîãî èîííîãî ïó÷êà, âàêóóìíûõ óñëîâèé, òèïà ìàññ-ñïåêòðîìåòðà è ÷èñòîòû èññëåäóåìîé ìèøåíè. Àíàëèç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëå- äîâàíèé ÂÈÝ, âûïîëíåííûõ ðàçëè÷íûìè àâòîðàìè [3], óêàçûâàåò íà ÷ðåçâû÷àéíî áîëüøîé ðàçáðîñ äàííûõ ïî êîýôôèöèåíòàì ÂÈÝ äëÿ îäíèõ è òåõ æå ýëåìåíòîâ. Òàê êàê íåïîñðåäñòâåííîå ñðàâíåíèå äàí- íûõ â ýòîì ñëó÷àå çàòðóäíèòåëüíî, õîðîøèì ïóò¸ì äëÿ ñðàâíåíèÿ Òàáëèöà 1. Îòíîñèòåëüíûå êîýôôèöèåíòû ÂÈÝ K+ iîòí Table 1. Relative coefficients of SIE K+ iîòí Ìåòàëë K+ iîòí Ìåòàëë K+ iîòí Ìåòàëë K+ iîòí Ìåòàëë K+ iîòí Mg 500 Mn 110 Fe 32 Pt 7 Sc 470 Ti 83 Rh 31 Pb 5 Tb 400 Be 67 Bi 27 Cu 4 Al 333 In 66 Ni 23 Ag 3 Nd 263 Co 62 Mo 22 Pd 3 Cd 212 Nb 51 La 17 Zn 3 Hf 167 Re 43 Zr 16 Sn 2 V 134 Cr 33 W 13 Au 1 UFM_4.indd 420 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 421 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò ÿâëÿåòñÿ ïîñòðîåíèå ðÿäîâ ñ âíóòðåííèì ýòàëîíîì, âûáðàííûì â ïðå äåëàõ ðÿäà èññëåäîâàííûõ ìåòàëëîâ.  òàáë. 1 ïðèâåäåíû îòíîñè- òåëüíûå êîýôôèöèåíòû ÂÈÝ Kiîòí + äëÿ 32 ÷èñòûõ ìåòàëëîâ, èññëåäî- âàííûõ íà îòå÷åñòâåííîì ìàññ-ñïåêòðîìåòðå ÌÑ7201Ì (Èíñòèòóò ìåòàëëîôèçèêè èì. Ã.Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðàèíû). Ýòè äàííûå ïîëó- ÷å íû äëÿ ïåðâè÷íûõ èîíîâ Ar+ ñ ýíåðãèåé 6 êý è ïëîòíîñòüþ òîêà 1,5 ìÀ ñì−2.  äàííîì ñëó÷àå, âíóòðåííèì ýòàëîíîì âûáðàíî çîëîòî, äëÿ êîòîðîãî Ki + = 1. Ñðàâíåíèå äàííûõ, ïðèâåä¸ííûõ â òàáë. 1, ïî- çâîëÿåò ñäåëàòü âàæíûé âûâîä î òîì, ÷òî ýìèññèÿ âòîðè÷íûõ èîíîâ äàæå äëÿ ÷èñòûõ ýëåìåíòîâ ÿâëÿåòñÿ ñòðóêòóðíî-÷óâñòâèòåëüíûì ÿâëåíèåì, òàê êàê çàâèñèò îò ñòðîåíèÿ è ñâîéñòâ ìàòåðèàëà ìèøåíè.  çàâèñèìîñòè îò òèïà ìåòàëëà èíòåíñèâíîñòü ÂÈÝ ìîæåò ðàçëè÷àòü- ñÿ íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ (íàïðèìåð, äëÿ Au è Mg). Ñðàâíåíèå Ki + ñ òàêîé âàæíîé ôèçè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé, êàê ýíåðãèÿ èîíèçàöèè èçîëèðîâàííîãî àòîìà, ïîçâîëÿåò çàêëþ÷èòü, ÷òî ìåòàëëû ñ áîëåå íèç- êèìè çíà÷åíèÿìè ýíåðãèÿ èîíèçàöèè èìåþò è áîëüøèå çíà÷åíèÿ Ki +. Òàêèì îáðàçîì, òàê íàçûâàåìûé «ìàòðè÷íûé ýôôåêò» áûë óñòà- íîâëåí óæå â ïåðâûõ èññëåäîâàíèÿõ ÂÈÝ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ. Áîëåå ñëîæíàÿ êàðòèíà äàííîãî ýôôåêòà îáíàðóæåíà â ìíîãîêîìïîíåíò- íûõ ìèøåíÿõ. Ëèòåðàòóðíûå äàííûå è ñîáñòâåííûå ýêñïåðèìåíòû àâòîðîâ äàííîãî îáçîðà ðàññìàòðèâàþòñÿ íèæå. Разбавленные твёрдые растворы Ïåðâîíà÷àëüíûé èíòåðåñ ê èññëåäîâàíèþ ÂÈÝ ðàçáàâëåííûõ òâ¸ð- äûõ ðàñòâîðîâ çàìåùåíèÿ èëè âíåäðåíèÿ áûë îáóñëîâëåí îïðåäåëå- íèåì âîçìîæíîñòè ïðèìåíåíèÿ äàííîãî ýìèññèîííîãî ÿâëåíèÿ äëÿ àíàëèçà êîíöåíòðàöèè ìàëûõ ïðèìåñåé. Óæå â ïåðâîé ðàáîòå [18] áûëà óñòàíîâëåíà ðåêîðäíî âûñîêàÿ õèìè÷åñêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè íà îñíîâå ÂÈÝ (H, Li, B äî 10−9 àò.%) è ÷ðåçâû- ÷àéíî ìàëûé ðàñõîä âåùåñòâà — ïîðÿäêà 10−9–10−11 ã.  îáëàñòè êîí- öåíòðàöèé ïðèìåñíûõ ýëåìåíòîâ äî ∼1 àò.% áûëî ïîêàçàíî, ÷òî êî- ëè÷åñòâî âòîðè÷íûõ èîíîâ ðàñòâîð¸ííûõ àòîìîâ ïðÿìî ïðîïîðöèî- íàëüíî èõ êîíöåíòðàöèè [19, 20]. Äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçà- ëè, ÷òî èíòåíñèâíîñòü ýìèññèè âòîðè÷íûõ èîíîâ îäíîãî è òîãî æå ýëåìåíòà, íàõîäÿùåãîñÿ â âèäå ïðèìåñè ñ îäíîé è òîé æå êîíöåíòðà- öèåé â ðàçíûõ ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòðèöàõ, îêàçûâàåòñÿ ñóùåñòâåííî ðàçëè÷íîé. Äëÿ ïîíèìàíèÿ ïðèðîäû ñòðóêòóðíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè è ìåõà- íèçìà ÂÈÝ ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ñïëàâîâ â ðàçíûõ êîíöåíòðàöèîí- íûõ äèàïàçîíàõ âàæíî áûëî èçó÷èòü îñîáåííîñòè èîíèçàöèè êàæäî- ãî êîìïîíåíòà â ñðàâíåíèè ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ÷èñòûìè ìåòàëëàìè («ìàòðè÷íûé ýôôåêò»).  ýòîé ñâÿçè áîëüøîé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ñèñòåìàòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ îñîáåííîñòåé ÂÈÝ ðàçáàâëåííûõ òâ¸ð- UFM_4.indd 421 18.12.2018 9:02:52 422 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ äûõ ðàñòâîðîâ íà îñíîâå ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ âûïîëíåííûå âïåðâûå àâòîðàìè [21]. Àâòîðû äàííîãî èññëåäîâàíèÿ ïðèíèìàëè çà îòíîñè- òåëüíûé êîýôôèöèåíò èîíèçàöèè àòîìà Ì (ìàòðè÷íûé ýôôåêò) â ñïëàâå ñ êîíöåíòðàöèåé ñ âûðàæåíèå: ρall (M, c) = τall (M +, c)/τ (M+), (1) ãäå τall (M +, c) è M+) — âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè ýëåìåíòà Ì äëÿ ñïëàâà è ÷èñòîãî ýëåìåíòà Ì ñîîòâåòñòâåííî. Ðàâåíñòâî ρall (M, c) = 1 îçíà÷à- åò, ÷òî ìàòðè÷íûé ýôôåêò îòñóòñòâóåò, òî åñòü âåðîÿòíîñòü èîíèçà- öèè ðàñòâîðåííîé ïðèìåñè τall (M +,c) íå îòëè÷àåòñÿ îò τ (M+) ÷èñòîãî ìåòàëëà. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òà ïî óðàâíåíèþ (1) ïðèâåäåíû â òàáë. 2. Ïî äàííûì òàáë. 2 ìîæíî îòìåòèòü ñèëüíûé ýôôåêò ìàòðèöû äëÿ Ti, V è Cr, íî ñëàáûé ýôôåêò äëÿ Ni è Cu. Ýôôåêò ìàòðèöû íàè- áîëåå ñèëüíî ïðîÿâëÿåòñÿ äëÿ ðàñòâîð¸ííûõ ìåòàëëîâ, îòíîñÿùèõñÿ ê ëåâîé ÷àñòè ñåðèè ïåðåõîäíûõ ýëåìåíòîâ è äëÿ ìàòðèöû ïðàâîé ÷àñòè ýòîé ñåðèè (íàïðèìåð, Cu–Ti, Cu–V, Ni–Cr). Äëÿ ñîñåäíèõ ìå- òàëëîâ ýòîò ýôôåêò íåçíà÷èòåëåí. Íà ðèñóíêå 1 ïðèâåäåíû äàííûå, ïîëó÷åííûå íàìè ïðè èññëåäî- âàíèè ÂÈÝ ðàçáàâëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ íà îñíîâå Fe–Ì, ãäå Òàáëèöà 2. Îòíîñèòåëüíûå êîýôôèöèåíòû èîíèçàöèè ρall (M, c) äëÿ ðàñòâîðåííûõ ìåòàëëîâ â ñëàáîðàçáàâëåííûõ ðàñòâîðàõ íà îñíîâå ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ (ìàòðèöàõ) [21] Table 2. Relative ionization coefficients ρall (M, c) for dissolved metals in low-diluted solutions based on transition metals (matrices) [21] Ìåòàëë (Ì) Ìàòðèöà-Fe Ìàòðèöà-Co Ìàòðèöà-Ni Ìàòðèöà-Cu Ti — — 10 27 V — — 13 5,7 Cr 2,7 — 46 10 Mn 2,8 3,7 3,1 2,7 Fe — 0,8 0,7 1,3 Co 0,7 — 0,4 0,2 Ni 1,3 1,1 — 2,8 Cu 1Á1 1,7 1.2 — Ðèñ. 1. Ýôôåêò ìàòðèöû äëÿ ðàçáàâ- ëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ ñèñòåìû Fe–Ì (ãäå ìåòàëë M = Ti, V, Cr, Co, Ni) Fig. 1. The matrix effect for dilute solid solutions of the Fe–M system (where metal M = Ti, V, Cr, Co, Ni) UFM_4.indd 422 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 423 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò Ì — ïðèìåñè ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ (îêîëî 1 àò.%): Ti, V, Cr, Co, Ni. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîêàçûâàþò, ÷òî íàèáîëåå ñèëüíî ìà- òðè÷íûé ýôôåêò ïðîÿâëÿåòñÿ äëÿ ýëåìåíòîâ íà÷àëà ïåðèîäà (Ti, V, Cr). Ýìèññèîííûå õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåíòîâ ãðóïïû æåëåçà (Co, Ni) ñëàáî èçìåíÿþòñÿ ïðè èõ ðàñòâîðåíèè â æåëåçå. Âëèÿíèå ìàòðèöû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü ñ òî÷êè çðåíèÿ èçìåíå- íèÿ âåëè÷èíû ýíåðãèè ñâÿçè ðàñòâîð¸ííûõ àòîìîâ è ïàðàìåòðîâ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ýòèõ àòîìîâ, ðàñïîëîæåííûõ â êðèñòàëëè÷å- ñêîé ðåø¸òêå íà çíà÷èòåëüíîì ðàññòîÿíèè, êîãäà èõ âçàèìíîå âëèÿ- íèå ìîæíî èñêëþ÷èòü. Äëÿ îöåíêè ðîëè ýíåðãèé ñâÿçè ìîæíî ïðè- ìåíèòü ìîäåëü, ðàçâèòóþ â ðàáîòàõ [22, 23] è îñíîâàííóþ íà ìîäåëÿõ êàòîäíîãî ðàñïûëåíèÿ [24] è èîíèçàöèè [25]. Àâòîðû [26] ïðèâîäÿò äëÿ êîýôôèöèåíòà ÂÈÝ ïðèìåñíûõ àòîìîâ ñëåäóþùåå âûðàæåíèå: [ ] 3/2 1/2 2 3 2 ( ) ( ) 3,9 10 , ( ) ( ) i i M iM i i M i M i S E A M M K c a V M M + − δ = ⋅ − φ + (2) ãäå δ — ôóíêöèÿ, çàâèñÿùàÿ îò îòíîøåíèÿ ìàññ ïåðâè÷íîãî èîíà è ìèøåíè; Si (E) — ñå÷åíèå ÿäåðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ; aM — ïîñòîÿííàÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè; ci — êîíöåíòðàöèÿ ïðèìåñíûõ àòîìîâ. Ïðè âûâîäå äàííîé ôîðìóëû ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî àòîìû ïðèìåñè íå ïðèíèìàþò ó÷àñòèå â ðàçâèòèè êàñêàäà ñòîëêíîâåíèé, è ïîñëåä- íèé îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ïàðàìåòðàìè âçàèìîäåéñòâèÿ ìàòðèöû [δSi (E)]M. Ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèÿ (2) â ðàáîòå [26] ðàññ÷èòàíû êîýôôèöè- åíòû ÂÈÝ ïðèìåñåé íåêîòîðûõ ìåòàëëîâ, ðàñòâîð¸ííûõ â àëþìèíèè. Âû÷èñëåíèå ýíåðãèè ñâÿçè Ai îñíîâàíî íà ïðèáëèæåíèè èäåàëüíûõ ðàñòâîðîâ, â ñîîòâåòñòâèè ñ êîòîðûì ýíåðãèÿ, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà ñâÿçü ðàçíîðîäíûõ àòîìîâ, ðàâíà ñðåäíåìó àðèôìåòè÷åñêîìó ýíåðãèé ñâÿ- çè ïàð àòîìîâ ÷èñòûõ ýëåìåíòîâ: EiM = (Eii′ + EMM′)/2, (3) ãäå èíäåêñ «′» îòíîñèòñÿ ê ÷èñòîìó ìåòàëëó. Îäíàêî ïðèìåíåíèå äàí- íîé ìîäåëè ìåæàòîìíîé ñâÿçè ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííûì îøèáêàì. Âû÷èñëåíèå çíà÷åíèé Ai è AM ìîæíî îñóùåñòâèòü íà îñíîâå èçâåñò- íîãî óðàâíåíèÿ Ïîëèíãà [27], êîòîðîå óñïåøíî èñïîëüçóåòñÿ ïðè îïðåäåëåíèè õàðàêòåðèñòèê ñâÿçè ìåòàëëè÷åñêèõ àòîìîâ, õåìîñîðáè- ðîâàííûõ íà ïîâåðõíîñòè ìèøåíè [28]: EiM = ½ (Eii′ + EMM′) + 23,06 (χi − χÌ)2, (4) ãäå χ — ýëåêòðîîòðèöàòåëüíîñòü ïî Ïîëèíãó.  ïðèáëèæåíèè ïàðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ àòîìîâ â ïðåäåëàõ ïåð- âîé êîîðäèíàöèîííîé ñôåðû, ýíåðãèþ ñâÿçè àòîìîâ ïðèìåñè ìîæíî âû÷èñëèòü èç ñëåäóþùèõ óðàâíåíèé: Ai = (ZM/2) [Åii′ + (1 − ci)ÅiÌ], (5à) UFM_4.indd 423 18.12.2018 9:02:52 424 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ AM = (ZM/2) [(1 − ci)ÅMM′ + ci ÅiÌ], (5á) ãäå ZM — êîîðäèíàöèîííîå ÷èñëî ìåòàëëà ìàòðèöû. Çíà÷åíèÿ Eii′ è EMM′ îïðåäåëÿþòñÿ èç âûðàæåíèé: Eii′ = 2Åi′/Zi, (6à) EMM′ = 2ÅM′/ZM, (6á) ãäå Ei′ è EM′ — òåïëîòû ñóáëèìàöèè ÷èñòûõ ýëåìåíòîâ ïðèìåñè è ìà- òðèöû, ñîîòâåòñòâåííî. Ïîäñòàâëÿÿ óðàâíåíèÿ (4) è (6) â óðàâíåíèå (5), ïîëó÷èì â îêîí÷àòåëüíîì âèäå ñëåäóþùèå âûðàæåíèÿ: Ai = ci(ZM/Zi)Åi′ + (1 − ci)Ò, (7à) AM = (1 − ci)ÅM′ + ciÒ, (7á) ãäå T = ½[(EM′ + ZMEi′/Zi) + 23,06ZM(χi − χÌ)2]. ×òîáû îöåíèòü âëèÿíèå ýíåðãèè ñâÿçè íà ïðîöåññû ÂÈÝ, áûëè ðàññ÷èòàíû îòíîøåíèÿ âûõîäîâ èîíîâ ïðèìåñíûõ è ìàòðè÷íûõ àòî- ìîâ.  ýòîì ñëó÷àå ëåãêî èñêëþ÷èòü òðóäíóþ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ôóíê- öèþ êàñêàäà ñòîëêíîâåíèé δSi(E).  êîíå÷íîì âèäå óðàâíåíèå, ïî- êàçûâàþùåå âî ñêîëüêî ðàç âûõîä èîíîâ ïðèìåñè âûøå, ÷åì âûõîä èîíîâ ìàòðèöû, âûãëÿäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì: ( )33/2 1/2 2 3,99 . ( ) M ii i M M iM M M i M i M M MA V F A V M M + +   γ − φ = =   γ − φ +    (8) Íà ðèñ. 2 â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëü- íûå çíà÷åíèÿ FiM è Fii′ äëÿ ïðèìåñíûõ àòîìîâ ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ, ðàñòâîð¸ííûõ â æåëåçå (äàííûå ìàññ-ñïåêòðîìåòðà ÌÑ2701Ì). Òàêèì îáðàçîì, ïîäòâåðæäàåòñÿ âûñêàçàííîå âûøå ïðåäïîëîæå- íèå î òîì, ÷òî õàðàêòåð ýìèññèè âòîðè÷íûõ èîíîâ ïðèìåñè ñâÿçàí ñ èçìåíåíèåì ýíåðãèè ñâÿçè àòîìîâ ðàñòâîðåííîãî ìåòàëëà. Óâåëè÷åíèå ýôôåêòà ìàòðèöû îêàçûâàåòñÿ, êðîìå òîãî, òåì ñèëüíåå, ÷åì âûøå ñðîäñòâî ìåæäó àòîìàìè ìàòðèöû è ïðèìåñè. Ïðåäñòàâëÿåòñÿ èíòåðåñíûì ðàññìîòðåíèå îñîáåííîñòè ÂÈÝ ñ òî÷êè çðåíèÿ âëèÿíèÿ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû íà îáðàçîâàíèå àâòî- Ðèñ. 2. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ FiM è Fii äëÿ ïðèìåñíûõ àòîìîâ ïåðå- õîäíûõ ìåòàëëîâ, ðàñòâîð¸ííûõ â æå- ëåçå Fig. 2. Experimental values of FiM and Fii for impurity atoms of transition metals dissolved in iron UFM_4.indd 424 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 425 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò èîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé ïðè ðàñïûëåíèè ïîâåðõíîñòè ìèøåíè èîííûìè ïó÷êàìè [23]. Ñîãëàñíî ìîäåëè àâòîèîíèçàöèè âåðîÿòíîñòü ðàñïûëåíèÿ àòîìîâ â çàðÿæåííîì ñîñòîÿíèè βi + ïðîïîðöèîíàëüíà âå- ðîÿòíîñòè P çàïîëíåíèÿ àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé. Äëÿ ãðóïïû ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ ýòè âåðîÿòíîñòè áûëè âû÷èñëåíû íà îñíîâàíèè ïðåäïîëîæåíèé, ïðèâåä¸ííûõ íèæå: (1) íà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå ïåðåõîäà, âåäóùåãî ê àâòîèîíèçàöèîí- íûì ñîñòîÿíèÿì, çàäà¸òñÿ ðàñïðåäåëåíèåì ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëå ñ ïëîòíîñòüþ ñîñòîÿíèé N(EF) âáëèçè óðîâíÿ Ôåðìè; (2) êîíå÷íîå ñîñòîÿíèå ñîîòâåòñòâóåò ñâîáîäíîìó àòîìíîìó ñî- ñòîÿíèþ; (3) ìàòðè÷íûé ýëåìåíò ïåðåõîäîâ íå çàâèñèò îò íà÷àëüíîé ýíåð- ãèè ýëåêòðîíîâ;  ðåçóëüòàòå ìîæíî ïîëó÷èòü ñëåäóþùåå ñîîòíîøåíèå: 2 ( ) /2 F Em E C E dE P N = ∫ è 3 ( ) /3 F Em E C E dE P N = ∫ (9) äëÿ âîçáóæäåíèÿ 2 è 3 ýëåêòðîíîâ ñîîòâåòñòâåííî. Çäåñü N — îáùåå ÷èñëî (d + s) ýëåêòðîíîâ àòîìà; Ñ(Å) — ÷èñëî ñîñòîÿíèé, âûâåäåííîå èç ïëîòíîñòè N(EF) íà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ñî ñðåäíèì ýíåðãåòè÷åñêèì óðîâíåì Å. Ðàññìîòðèì äëÿ ïðèìåðà îñîáåííîñòè ïðèìåñíûõ ýëåìåíòîâ ïåð- âîãî ïåðåõîäíîãî ðÿäà â ìàòðèöàõ íèêåëÿ è æåëåçà. Ïðèìåì çà êîí- ñòàíòó ñïëàâà À1−ñÂñ âåëè÷èíó F = γB + (ÀÂ)/γÀ + (ÀÂ). Ïîëó÷åííûå â íà- ñòîÿùåé ðàáîòå ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ äëÿ F ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî äëÿ ñïëàâîâ ñ ñîäåðæàíèåì ïðèìåñåé ìåíåå 2 àò.% íå áûëè îáíà- ðóæåíû îòëè÷èÿ ìåæäó âûõîäàìè èîíîâ ìàòðèöû è ñîîòâåòñòâóþùå- ãî ÷èñòîãî ìåòàëëà. Îäíàêî âûõîä èîíîâ ðÿäà ïðèìåñåé ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ïðèðîäû ðàñòâîðèòåëÿ. Ñîãëàñíî ïðèíÿòîé ìîäåëè ÂÈÝ, âåëè÷èíà F õàðàêòåðèçóåò îòíîøåíèå âåðîÿòíîñòåé çàïîëíåíèÿ ñî- ñòîÿíèé àâòîèîíèçàöèè àòîìîâ ïðèìåñè ê àòîìàì ìàòðèöû. Îäíàêî ñëåäóåò ó÷èòûâàòü ðàçëè÷èÿ â ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðå ìàòðèöû è îêðóæåíèÿ ïðèìåñè. Èçâåñòíî, ÷òî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ðàñòâîð¸í- íûå àòîìû èìåþò ýëåêòðîííóþ ñòðóêòóðó, ëîêàëèçîâàííóþ â ìàëîì îáú¸ìå è îòëè÷àþùóþñÿ îò ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû îñíîâû.  ðàáîòå [29] ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîêàçàíî, ÷òî èçáûòî÷íûå ýëåêòðîíû, âíîñè- ìûå â ðåø¸òêó àòîìàìè ïðèìåñè ñ âàëåíòíîñòüþ Z, êîíöåíòðèðóþòñÿ íåïîñðåäñòâåííî âáëèçè ñàìèõ ïðèìåñíûõ öåíòðîâ. Èçìåíåíèå ïî- òåíöèàëà ïðè íàëè÷èè ïðèìåñè îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì 2 28 ( ) , r F r V e N E V∇ = π (10) ãäå Vr = (−Ze2/r) e−qr, q2 = 8πe2N(EF). Âáëèçè ïðèìåñíîãî öåíòðà ïîòåí- öèàë èçìåíÿåòñÿ ïî ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó, òàê êàê èçáûòî÷íûå ýëåêòðîíû êîíöåíòðèðóþòñÿ âáëèçè àòîìà ïðèìåñè è ýêðàíèðóþò åãî UFM_4.indd 425 18.12.2018 9:02:52 426 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ çàðÿä. Ïðè ýòîì ýêðàíèðîâàíèå ïðîïîðöèîíàëüíî êîðíþ êâàäðàòíî- ìó èç ïëîòíîñòè ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé íà óðîâíå Ôåðìè.  ñèëüíî ðàçáàâëåííîì òâ¸ðäîì ðàñòâîðå íà îñíîâå ïåðåõîäíîãî ìåòàëëà êàæ- äûé ïðèìåñíûé öåíòð ýêðàíèðîâàí â ïðåäåëàõ îäíîãî-äâóõ óçëîâ ðå- ø¸òêè òàê, ÷òî èçáûòî÷íîãî çàðÿäà äîñòàòî÷íî äëÿ ñîáëþäåíèÿ ýëåê- òðîíåéòðàëüíîñòè. Çàìåòèì, ÷òî d-ýëåêòðîíû èãðàþò ïðèíöèïèàëü- íóþ ðîëü â ýêðàíèðîâàíèè ýëåêòðîíîâ àòîìà è ìîãóò áûòü ëîêàëèçî- âàíû â óçêèõ çîíàõ ñ âûñîêîé ïëîòíîñòüþ ñîñòîÿíèé âáëèçè óðîâíÿ Ôåðìè. Ýòè æå ýëåêòðîíû èãðàþò îïðåäåë¸ííóþ ðîëü â çàïîëíåíèè ñîñòîÿíèé àâòîèîíèçàöèè. Ïîýòîìó â äàëüíåéøèõ ðàññóæäåíèÿõ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü âêëàäîì 4s-ýëåêòðîíîâ, êîòîðûå ðàñïðåäåëåíû â øèðîêèõ çîíàõ ñ ìàëîé ïëîòíîñòüþ ïðè EF . Ìîæíî êà÷åñòâåííî ñâÿçàòü îñîáåííîñòè ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ðàñòâîðåííîãî àòîìà ñ èçìåíåíèåì âåðîÿòíîñòè åãî èîíèçàöèè, ó÷èòû- âàÿ, ÷òî ÷åì áîëüøå êîëè÷åñòâî ýëåêòðîíîâ â óçêîé ýíåðãåòè÷åñêîé ïî- ëîñå âáëèçè óðîâíÿ Ôåðìè, òåì âûøå âåðîÿòíîñòü çàïîëíåíèÿ àâòîèîíè- çàöèîííûõ ñîñòîÿíèé. Ïðè îöåíêå ýòèõ âåðîÿòíîñòåé ñëåäóåò èñõîäèòü èç ïëîòíîñòè ýëåêòðîíîâ íà óðîâíå Ôåðìè, ëîêàëèçîâàííûõ âîêðóã àòî- ìîâ ïðèìåñè è çàïîëíÿþùèõ ñîñòîÿíèÿ àâòîèîíèçàöèè òîëüêî ýòèõ àòî- ìîâ. Äëÿ àòîìîâ ìàòðèöû ïðèíèìàåòñÿ ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé ìàòðèöû. Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû ñõåìû ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ðàçáàâ- ëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ íà îñíîâå íèêåëÿ. Îáìåííîå âçàèìîäåé- ñòâèå äëÿ d-îáîëî÷êè Ni âåä¸ò ê ðàñùåïëåíèþ å¸ íà äâå ïîëîâèíû ñ ïðîòèâîïîëîæíûìè ñïèíàìè. Åñëè ðàñòâîð¸ííûé àòîì íàõîäèòñÿ â ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå ñïðàâà îò ìåòàëëà ðàñòâîðèòåëÿ, òî îòìå÷àåò- ñÿ èçëèøåê ïîòåíöèàëà ïðèòÿæåíèÿ, è ýíåðãåòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå Ðèñ. 3. Ñõåìà ýëåêòðîííûõ ñòðóêòóð ïðèìåñíûõ àòîìîâ, ðàñòâî- ð¸ííûõ â íèêåëå. Ïóíêòèðíûå ëèíèè — àòîìû ìàòðèöû; ñïëîø- íûå ëèíèè — ðàñòâîð¸ííûå àòîìû [30] Fig. 3. The electronic structures’ scheme of the impurity atoms dissolved in nickel. Dotted lines are the matrix atoms; solid lines are dissolved atoms [30] UFM_4.indd 426 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 427 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò d-ýëåêòðîíîâ ïðèìåñè ïîíèæàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ñîñòîÿíèÿ d-ýëåêò- ðîíîâ ìàòðèöû. Íàîáîðîò, ïðè Zi < ZM äëÿ áëèçêîðàñïîëîæåííûõ ýëå- ìåíòîâ ê ìàòðèöå ýíåðãåòè÷åñêèé óðîâåíü d-ñîñòîÿíèÿ ñìåùàåòñÿ ââåðõ ê óðîâíþ Ôåðìè, íî ïðîèñõîäèò ýòî â ïðåäåëàõ çîíû äîïóñòèìûõ çíà- ÷åíèé ýíåðãèè d-ýëåêòðîíîâ.  ýòîì ñëó÷àå âîçìîæíà ñëàáàÿ äåôîðìà- öèÿ ðåçóëüòèðóþùåãî ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîíîâ â îáëàñòè àòîìîâ ïðè- ìåñè è ìàëûé ñäâèã ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé ê óðîâíþ Ôåðìè ïî îòíîøå- íèþ ê ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé ìàòðèöû. Âñå ýòî ïðèâîäèò ê íåáîëüøèì èçìåíåíèÿì âèäà çàâèñèìîñòè âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ ÷àñòèö îò Z ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîîòâåòñòâóþùåé çàâèñèìîñòüþ äëÿ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ. Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìû ñïëàâîâ ïðèáëèçèòåëüíî 33 3 ,i M i P N F P N Z   =  +  (11) ãäå N — ÷èñëî (d + s) ýëåêòðîíîâ. Íàêîíåö, êîãäà ðàñòâîð¸ííûé àòîì íàõîäèòñÿ ñëåâà è äàëåêî îò àòîìîâ ìàòðèöû (Mn, Cr, V, Ti), âîçíèêàåò ïîòåíöèàë, êîòîðûé äî- ñòàòî÷íî ñèëüíûé äëÿ óäàëåíèÿ d-ñîñòîÿíèé ïðèìåñè èç d-ñîñòîÿíèé ìàòðèöû.  ýòîì ñëó÷àå d-ýëåêòðîíû ïðèìåñè ìîãóò îêàçàòüñÿ â ñâÿ- çàííîì âèðòóàëüíîì ñîñòîÿíèè, ðàñïîëîæåííîì â çîíå ïðîâîäèìîñòè âáëèçè óðîâíÿ Ôåðìè, è èõ ìîæíî ñ÷èòàòü ëîêàëèçîâàííûìè. Òàêîå âèðòóàëüíîå ñâÿçàííîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ðåçîíàíñíûõ ýôôåêòîâ ìåæäó d-ñîñòîÿíèÿìè ðàñòâîð¸ííîãî àòîìà è ñîñòîÿíèÿìè çîíû ïðîâîäèìîñòè 4s ìàòðèöû. Óêàçàííîå ÿâëåíèå ðåçîíàíñà íà- áëþäàåòñÿ â ðàçáàâëåííûõ ðàñòâîðàõ íà îñíîâå àëþìèíèÿ è ìåäè, à òàêæå â ñïëàâàõ ìåæäó ïåðåõîäíûìè ìåòàëëàìè, â êîòîðûõ âàëåíò- íîñòü ïðèìåñè ñëàáåå âàëåíòíîñòè ìàòðèöû. Ïîñëåäíèé ñëó÷àé íà- ãëÿäíî ðåàëèçóåòñÿ â ñèñòåìå Ni–Cr.  ýòîì ñëó÷àå ðåçîíàíñíîå ñî- ñòîÿíèå äëÿ àòîìîâ õðîìà íàáëþäàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà óðîâíå Ôåðìè, ÷åì è îáúÿñíÿåòñÿ àíîìàëüíî âûñîêàÿ ýìèññèÿ èîíîâ õðîìà èç íèêåëåâîé ìàòðèöû. Äëÿ àòîìîâ âàíàäèÿ è òèòàíà ýòè ñîñòîÿíèÿ íàõîäÿòñÿ âûøå óðîâíÿ Ôåðìè è ïîýòîìó íå îêàçûâàþò áîëüøîãî âëèÿíèÿ íà ýìèññèþ èîíîâ. Àíàëèç ìàòðè÷íîãî ýôôåêòà â ñåðèè ãîìîãåííûõ ñïëàâîâ íà îñíî- âå ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ ñäåëàí â ðàìêàõ îäíîìåðíîé ïñåâäî-àòîìíîé ýìèññèîííîé ìîäåëè [31]. Äëÿ âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííîãî àòîìà äà¸òñÿ âûðàæåíèå 2 1 ; 1 R+  − β =  + β  (12) çäåñü 0 2 , 2 exp( ) i F i E E E r − Φ β = + −λ (13) UFM_4.indd 427 18.12.2018 9:02:52 428 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ Ei — ïåðâàÿ ýíåðãèÿ èîíèçàöèÿ ðàñïûë¸ííîãî àòîìà, Ô — ðàáîòà âû- õîäà, EF — ýíåðãèÿ Ôåðìè, λ2 = 4πe2N(EF), (14) r0 = (3πρ/4)1/3, (15) ãäå N(EF) — ïëîòíîñòü ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé íà óðîâíå Ôåðìè, à ρ — îáú¸ìíàÿ àòîìíàÿ ïëîòíîñòü ìåòàëëà. Äëÿ ãîìîãåííûõ ñïëàâîâ Ô, EF (è λ) çàâèñÿò îò êîíöåíòðàöèè ñ îäíîãî èç êîìïîíåíòîâ. Åñëè Eix îçíà÷àåò ïåðâûé èîíèçàöèîííûé ïî- òåíöèàë, òî 2 1 ( ) ( ) ; 1 ( ) x x c R c c +  − β =  + β  (16) çäåñü 0 2 ( ) ( ) , ( ) 2 exp( ( ) ) ix x F ix x E c c E c E c r − Φ β = + −λ (17) ãäå 1/3 0 3 . 4xr   =  πρ  (18) Êîíöåíòðàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü ðàáîòû âûõîäà èìååò âèä: 1 2( ) (1 )c c cΦ = Φ + − Φ . (19) Ðèñ. 4. Âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè R+(c) ðàñòâîð¸ííîãî ìåòàëëà (âòîðîé ýëåìåíò) â ìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöå (ïåðâûé ýëåìåíò). Ðàçáàâëåííûå òâ¸ðäûå ðàñòâîðû ïî äàííûì â ðàáîòå [31] Fig. 4. The ionization probability R+(c) of dissolved metal (the second element) in a metal matrix (first element). The diluted solid solutions according to Ref. [31] UFM_4.indd 428 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 429 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò Ýíåðãèÿ Ôåðìè îáú¸ìà àïïðîêñèìèðóåòñÿ êàê 2 2 2/3 2/3( ) (3 ) ( ( )) , 2F h E c n c m = π (20) ãäå n(c) = υ1ρ1c + υ2ρ2(1 – c), (21) υ1, υ2, ρ1 è ρ2 — âàëåíòíûå è àòîìíûå ïëîòíîñòè äâóõ êîìïîíåíòîâ. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òà âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ R +(c) íà îñíîâå óêàçàííîé âûøå ìîäåëè äëÿ ðàçáàâëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 4. Âåëè÷èíà R +(c) > 1 îçíà÷àåò, ÷òî âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè ðàñòâîð¸ííîãî ýëåìåíòà âûøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ÷èñòûì ìåòàëëîì (ñ = 1). Àíàëèç ýòèõ äàííûõ ïîçâîëÿåò ñäåëàòü ñëå- äóþùåå çàêëþ÷åíèå î íàëè÷èè ìàòðè÷íîãî ýôôåêòà â ýìèññèè èîíîâ ðàñòâîð¸ííûõ àòîìîâ â ðàçíûõ ñèñòåìàõ ðàçáàâëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñ- òâîðîâ: äëÿ Fe îí ñóùåñòâåíåí â ñèñòåìàõ Co–Fe è Ni–Fe, äëÿ Cr — â Ni–Cr, äëÿ Cu — â Ni–Cu, à äëÿ Co — â Ni–Co. Концентрированные сплавы Ïåðâîå ñèñòåìàòè÷åñêîå èññëåäîâàíèå êîíöåíòðàöèîííûõ çàâèñèìî- ñòåé âûõîäà âòîðè÷íûõ èîíîâ äëÿ áîëüøîãî ÷èñëà ñïëàâîâ ïðîâåäåíî â ðàáîòå [32]. Èçó÷åíû ñïëàâû íà îñíîâå æåëåçà, ñîäåðæàùèå îäèí èç ñëåäóþùèõ ýëåìåíòîâ ñ èçâåñòíîé êîíöåíòðàöèåé (îò 0,02 äî 25 àò.%): Mo, Ni, Cu, V, Mn, Cr. Ìèøåíè îáëó÷àëè èîíàìè àðãîíà ñ ýíåðãèåé 12 êý ïðè ïëîòíîñòè òîêà 1 ìÀ · ñì−2. Èçìåðåíèå çàâèñèìîñòè âû- õîäà èîíîâ ðàñòâîðåííîãî ýëåìåíòà îò åãî êîíöåíòðàöèè γi +(ci) â ñïëà- âå ïîêàçàëî, ÷òî ýòà âåëè÷èíà äëÿ òàêèõ ýëåìåíòîâ, êàê Mo, Ni è Cu â èññëåäîâàííîì äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé ðàâíû âûõîäàì, èçìåðåí- íûì äëÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ. Ïî-èíîìó âåäóò ñåáÿ ñïëàâû, ñîäåðæàùèå V, Mn è Cr.  ýòîì ñëó÷àå íàáëþäàåòñÿ ðîñò âû- õîäà âòîðè÷íûõ èîíîâ äàííûõ ýëåìåíòîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ èõ âûõîäîì èç ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ. Âïåðâûå âçàèìîñâÿçü ÂÈÝ ñ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðîé êîíöåíòðè- ðîâàííûõ ñïëàâîâ èçó÷åíà àâòîðàìè [33]. Àâòîðû ïîëàãàþò, ÷òî ïî- ñêîëüêó ñêîðîñòü ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ íàìíîãî ìåíüøå, ÷åì ñêîðîñòü ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè (ïðèáëèçèòåëüíî 104 ì/ñ è 105 ì/ñ, ñîîò- âåòñòâåííî), ïîýòîìó äâèæóùèéñÿ â êàñêàäå ñòîëêíîâåíèé àòîì âíóò- ðè ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè ñîõðàíÿåò íåéòðàëüíîå ñîñòîÿíèå. Îäíàêî êîãäà àòîì ïåðåñåêàåò ãðàíèöó ìåòàëë–âàêóóì, òî ýëåêòðîíû åãî íàðóæíûõ îáîëî÷åê ïðåòåðïåâàþò âîçìóùåíèå. Åñëè ýíåðãèÿ ýòî- ãî âîçìóùåíèÿ ïðåâûøàåò ýíåðãèþ èîíèçàöèè àòîìà, òî â ýòîì ñëó- ÷àå ôîðìèðóåòñÿ, òàê íàçûâàåìîå, àâòîèîíèçàöèîííîå ñîñòîÿíèå. Ðå- ëàê ñàöèÿ ïîñëåäíåãî â âàêóóìå ïðèâîäèò ê âûëåòó èç ìèøåíè ïîëî- æèòåëüíî çàðÿæåííîãî èîíà Ì+ ìåòàëëà M. Òàêèì îáðàçîì, âåðîÿò- íîñòü èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííîãî àòîìà ÐÌ + îïðåäåëÿåòñÿ âåðîÿòíîñòüþ UFM_4.indd 429 18.12.2018 9:02:52 430 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ ôîðìèðîâàíèÿ àâòîèîíèçàöèîííîãî ñîñòîÿíèÿ ÐÌ *. Íà ðèñ. 5 ïðèâå- äåíà ýíåðãåòè÷åñêàÿ ñõåìà ôîðìèðîâàíèÿ àâòîèîíèçàöèîííîãî ñî- ñòîÿíèÿ â ðàñïûëÿåìîì àòîìå M. Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíà ñõåìà ïðîöåñ- ñà èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ â âàêóóìå. Âåðîÿòíîñòü çàíÿòîñòè ÐÌ * àâòîèîíèçàöèîííîãî ñîñòîÿíèÿ ñî ñðåäíåé ýíåðãèåé U ñîîòâåò- ñòâóþùèõ óðîâíåé U1 è U2 äîëæíà çàâèñåòü, âî-ïåðâûõ, îò ïëîòíîñòè g(U) àâòîèîíèçàöèîííûõ ñîñòîÿíèé ñî ñðåäíåé ýíåðãèåé U è, âî- âòîðûõ, îò ïëîòíîñòè n(ε) ýëåêòðîíîâ ñ ýíåðãèåé ε èñõîäíûõ àòîìîâ ìåòàëëè÷åñêîé ìèøåíè. Ñîãëàñíî ðàññìàòðèâàåìîìó ìåõàíèçìó èî- íèçàöèè ðàñïûëÿåìîãî àòîìà, òîëüêî òå ýëåêòðîíû, êîòîðûå èçíà- ÷àëüíî ëîêàëèçîâàíû âîêðóã àòîìà â íèçêîé ýíåðãåòè÷åñêîé çîíå øèðèíîé (Um − EF), ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â àâòîèîíèçàöèè. Âåðîÿòíîñòü ôîðìèðîâàíèÿ àâòîèîíèçàöèîííîãî ñîñòîÿíèÿ îïè- ñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì: * 3 ( ) ( ) , /3 m F U E m F C U dU P U E N − = ∫ (22) ãäå N — îáùåå êîëè÷åñòâî (d + s) ýëåêòðîíîâ àòîìîâ ïåðåõîäíîãî ìå- òàëëà. Âåëè÷èíà ñòåïåíè 3 è ôàêòîðà 1/3 îçíà÷àåò, ÷òî â èîíèçàöè- îííîì ïðîöåññå çàäåéñòâîâàíû òðè âîçáóæä¸ííûõ ýëåêòðîíà, íàïðè- ìåð, â àòîìàõ Fe è Ni â ñïëàâå ñèñòåìû Fe–Ni; âåëè÷èíà C (U) õàðàê- òåðèçóåò ÷èñëî ñîñòîÿíèé ñ ýíåðãèåé U, ïîëó÷åííîå èç ýíåðãåòè÷å- ñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîíîâ n (ε) â íà÷àëüíîì ñîñòîÿíèè. Èç ñî- îòíîøåíèÿ (22) âûòåêàåò, ÷òî ÷åì âûøå ëîêàëüíàÿ ýëåêòðîííàÿ ïëîòíîñòü Ni èëè Fe â ýíåðãåòè÷åñêîì äèàïàçîíå UM–EF, òåì áîëüøå áóäåò èîííûé òîê I+ (Ni) èëè I+ (Fe). Àâòîðû [33] îïðåäåëÿëè îòíîñèòåëüíûé êîýôôèöèåíò èîíèçàöèè Fe ïî îòíîøåíèþ ê Ni äëÿ ñèñòåìû ñïëàâîâ Ni1−cFec ñ ÃÖÊ ñòðóêòóðîé: FeNi (1 ) (Fe )1 ( ) . (Ni ) c c Ic k c c I + + − − = (23) Îäíàêî áîëåå îáúåêòèâíóþ êîëè÷åñòâåííóþ õàðàêòåðèñòèêó ýô- ôåêòèâíîñòè èîíèçàöèè ñ òî÷êè çðåíèÿ îáíàðóæåíèÿ ìàòðè÷íîãî ýô- ôåêòà äàþò îòíîñèòåëüíûå êîýôôèöèåíòû èîíèçàöèè â çàâèñèìîñòè Ðèñ. 5. Ñõåìà ïðîöåññà èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ â âàêóó- ìå [33] Fig. 5. Schematic representation of the ionization process for the sputtered atoms in a vacuum [33] UFM_4.indd 430 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 431 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò îò êîíöåíòðàöèè ñïëàâà. Îíè îïðåäåëÿþòñÿ îòíîøåíèåì èîííûõ òî- êîâ I+ c(Fe) è I+ (1– c) äëÿ ñïëàâà ê èîííûì òîêàì ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷è- ñòûõ êîìïîíåíòîâ I+ 0(Fe) è I+ 0(Ni): Fe Ni Fe Fe Ni Ni 0 (1 ) 0 1 ( )/ ( ), 1 ( )/ ( ). 1 c c I I c I I c + + + + − ρ = ρ = − (24) Ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî âî âñåì äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé 0,8–c âåëè÷èíà ρNi = 1. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè àòî- ìîâ íèêåëÿ â ñïëàâå íå îòëè÷àåòñÿ îò ÷èñòîãî íèêåëÿ. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî â óçêîé ýíåðãåòè÷åñêîé çîíå îêîëî 0,5 ý ïëîò- íîñòü ýëåêòðîíîâ äëÿ àòîìîâ íèêåëÿ íå èçìåíÿåòñÿ ïðè ñïëàâëåíèè ñ æåëåçîì.  òîæå âðåìÿ, äëÿ èîíîâ æåëåçà îòìå÷åí èíòåíñèâíûé ìî- íîòîííûé ðîñò ρFe ñ ðîñòîì ñîäåðæàíèÿ æåëåçà ïðè cFe ≥ 0,2 (ðèñ. 7). Ïðè êîíöåíòðàöèè æåëåçà ìåíüøå 0,2 ρFe ðàâíî 0,8, òî åñòü â ýòîì ñëó÷àå âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè àòîìîâ Fe ìåíüøå, ÷åì äëÿ ÷èñòîãî Fe. Ýòîò ýôôåêò ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî ïëîòíîñòü ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé â óçêîé îáëàñòè íèæå óðîâíÿ Ôåðìè ìåíüøå, ÷åì ó ÷èñòî- ãî Fe.  îáëàñòè êîíöåíòðàöèé 0,2 < cFe ≤ 0,65 âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè áûñòðî ðàñò¸ò ñ óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè Fe.  ÃÖÊ-ñïëàâàõ Ni1−c Fec, ïî ìíåíèþ àâòîðîâ [33], âîçìîæíû äâà ìàãíèòíûõ ñîñòîÿíèÿ àòîìîâ Fe â çàâèñèìîñòè îò èõ îêðóæåíèÿ â òàêîì ñïëàâå (ñì. òàêæå îáçîðû [34–36] è áèáëèîãðàôèþ â íèõ).  îáëàñòÿõ, áîãàòûõ Ni, àòî- ìû Fe õàðàêòåðèçóþòñÿ ñèëüíûì ìàãíèòíûì ìîìåíòîì (2,8µÂ), à â îáëàñòÿõ áîãàòûõ Fe, íàõîäÿòñÿ â àíòèôåððîìàãíèòíîì ñîñòîÿíèè. Èìåííî òàêèå àòîìû Fe ïîâûøàþò êîíöåíòðàöèþ ýëåêòðîíîâ ïðîâî- äèìîñòè â ñïëàâå, ÷òî è îáóñëàâëèâàåò ðîñò âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè àòîìîâ Fe. Çàêîíîìåðíîñòè ÂÈÝ êîíöåíòðèðîâàííûõ ñïëàâîâ ñèñòåìû Fe–Al èçó÷åíû àâòîðàìè [37]. Ìèøåíè ðàñïûëÿëèñü èîíàìè Ar+ ñ ýíåðãèåé Ðèñ. 6. Ñõåìà ôîðìèðî- âàíèÿ àâòîèîíèçàöèîí- íîãî ñîñòîÿíèÿ [33] Fig. 6. Formation scheme of an autoionization sta- te [33] UFM_4.indd 431 18.12.2018 9:02:52 432 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ 4 êýÂ. Ýíåðãèÿ ïåðâè÷íûõ èîíîâ Ar+ ñîñòàâëÿëà 4–15 êýÂ. Óñòàíîâëåíà ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè èîíîâ Al+ îò ñîäåðæàíèÿ Al â ñïëàâå Fe–Al âî âñåì äèàïàçîíå èññëåäîâàííûõ êîíöåíòðàöèé (ðèñ. 8). Àíàëîãè÷íàÿ çàâèñèìîñòü ïîëó÷åíà è äëÿ èîíîâ Fe+. Ñðàâíåíèå ñ ÷è- ñòûìè êîìïîíåíòàìè ïîêàçàëî îòñóòñòâèå ìàòðè÷íîãî ýôôåêòà äëÿ ñèñòåìû Fe–Al. Ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèå ñïëàâû Pt10Ni90(111), Pt50Ni50(111) è Pt78Ni22(111) èññëåäîâàíû â ðàáîòå [38]. Áîìáàðäèðîâêà ìèøåíåé îñó- ùåñòâëÿëàñü èîíàìè Ar+ ñ ýíåðãèåé 2,5 êýÂ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî îòíî- øåíèå âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ Ni äëÿ ñïëàâà ê ÷èñòîìó íèêåëþ ñîñòàâëÿåò 0,95, 1,4 è 0,45 äëÿ ñïëàâîâ Pt10Ni90(111), Pt50Ni50(111) è Pt78Ni22(111) ñîîòâåòñòâåííî. Ýôôåêò ìàòðèöû äëÿ àòî- ìîâ Pt íå óäàëîñü îïðåäåëèòü èç-çà ÷ðåçâû÷àéíî íèçêîé èíòåíñèâ- íîñòè òîêà âòîðè÷íûõ èîíîâ Pt+. Àâòîðû äàííîé ðàáîòû ñ÷èòàþò, ÷òî íàáëþäàåìûé ýôôåêò ìîæåò áûòü îáóñëîâëåí ñèëüíûì ýëåêòðîííûì âçàèìîäåéñòâèåì ìåæäó êîìïîíåíòàìè ñïëàâà, îñîáåííî ïðè âûñî- êîì ñîäåðæàíèè Pt.  ðàáîòå [39] èçó÷åíû çàâèñèìîñòè âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè JM +(ε, c) îäíîçàðÿäíûõ èîíîâ ñ ýíåðãèåé ε îò êîíöåíòðàöèè ñ êîìïîíåíòà Ì ñïëàâîâ ñèñòåìû Ag–Mg ïî îòíîøåíèþ ê ÷èñòîìó êîìïîíåíòó m: , ) ( ) ( , ) ( ) , ) (1 ) exp , ( ) ( ) ( ( M M m m m M I c S c n c W c c c I S n J A + + +  ε ε ∆ ε = = −   ε ε ε  (25) ãäå IM + è Im + — èíòåíñèâíîñòü âòîðè÷íûõ èîíîâ êîìïîíåíòà Ì è ÷è- ñòîãî ìåòàëëà m; SM è Sm — êîýôôèöèåíòû ðàñïûëåíèÿ, ñîîòâåòñòâåí- Ðèñ. 8. Êîíöåíòðàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè âòîðè÷íûõ èîíîâ Al+ äëÿ ñèñòåìû ñïëàâîâ Fe–Al [34] Fig. 8. The concentration dependence of the secondary ions intensity of Al+ for the system of Fe–Al alloys [34] Ðèñ. 7. Êîíöåíòðàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ Fe â ñïëàâå Ni–Fe [33] Fig. 7. Concentration dependence of the ionization probability of the sputtered Fe atoms in the Ni–Fe alloy [33] UFM_4.indd 432 18.12.2018 9:02:52 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 433 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò íî; 2/ cos ( )/m m m mA m V W= θ − υ , ∆W — ðàçíèöà ðàáîò âûõîäà ñïëà âà è ÷èñòîãî ìåòàëëà. Ýíåðãèÿ ïåðâè÷íûõ èîíîâ Ar+ ðàâíÿëàñü 10 êýÂ. Èññëåäîâàíû ñïëàâû ñ êîíöåíòðàöèåé Mg 4, 8, 15, 24 è 43 àò.%. Äî 18 àò.% Mg ñïëàâû ÿâëÿþòñÿ òâ¸ðäûìè ðàñòâîðàìè. Äëÿ áîëåå âûñî- êèõ êîíöåíòðàöèé ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå îòìå÷àåòñÿ íàëè÷èå èíòåðìåòàëëèäîâ òèïà Ag3Mg, AgMg è AgMg4. Íà ðèñ. 9 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ Ag îò ñî- äåðæàíèÿ Mg. Êàê âèäíî èç äàííîãî ðèñóíêà, ýôôåêò ìàòðèöû ïðî- ÿâëÿåòñÿ â óìåíüøåíèè äàííîé õàðàêòåðèñòèêè ïî ñðàâíåíèþ ñ ÷è- ñòûì ñåðåáðîì â ñîîòâåòñòâèè ñ ëèíåéíûì çàêîíîì (1 − ñ). Îñîáåííîñòè ÂÈÝ â èññëåäîâàííîé ñèñòåìå àâòîðû ðàáîòû [40] ñâÿçûâàþò ñ ìåõà- íèçìîì èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ «ïîâåðõíîñòíîãî âîçáóæäå- íèÿ», îñíîâàííîãî íà òóííåëèðîâàíèè ýëåêòðîíîâ ìåæäó ìàòðèöåé è îòëåòàþùèì àòîìîì [33].  ïîñëåäíèå ãîäû áîëüøîé íàó÷íûé è ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò íîâûé êëàññ ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, ïîëó÷èâøèé íàçâàíèå «âûñîêîýíòðîïèéíûå ñïëàâû» (ÂÝÑ). Âûñîêàÿ ýíòðîïèÿ ñìåøåíèÿ â ñïëàâàõ ïðè íàëè÷èè ïÿòè è áîëåå ìåòàëëè÷åñêèõ êîì- ïîíåíòîâ, áëèçêèõ ê ýêâèàòîìíîìó ñîñòàâó, îáóñëîâëèâàåò ôîðìèðî- âàíèå òàêîãî ñòðóêòóðíî-ôàçîâîãî ñîñòîÿíèÿ, êîòîðîå îáåñïå÷èâàåò óíèêàëüíûå ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà. Ôèçè÷åñêàÿ ïðèðîäà óíèêàëüíûõ ñâîéñòâ ÂÝÑ ïîêà íå èìååò îäíîçíà÷íîé èíòåðïðåòàöèè.  ÷àñòíîñòè, îòêðûòûì îñòà¸òñÿ âîïðîñ î õàðàêòåðå è ñèëå ìåæàòîì- íûõ âçàèìîäåéñòâèé â òàêèõ ñëîæíûõ ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ñèñòåìàõ, â êîòîðûõ ñóùåñòâóåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïàðíûõ âçàèìîäåéñòâèé Ðèñ. 10. Çíà÷åíèÿ ýôôåêòà ìàòðèöû (Υi ) äëÿ âñåõ ìåòàëëè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ ñïëàâà Cr14,3Mn14,3Fe14,3Ni28,6Co14,3Cu14,3 [38] Fig. 10. The matrix effect values (Υi ) for all metal components of the Cr14.3Mn14.3Fe14.3 Ni28.6Co14.3Cu14.3 alloy [38] Ðèñ. 9. Âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ Ag äëÿ ñèñòåìû Ag–Mg [37] Fig. 9. The ionization probability of the sputtered Ag atoms for Ag–Mg system [37] UFM_4.indd 433 18.12.2018 9:02:52 434 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ ìåæäó îäíîðîäíûìè è ðàçíîðîäíûìè àòîìàìè. Êàê èçâåñòíî, âåëè- ÷èíà ìîäóëÿ óïðóãîñòè, îáóñëîâëåííîãî õàðàêòåðîì è âåëè÷èíîé ìå- æàòîìíûõ ñâÿçåé, äëÿ ÂÝÑ èìååò áîëåå íèçêèå çíà÷åíèÿ, ÷åì äëÿ ÷èñòûõ êîìïîíåíòîâ ñïëàâîâ [41]. Êëàññè÷åñêèé ñïîñîá îïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè ñâÿçè àòîìîâ â òâ¸ðäûõ òåëàõ îñíîâàí, êàê èçâåñòíî, íà èç- ìåðåíèè òåïëîòû ñóáëèìàöèè. Òàêèå äàííûå äëÿ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ ïðèâåäåíû â ìîíîãðàôèè [42]. Ýíåðãèþ ñâÿçè ýëåìåíòîâ â ïðîñòûõ ñïëàâàõ ìîæíî îïðåäåëÿòü ìåòîäîì èñïàðåíèÿ â ýôôóçèîííîé ÿ÷åé- êå Êíóäñåíà ñ ïîñëåäóþùåé èîíèçàöèåé ïàðà ýëåêòðîííûì óäàðîì è ìàññ-ñïåêòðîìåòðè÷åñêèì àíàëèçîì [43]. Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì äàí- íîãî ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü íàãðåâà ìàòåðèàëà äî âûñîêèõ òåìïåðàòóð, ïðè êîòîðûõ âîçìîæíû ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ åãî ñòðóêòóðíî-ôàçîâîãî ñîñòîÿíèÿ. Àâòîðàìè ðàáîòû [41] âïåðâûå èçó÷åí ìàòðè÷íûé ýôôåêò â ýìèñ- ñèè âòîðè÷íûõ èîíîâ ïðè áîìáàðäèðîâêå èîíàìè Ar ñ ýíåðãèåé 5 êý ïîâåðõíîñòè âûñîêîýíòðîïèéíîãî ñïëàâà ñîñòàâà Cr14,3Mn14,3Fe14,3Ni28,6 Co14,3Cu14,3 ñ ÃÖÊ ñòðóêòóðîé. Ðåãèñòðàöèÿ òîêà îäíîçàðÿäíûõ ïîëî- æèòåëüíûõ âòîðè÷íûõ èîíîâ êîìïîíåíòîâ ñïëàâà è ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ ïðîâîäèëàñü íà ìàññ-ñïåêòðîìåòðå ÌÑ-7201Ì. Ìè- øåíè ðàñïûëÿëèñü ïîëîæèòåëüíûìè èîíàìè Ar+ ñ ýíåðãèåé 5 êýÂ. Âå ëè÷èíà ìàòðè÷íîãî ýôôåêòà äëÿ i-òîãî ýëåìåíòà, Yi, îïðåäåëÿëàñü êàê îòíîøåíèå âûõîäîâ âòîðè÷íûõ èîíîâ èç ñïëàâà Yi (ñïë) = Ini (ñïë) /ci (ñïë) è ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ Yi (ìåò) = Ini (ìåò) /ci (ìåò), ãäå In (i) — èíòåíñèâíîñòü òîêà âòîðè÷íûõ èîíîâ ìàêñèìàëüíîãî n-ãî èçîòîïà ýëåìåíòà i, ci — êîíöåíòðàöèÿ ýëåìåíòà i: Yi = Yi (ñïë)/Yi (ìåò). (26) Ðàññ÷èòàííûå ïî óðàâíåíèþ (26) âåëè÷èíû ýôôåêòà ìàòðèöû äëÿ âñåõ ìåòàëëè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ èññëåäîâàííîãî ÂÝÑ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 10. Êàê âèäíî èç äàííîãî ðèñóíêà, ïî èçìåíåíèþ âåëè÷èíû ìàòðè÷- íîãî ýôôåêòà ìîæíî âûäåëèòü òðè õàðàêòåðíûå ãðóïïû ìåòàëëè÷å- ñêèõ êîìïîíåíòîâ ñïëàâà. Äëÿ ïåðâîé ãðóïïû, ê êîòîðîé îòíîñÿòñÿ Mn è Cu, Yi = 1. Ýòîò ôàêò îçíà÷àåò, ÷òî âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè ïðè ðàñïûëåíèè àòîìîâ ýòèõ ìåòàëëîâ â ñïëàâå íå èçìåíÿåòñÿ ïî ñðàâíå- íèþ ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ÷èñòûìè ìåòàëëàìè. Äëÿ âòîðîé ãðóïïû ìåòàëëîâ (Cr è Fe) îòìå÷àåòñÿ ñóùåñòâåííûé ðîñò äàííîãî ïàðàìåòðà è, ñëåäîâàòåëüíî, âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè Yi > 1. Ê òðåòüåé ãðóïïû îòíîñÿòñÿ Co è Ni, äëÿ êîòîðûõ Yi < 1, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá óìåíü- øåíèè ýôôåêòèâíîñòè èîíèçàöèè àòîìîâ äàííûõ ìåòàëëîâ ïðè ðàñ- ïûëåíèè ñïëàâà. Ïðåäëîæåíî íåñêîëüêî ìåõàíèçìîâ èîíèçàöèè ðàñ- ïûë¸ííûõ àòîìîâ, êîòîðûå èçëîæåíû â ìîíîãðàôèÿõ [1–3]. Òóí- íåëüíûé ýëåêòðîííî-îáìåííûé ìåõàíèçì èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ ÷àñòèö ñ÷èòàåòñÿ íàèáîëåå âåðîÿòíûì. Àíàëèç íåêîòîðûõ òåîðèé ïî- UFM_4.indd 434 18.12.2018 9:02:53 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 435 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò êàçàë ñóùåñòâåííóþ ðîëü ýíåðãèè ñâÿçè àòîìîâ íà ïîâåðõíîñòè E â ôîðìèðîâàíèè âòîðè÷íûõ èîíîâ. Îäíàêî ýòà âåëè÷èíà â ÿâíîì âèäå ó÷èòûâàåòñÿ òîëüêî â òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè [25]. Ñîãëàñíî ýòîé ìî- äåëè íåêîòîðàÿ ÷àñòü ðàñïûëÿåìûõ íåéòðàëüíûõ àòîìîâ ìèøåíè ïî- êèäàåò ïîâåðõíîñòü â âèäå îäíîçàðÿäíûõ ïîëîæèòåëüíûõ èîíîâ áëà- ãîäàðÿ êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêèì ýëåêòðîííûì ïåðåõîäàì ìåæäó ðàñ- ïûëÿåìûì àòîìîì è ïîâåðõíîñòüþ. Îïèñàíèå òàêèõ ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ äà¸òñÿ â àäèàáàòè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè, ïðè êîòîðîì âðå- ìÿ èçìåíåíèÿ íåïðåðûâíîãî ýëåêòðîííîãî ñîñòîÿíèÿ äâèæóùåãîñÿ àòîìà ìíîãî áîëüøå âðåìåíè ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ. Ïîëó÷åííîå â óêàçàííîé ðàáîòå âûðàæåíèå äëÿ âåðîÿòíîñòè èîíèçàöèè èìååò âèä: 2 3 , ( ) E v I a I κ +    α =   − ϕ − ϕ    ℏ (27) ãäå E — ýíåðãèÿ ñâÿçè ïîâåðõíîñòíîãî àòîìà, I — ïåðâûé ïîòåíöèàë èîíèçàöèè, ϕ — ðàáîòà âûõîäà ýëåêòðîíà, v — ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ðàñ- ïûëÿåìîãî àòîìà, ħ — ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà, à — òîëùèíà ïîâåðõíîñò- íîãî ñëîÿ, ïðèíèìàþùåãî ó÷àñòèå â ýëåêòðîííîì îáìåíå, à κ — ïîä- ãîíî÷íûé ïàðàìåòð. Âåðîÿòíîñòü èîíèçàöèè ÷èñëåííî ðàâíà îòíîøåíèþ êîëè÷åñòâà âòîðè÷íûõ èîíîâ ê êîëè÷åñòâó íåéòðàëüíûõ ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ. Ðàçâèâàÿ ìîäåëü [25], àâòîðû [21] âûâåëè ñëåäóþùåå óðàâíåíèå äëÿ êîýôôèöèåíòà ÂÈÝ: 2,5 0,5 3 0,231 , ( ) E S K aM I + = − ϕ (28) ãäå S — êîýôôèöèåíò êàòîäíîãî ðàñïûëåíèÿ, Ì — ìàññà ðàñïûëÿå- ìîãî àòîìà. Ðàññ÷èòàííûå äàííûå ïî ýíåðãèè ñâÿçè äëÿ øåñòè ìåòàëëè÷å- ñêèõ àòîìîâ â èññëåäîâàííîì âûñîêîýíòðîïèéíîì ñïëàâå ïðèâåäåíû â òàáë. 3. Çäåñü æå äàíà âåëè÷èíà ýôôåêòà (â %) èçìåíåíèÿ ýíåðãèè ñâÿçè â ñïëàâå ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãè÷íûì ÷èñòûì ìåòàëëîì. Òàáëèöà 3. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òà ýíåðãèè ñâÿçè ýëåìåíòîâ â ñïëàâå Cr14,3Mn14,3Fe14,3Ni28,6Co14,3Cu14,3 è îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ýíåðãèè ñâÿçè ïî ñðàâíåíèþ ñ ÷èñòûìè ìåòàëëàìè [38] Table 3. Calculation results of the binding energy of elements in the Cr14.3Mn14.3Fe14.3Ni28.6Co14.3Cu14.3 alloy and the relative change in binding energy as compared with pure metals [38] Ìåòàëë Cr Mn Fe Co Ni Cu Ýíåðãèÿ ñâÿçè, Åi (ñïë), ý 5,05 2,35 5,14 3,54 4,25 3,43 Ýôôåêò èçìåíåíèÿ ýíåð- ãèè ñâÿçè, ΔÅi,% +23 −21 +20 −19 −4 −2 UFM_4.indd 435 18.12.2018 9:02:53 436 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ Êàê âèäíî èç äàííûõ òàáë. 3, ñóùåñòâóåò êà÷åñòâåííàÿ êîððåëÿ- öèÿ ìåæäó ýôôåêòîì ìàòðèöû ïî âûõîäó âòîðè÷íûõ èîíîâ Yi è ýô- ôåêòîì èçìåíåíèÿ ýíåðãèè ñâÿçè ïðè ñïëàâëåíèè ìåòàëëîâ ∆Ei . Íàè- áîëüøèé ðîñò ýíåðãèè ñâÿçè â ñïëàâå îòìå÷àåòñÿ äëÿ àòîìîâ Cr è Fe. Ñâÿçè àòîìîâ Mn è Co ñóùåñòâåííî îñëàáåâàþò. Óìåíüøåíèå ýíåðãèè ñâÿçè äëÿ Co è Ni îêàçàëîñü íåçíà÷èòåëüíûì. Заключение  ðåçóëüòàòå êîìïëåêñíîãî àíàëèçà ñòðóêòóðíî-÷óâñòâèòåëü íûõ õà- ðàêòåðèñòèê ÂÈÝ ÷èñòûõ ìåòàëëîâ, ðàçáàâëåííûõ òâ¸ðäûõ ðàñòâîðîâ è êîíöåíòðèðîâàííûõ ñïëàâîâ óñòàíîâëåíû âàæíûå ôèçè÷åñêèå çà- êîíîìåðíîñòè èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ, èíòåðïðåòèðóåìûå ñ ïîçèöèé êàñêàäíîé òåîðèè èîííîãî ðàñïûëåíèÿ è ýëåêòðîííî- îáìåííîé ìîäåëè èîíèçàöèè â ñèñòåìå ìåòàëë–âîçáóæä¸ííûé àòîì. Èññëåäîâàíèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ñïëàâîâ â øèðîêîì äèàïàçîíå êîíöåí- òðàöèé ïîêàçàëî, ÷òî âåðîÿòíîñòü ðàñïûëåíèÿ àòîìîâ ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ýíåðãèè ìåæàòîìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ êîìïîíåíòîâ ñïëà- âà, çàâèñÿùåé îò ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ìàòðèöû è ðàñòâîð¸ííîãî àòîìà. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå è òåîðåòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ â ýòîì íà- ïðàâëåíèè ïîçâîëèëè óãëóáèòü çíàíèÿ î ïðèðîäå ÿâëåíèÿ âòîðè÷íî- èîííîé ýìèññèè, âîçíèêàþùåãî ïðè áîìáàðäèðîâêå ìåòàëëè÷åñêèõ ìèøåíåé èîíàìè èíåðòíûõ ãàçîâ, à òàêæå íàìåòèòü ïóòè äàëüíåéøå- ãî èññëåäîâàíèÿ è ïðèìåíåíèÿ ýòîãî ÿâëåíèÿ äëÿ öåëåé äèàãíîñòèêè ïîâåðõíîñòè è îáú¸ìà òâ¸ðäûõ òåë.  ÷àñòíîñòè, ìåòîä ÂÈÌÑ, îñíî- âàííûé íà ÂÈÝ, ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ èçó÷åíèÿ äèàãðàìì ôàçîâûõ ðàâíîâåñèé, à òàêæå ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé ïåðâîãî è âòîðî- ãî ðîäà. Ó÷èòûâàÿ âûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ÂÈÝ ê èçìåíåíèþ ñèë ìåæàòîìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è ïàðàìåòðîâ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû, äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ äîëæíû áûòü íàïðàâëåíû íà óñòàíîâëåíèå áîëåå ñòðîãèõ ñîîòíîøåíèé ìåæäó ýòèìè ñâîéñòâàìè ìàòåðèàëà è òàêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè ÂÈÝ, êàê êîýôôèöèåíò ýìèññèè è âåðîÿò- íîñòü èîíèçàöèè ðàñïûë¸ííûõ àòîìîâ. Ðåøåíèå ýòîé ïðîáëåìû ïî- çâîëèò ñîçäàòü íîâûé êîëè÷åñòâåííûé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè ñâÿçè ðàçëè÷íûõ àòîìîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ìà- òåðèàëîâ. ÖÈÒÈÐÎÂÀÍÍÀß ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ 1. È.À. Ìàê-Õüþ, Ìåòîäû àíàëèçà ïîâåðõíîñòè (ðåä. À.Â. Çàíäåðíà) (Ìîñêâà: Ìèð: 1979), ãë. 6, ñ. 276 (ïåð. ñ àíãë.). 2. Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ìåòîäû è ïðèáîðû äëÿ àíàëèçà ïîâåðõíîñòè ìàòåðèàëîâ: Ñïðàâî÷íèê (Êèåâ: Íàóêîâà äóìêà: 1982). 3. Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Âòîðè÷íàÿ èîííî-èîííàÿ ýìèññèÿ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ (Êèåâ: Íàóêîâà äóìêà: 1975). UFM_4.indd 436 18.12.2018 9:02:53 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 437 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò 4. A. Tynkova, G.L. Katona, G. Erdélyi, L. Daróczi, À.I. Oleshke vych, I.A. Vla- dymyrskyi, S. I. Sidorenko, S.M. Voloshko, and D.L. Beke, Thin Solid Films, 589: 173 (2015). 5. P. Jörchel, P. Helm, F. Brunner, A. Thies, O. Krüger, and M. Weyers, J. Vac. Sci. Technol. B, 34, Iss. 3: 03H128 (2016). 6. A.M. Alnajeebi, J.C. Vickerman, and N.P. Lockyer, Biointerphases, 11, Iss. 2: 02A317 (2016). 7. Ch. K. Singh, S. Ilango, S. Dash, and A.K. Tyagi, Mater. Chem. Phys., 173: 475 (2016). 8. B. Gong and Ch. E. Marjo, Surf. Interf. Analys., 48, Iss. 7: 422 (2016). 9. H. Tian, A. Wucher, and N. Winograd, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 27, Iss. 12: 2014 (2016). 10. D. Huang, X. Hua, G.-L. Xiu, Y.-J. Zheng, X.-Y. Yu, and Y.-T. Long, Analyt. Chim. Acta, 989: 1 (2017). 11. K. Takahashi, S. Aoyagia, and T. Kawashima, Surf. Interface Anal., 49, Iss. 8: 721 (2017). 12. A.C. Patrick, D.N. Marc, and C.B. Vickie, Chemical Geology, 467: 122 (2017). 13. A.V. Walker, Microsc. Microanal., 23: 1042 (2017). 14. V.T. Cherepin, M.O. Vasylyev, I.M. Makeeva, V.M. Kolesnik, and S.M. Voloshko, Usp. Fiz. Met., 19, No. 1: 49 (2018). 15. R.R.-M. Smith, S. Sayen, N. Nuns, and E. Berrier, Sci. Total Envi ronment, 639: 841 (2018). 16. M.P. Seah and A.G. Shard, Appl. Surf. Sci., 439: 605 (2018). 17. V.T. Cherepin, Secondary Ion Mass Spectroscopy of Solid Surfaces (Utrecht, The Netherlands: VNU Science Press BV: 1987). 18. A.E. Barrington, R.P.K. Herzog, and W.P. Poschensieder, J. Vac. Sci. Technol., 3, Iss. 5: 239 (1966). 19. Ì.À. Âàñèëüåâ, Þ.Í. Èâàùåíêî, Â.Ò. ×åðåïèí, Ôàçîâûå ïðåâðàùåíèÿ (Êèåâ: Íàóêîâà äóìêà: 1970), ñ. 148. 20. Ì.À. Âàñèëüåâ, Þ.Í. Èâàùåíêî, Â.Ò. ×åðåïèí, Ìåòàëëîôèçèêà (Êèåâ: Íàó- êîâà äóìêà: 1973), ñ. 42. 21. G. Blaise and A. Nourtier, Surf. Sci., 90, Iss. 2: 495 (1979). 22. W.H. Gries, Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys., 30, Iss. 2: 97 (1979). 23. P. Sigmund, Phys. Rev., 184, Iss. 2: 383 (1969). 24. Ì.À. Âàñèëüåâ, Þ.Í. Èâàùåíêî, Â.Ò. ×åðåïèí, Äîêëàäû ÀÍ ÓÑÑÐ, 2: 45 (1970). 25. J.M. Schroeer, T.N. Rhodin, and R.C. Bradley, Surf. Sci., 34, Iss. 3: 571 (1973). 26. R. Weissmann, R. Stier, and Z. Naturforsch, Rad. Eff., 19, Iss. 2: 69 (1973). 27. L. Pauling, The Nature of the Chemical Bonds (Ithaca, New-York: Cornel Univ. Press: 1960). 28. A.K. Vijh, Surf. Sci., 46, Iss. 1: 282 (1974). 29. È.ß. Äåõòÿð, Â.Â. Íåìîøêàëåíêî, Ýëåêòðîííàÿ ñòðóêòóðà è ýëåêòðîííûå ñâîéñòâà ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ (Êèåâ: Íàóêîâà äóìêà: 1971). 30. J. Friedel, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2: 287 (1958). 31. M.M. Riedel, J. Antal, and S. Kugler, Acta Phys. Academ. Sci. Hung., 49, Iss. 1–3: 105 (1980). 32. H.C.Z. Beske, Z. Naturforschung, 22a: 459 (1967). 33. G. Blaise and M.C. Cadeville, J. Phys. France, 36, No. 6: 545 (1975). 34. Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, Ò. Èøèêàâà, Óñ ïå õè ôèç. ìåò., 17, ¹ 3: 209 (2016). UFM_4.indd 437 18.12.2018 9:02:53 438 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ 35. V.A. Tatarenko, S.M. Bokoch, V.M. Nadutov, T.M. Radchenko, and Y.B. Park, Defect Diffus. Forum, 280–281: 29 (2008). 36. Ò.Ì. Ðàä÷åíêî, Â.À. Òàòàðåíêî, Óñïåõè ôèç. ìåò., 9, ¹ 1: 1 (2008). 37. F. Henennequin, R.-L. Inglebert, and P.V. De Lesegno, Surf. Sci., 140, Iss. 1: 197 (1984). 38. M. Abon, J.C. Bertolini, and H. Montes, Appl. Surf. Sci., 32, Iss. 4: 343 (1988). 39. J.-F. Hennequin and J.-L. Bernard, Surf. Sci., 234, Iss. 1–2: 127 (1990). 40. L.M. Hennequin, O. Fade, J.G. Fays, J.F. Bic, S. Jaafar, A. Bertal, and D. Anthoine, Radiology, 196, No. 2: 45 (1995). 41. S.A. Firstov, N.A. Krapivka, M.A. Vasiliev, S.I. Sidorenko, S.M. Vo loshko, Powder Metall. Met. Ceram., 55, Iss. 7–8: 458 (2016). 42. Ch. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 6th ed. (New York: Jonn Wiley: 1986). 43. U. Bardi, F. Niccolaic, M. Tostic, and A. Tolstogouzov, Int. J. Mass Spectrom., 273, Iss. 3: 138 (2008). Ïîëó÷åíî 20 àâãóñòà 2018 ã.; îêîí÷àòåëüíûé âàðèàíò — 18 îêòÿáðÿ 2018 ã. REFERENCES 1. J.A. McHugh, Methods of Surface Analysis (Ed. A.W. Czanderna) (North Holland: Elsevier: 1975), Ch. 6, p. 223. 2. V.T. Cherepin and M.A. Vasiliev, Metody i Pribory dlya Analiza Poverkhnosti Materialov: Spravochnik [Methods and Devices for the Materials’ Surface Analysis: A Handbook] (Kiev: Naukova Dumka: 1982) (in Russian). 3. V.T. Cherepin and M.A. Vasiliev, Vtorichnaya Ionno-Ionnaya Ehmissiya Metallov i Splavov [Secondary Ion-Ion Emission of Metals and Alloys] (Kiev: Naukova Dumka: 1975) (in Russian). 4. A. Tynkova, G.L. Katona, G. Erdélyi, L. Daróczi, À.I. Oleshkevych, I.A. Vla dy- myrskyi, S.I. Sidorenko, S.M. Voloshko, and D.L. Beke, Thin Solid Films, 589: 173 (2015). 5. P. Jörchel, P. Helm, F. Brunner, A. Thies, O. Krüger, and M. Weyers, J. Vac. Sci. Technol. B, 34, Iss. 3: 03H128 (2016). 6. A.M. Alnajeebi, J.C. Vickerman, and N.P. Lockyer, Biointerphases, 11, Iss. 2: 02A317 (2016). 7. Ch.K. Singh, S. Ilango, S. Dash, and A.K. Tyagi, Mater. Chem. Phys., 173: 475 (2016). 8. B. Gong and Ch.E. Marjo, Surf. Interface Analys., 48, Iss. 7: 422 (2016). 9. H. Tian, A. Wucher, and N. Winograd, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 27, Iss. 12: 2014 (2016). 10. D. Huang, X. Hua, G.-L. Xiu, Y.-J. Zheng, X.-Y. Yu, and Y.-T. Long, Analyt. Chim. Acta, 989: 1 (2017). 11. K. Takahashi, S. Aoyagia, and T. Kawashima, Surf. Interface Analys., 49, Iss. 8: 721 (2017). 12. A.C. Patrick, D.N. Marc, and C.B. Vickie, Chem. Geol., 467: 122 (2017). 13. A.V. Walker, Microsc. Microanal., 23: 1042 (2017). 14. V.T. Cherepin, M.O. Vasylyev, I.M. Makeeva, V.M. Kolesnik, and S.M. Voloshko, Usp. Fiz. Met., 19, No. 1: 49 (2018). 15. R.R.-M. Smith, S. Sayen, N. Nuns, and E. Berrier, Sci. Total Environment, 639: 841 (2018). UFM_4.indd 438 18.12.2018 9:02:53 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 439 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò 16. M.P. Seah and A.G. Shard, Appl. Surf. Sci., 439: 605 (2018). 17. V.T. Cherepin, Secondary Ion Mass Spectroscopy of Solid Surfaces (Utrecht, The Netherlands: VNU Science Press BV: 1987). 18. A.E. Barrington, R.P.K. Herzog, and W.P. Poschensieder, J. Vac. Sci. Technol., 3, Iss. 5: 239 (1966). 19. M.A. Vasiliev, Yu.N. Ivashchenko, and V.T. Cherepin, Fazovye Prevrashcheniya (Kiev: Naukova Dumka: 1970), p. 148 (in Russian). 20. M.A. Vasiliev, Yu.N. Ivashchenko, and V.T. Cherepin, Metallofizika (Kiev: Naukova Dumka: 1973), p. 42 (in Russian). 21. G. Blaise and A. Nourtier, Surf. Sci., 90, Iss. 2: 495 (1979). 22. W.H. Gries, Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys., 30, Iss. 2: 97 (1979). 23. P. Sigmund, Phys. Rev., 184, Iss. 2: 383 (1969). 24. M.A. Vasiliev, Yu.N. Ivashchenko, and V.T. Cherepin, Doklady AN USSR, 2: 45 (1970) (in Russian). 25. J.M. Schroeer, T.N. Rhodin, and R.C. Bradley, Surf. Sci., 34, Iss. 3: 571 (1973). 26. R. Weissmann, R. Stier, and Z. Naturforsch, Rad. Eff., 19, Iss. 2: 69 (1973). 27. L. Pauling, The Nature of the Chemical Bonds (Ithaca, New-York: Cornel Univ. Press: 1960). 28. A.K. Vijh, Surf. Sci., 46, Iss. 1: 282 (1974). 29. I.Ya. Dekhtyar and V.V. Nemoshkalenko, Ehlektronnaya Struktura i Ehlektronnyye Svoistva Perekhodnykh Metallov i Splavov [Electronic Structure and Electronic Properties of Transition Metals and Alloys] (Kiev: Naukova Dumka: 1971) (in Russian). 30. J. Friedel, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2: 287 (1958). 31. M. M. Riedel, J. Antal, and S. Kugler, Acta Phys. Academ. Sci. Hung., 49, Iss. 1–3: 105 (1980). 32. H.C.Z. Beske, Z. Naturforschung, 22a: 459 (1967). 33. G. Blaise and M. C. Cadeville, J. Phys. France, 36, No. 6: 545 (1975). 34. M.O. Vasylyev, S. I. Sidorenko, S.M. Voloshko, and T. Ishikawa, Usp. Fiz. Met., 17, No. 3: 209 (2016). 35. V.A. Tatarenko, S.M. Bokoch, V.M. Nadutov, T.M. Radchenko, and Y.B. Park, Defect Diffus. Forum, 280–281: 29 (2008). 36. T.M. Radchenko and V.A. Tatarenko, Usp. Fiz. Met., 9, No. 1: 1 (2008). 37. F. Henennequin, R.-L. Inglebert, and P.V. De Lesegno, Surf. Sci., 140, Iss. 1: 197 (1984). 38. M. Abon, J.C. Bertolini, and H. Montes, Appl. Surf. Sci., 32, Iss. 4: 343 (1988). 39. J.-F. Hennequin and J.-L. Bernard, Surf. Sci., 234, Iss. 1–2: 127 (1990). 40. L.M. Hennequin, O. Fade, J.G. Fays, J.F. Bic, S. Jaafar, A. Bertal, and D. An- thoine, Radiology, 196, No. 2: 45 (1995). 41. S.A. Firstov, N.A. Krapivka, M.A. Vasiliev, S.I. Sidorenko, S.M. Voloshko, Powder Metall. Met. Ceram., 55, Iss. 7–8: 458 (2016). 42. Ch. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 6th ed. (New York: Jonn Wiley: 1986). 43. U. Bardi, F. Niccolaic, M. Tostic, and A. Tolstogouzov, Int. J. Mass Spectrom., 273, Iss. 3: 138 (2008). Received August 20, 2018; in final version, October 18, 2018 UFM_4.indd 439 18.12.2018 9:02:53 440 ISSN 1608-1021. Prog. Phys. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 Â.Ò. ×åðåïèí, Ì.À. Âàñèëüåâ, Ñ.È. Ñèäîðåíêî, Ñ.Ì. Âîëîøêî, ².À. Êðóãëîâ Â.Ò. ×åðåï³í 1, Ì.Î. Âàñèëüºâ 1, Ñ.². Ñèäîðåíêî 2, Ñ.Ì. Âîëîøêî 2, ².Î. Êðóãëîâ 2 1 ²íñòèòóò ìåòàëîô³çèêè ³ì. Ã.Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðà¿íè, áóëüâ. Àêàäåì³êà Âåðíàäñüêîãî, 36; 03142 Êè¿â, Óêðà¿íà 2 Íàö³îíàëüíèé òåõí³÷íèé óí³âåðñèòåò Óêðà¿íè «Êè¿âñüêèé ïîë³òåõí³÷íèé ³íñòèòóò ³ìåí³ ²ãîðÿ ѳêîðñüêîãî», ïðîñï. Ïåðåìîãè, 37; 03056 Êè¿â, Óêðà¿íà ÂÒÎÐÈÍÍÎ-ÉÎÍÍÀ Å̲Ѳß: ÌÀÒÐÈ×ÍÈÉ ÅÔÅÊÒ Ó ñòàòò³ îïèñàíî ô³çè÷íó ïðèðîäó çàëåæíîñòè éìîâ³ðíîñòè éîí³çàö³¿ ðîçïîðî- øåíèõ àòîì³â â³ä àòîìàðíî¿ é åëåêòðîííî¿ ñòðóêòóð ìåòàëåâî¿ ì³øåí³, áîìáàðäî- âóâàíî¿ éîíàìè íåéòðàëüíèõ ãàç³â (ìàòðè÷íèé åôåêò). Ïðîâåäåíî ñèñòåìàòè÷íó àíàë³çó ë³òåðàòóðíèõ äàíèõ ³ ðåçóëüòàò³â àâòîð³â äàíîãî îãëÿäó, îäåðæàíèõ ïðè äîñë³äæåíí³ âòîðèííî¿ éîííî¿ åì³ñ³¿ (ÂÉÅ) ÷èñòèõ ìåòàë³â, ðîçáàâëåíèõ òâåðäèõ ðîç÷èí³â ³ êîíöåíòðîâàíèõ ñòîï³â. Ïðàêòè÷íó âàæëèâ³ñòü òàêèõ äîñë³äæåíü çó- ìîâëåíî òèì, ùî ÿâèùå ÂÉÅ º îñíîâîþ óí³êàëüíî¿ ìåòîäè õåì³÷íî¿, ³çîòîïíî¿ òà ô³çèêî-õåì³÷íî¿ àíàë³çè íå ëèøå ìåòàëåâèõ ìàòåð³ÿë³â, àëå òàêîæ íàï³âïðîâ³ä- íèê³â ³ îðãàí³÷íèõ ðå÷îâèí. Âñòàíîâëåíî âèñîêó ÷óòëèâ³ñòü ÂÉÅ äî çì³íè ñèë ì³æàòîìîâî¿ âçàºìî䳿 òà ïàðàìåòð³â åëåêòðîííî¿ ñòðóêòóðè. Ñèñòåìàòè÷í³ äàí³ ùîäî «åôåêòó ìàòðèö³» â åì³ñ³¿ âòîðèííèõ éîí³â ìîæóòü áóòè îñíîâîþ ñòâîðåííÿ óí³êàëüíî¿ ê³ëüê³ñíî¿ ìåòîäè âèçíà÷åííÿ åíåð㳿 çâ’ÿçêó ð³çíîìàí³òíèõ àòîì³â ó ñêëàä³ áàãàòîêîìïîíåíòíèõ ìàòåð³ÿë³â. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ìåòàëåâ³ ñòîïè, âòîðèííî-éîííà åì³ñ³ÿ, ìàñ-ñïåêòðîìåòð³ÿ, õå- ì³÷ íà àíàë³çà, ³çîòîïè, åíåðã³ÿ çâ’ÿçêó, åëåêòðîííà ñòðóêòóðà. V.T. Cherepin 1, M.O. Vasylyev 1, S.I. Sidorenko 2, S.M. Voloshko 2, and ².O. Kruhlov 2 1 G.V. Kurdyumov Institute for Metal Physics, N.A.S. of Ukraine, 36 Academician Vernadsky Blvd., UA-03142 Kyiv, Ukraine 2 National Technical University of Ukraine ‘Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute’, 37 Peremohy Ave., UA-03056 Kyiv, Ukraine THE SECONDARY-ION EMISSION: MATRIX EFFECT The paper is concerned with the description of the physical nature of the depen- dence of the sputtered-atoms’ ionization probability on the atomic and electronic structures of a metal target bombarded with ions of neutral gases (matrix effect). A systematic analysis of the literature data and results of authors of this review is carried studying the secondary ion emission (SIE) of pure metals, dilute solid solu- tions, and concentrated alloys. The practical importance of such studies is because the phenomenon of renewable energy is the basis of a unique method of chemical, isotope as well as physical and chemical analysis not only of metallic materials, but of semiconductors and organic substances too. The high sensitivity of SIE to the change in the forces of interatomic interaction and the parameters of the electronic structure is revealed. Experimental and theoretical studies in this direction have made it possible to deepen the knowledge of the nature of the phenomenon of sec- ondary ion emission that arises when metal targets are bombarded with inert-gas ions, and to outline ways for further studying and applying this phenomenon for diagnostics of solid surfaces and bulks. Particularly, the method of mass-spectro- UFM_4.indd 440 18.12.2018 9:02:53 ISSN 1608-1021. Usp. Fiz. Met., 2018, Vol. 19, No. 4 441 Âòîðè÷íî-èîííàÿ ýìèññèÿ: ìàòðè÷íûé ýôôåêò metry of secondary ions based on the SIE can be used to study the phase equilib- rium diagrams as well as the first and second kind phase transformations. Taking into account the high sensitivity of SIE to the change in the forces of interatomic interaction and the parameters of the electronic structure, further investigations should be aimed at establishing stricter correlations between these properties of the material and such characteristics of SIE as the emission coefficient and the ioniza- tion probability of sputtered atoms. The solution of this problem will create a new quantitative method for determination of the binding energy of various atoms in the composition of multicomponent materials. Keywords: metal alloys, secondary ion emission, mass spectrometry, chemical analy- sis, isotopes, binding energy, electronic structure. UFM_4.indd 441 18.12.2018 9:02:53

Ähnliche Einträge