БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (КА)

Като'дное паде'ниепотенциала, относительно быстрое падение потенциала вблизи катода в электрическом разряде в газе . Чаще всего К. п. обусловлено избытком положительных ионов у катода, образующим положительный пространственный заряд, который экранирует катод. Однако в некоторых видах несамостоятельного электрического тока в газе при интенсивной электронной эмиссии из катода возникает К. п., создаваемое отрицательным пространственным зарядом (избыток электронов); такое К. п. ограничивает эмиссию и препятствует дальнейшему увеличению пространственного заряда.

В зоне К. п. и в непосредственной близости к ней идут основные процессы, обеспечивающие протекание электрического тока в газе. Коренные отличия между разными формами газового разряда обусловлены именно особенностями и различиями этих прикатодных процессов. Качественное своеобразие процессов в зоне К. п. количественно проявляется в величине К. п., специфичной для данного вида разряда. Например, малая величина К. п. — порядка ионизационного потенциала газа и меньше (1—10 в ) — является наиболее характерной чертой дугового разряда , а высокие К. п., измеряемые многими сотнями в , отличают тлеющий разряд от др. видов тока в газе. (Со стороны, противоположной катоду, зона К. п. примыкает в дуговом разряде к квазинейтральному плазменному промежутку, называемом положительным столбом, в тлеющем разряде — к области так называемого отрицательного свечения.) Конкретная величина К. п. зависит от рода газа, материала катода и состояния его поверхности. К. п. не зависит от расстояния между электродами и от величины разрядного тока в широком интервале значений последнего. Лишь при достаточно больших токах К. п. сильно возрастает (аномальное К. п.) — до многих десятков в в дуговом разряде и до нескольких тысяч в в тлеющем разряде.

Лит . см. при ст. Электрический разряд в газах .

А. К. Мусин.

Като'дное распыле'ние,ионное распыление, разрушение отрицательного электрода (катода) в газовом разряде под действием ударов положительных ионов. В более широком смысле — разрушение твёрдого вещества при его бомбардировке заряженными или нейтральными частицами.

К. р., с одной стороны, нежелательное явление, уменьшающее срок службы электровакуумных приборов ; с др. стороны, К. р. имеет практическое применение для очистки поверхностей, выявления структуры вещества (ионное травление), нанесения тонких плёнок, для получения направленных молекулярных пучков и т.д. Бомбардирующие ионы, проникая в глубь мишени, вызывают смещение её атомов. Эти смещенные атомы, в свою очередь, могут вызывать новые смещения и т.д. Часть атомов при этом достигает поверхности вещества и выходит за её пределы. При определённых условиях частицы могут покидать поверхность мишени в виде ионов (см. Ионная эмиссия ). В монокристаллах наиболее благоприятные условия для выхода частиц складываются в направлениях, где плотность упаковки атомов наибольшая. В этих направлениях образуются цепочки соударений (фокусоны), с помощью которых энергия и импульс смещенных частиц передаются с наименьшими потерями. Существенную роль при К. р. играет процесс каналирования ионов, определяющий глубину их проникновения в мишень (см. Каналирование заряженных частиц ).

К. р. наблюдается при энергии ионов E выше некоторой величины E 0, называемым порогом К. р. Значения E 0для различных элементов колеблются от единиц до нескольких десятков эв . Количественно К. р. характеризуется коэффициентом распыления S , равным числу атомов, выбитых одним ионом. Вблизи порога S очень мало (10 –5атомов/ион), а при оптимальных условиях S достигает нескольких десятков. Величина S не зависит от давления газа при малых давлениях р < 13,3 н / м 2 (0,1 мм рт . ст .), но при р > 13,3 н / м 2 (0,1 мм рт . см .) происходит уменьшение S за счёт увеличения числа частиц, осаждающихся обратно на поверхность. На величину S влияют как свойства бомбардирующих ионов — их энергия E i( рис. 1 ), масса M i ( рис. 2 ), угол падения ее на мишень ( рис. 3 ), так и свойства распыляемого вещества — чистота поверхности, температура, кристаллическая структура, масса атомов мишени.

Угловое распределение частиц, вылетающих с распыляемой поверхности, анизотропно. Оно зависит от энергии ионов, а для монокристаллов также от типа кристаллической решётки и строения распыляемой грани. Осадок из распыляемого вещества, образующийся на экране, имеет вид отдельных пятен, причём симметрия картины осадка та же, что и симметрии распыляемой грани и образовавшихся на ней в результате К. р. фигур травления ( рис. 4 ). Энергии распылённых частиц колеблются от нескольких долей эв до величин порядка энергии первичных ионов. Средние энергии распыляемых частиц составляют обычно десятки эв и зависят от свойств материала мишени и характеристик ионного пучка.

Лит.: Моргулис Н. Д., Катодное распыление, «Успехи физических наук», 1946, т. 28, в. 2—3, с. 202; Плешивцев Н. В., Катодное распыление, М., 1968; Каминский М., Атомные и ионные столкновения на поверхности металла, пер. с англ., М., 1967; Томпсон М., Дефекты и радиационные повреждения в металлах, пер. с англ., М., 1971.

В. Е. Юрасова.

Pис. 4. Вверху — осадок, образующийся на прозрачном экране, расположенном параллельно распыляемой грани монокристалла Сu [а — грани (100), б — грани (110), в — грани (111)], внизу — углубления, возникающие при этом на поверхностях граней.

Рис. 1. Зависимость коэффициента распыления S медной мишени от энергии Е бомбардирующих ионов.

Рис. 3. Зависимость S от угла падения a ионов, бомбардирующих поверхность Cu, Ta, Fe, Pt (цифры указывают энергию ионов).

Рис. 2. Зависимость коэффициента распыления S от массы бомбардирующих ионов M i( Е i = 400 эв ).

Като'дный повтори'тель,усилитель электрической мощности, в котором вследствие сильной отрицательной обратной связи выходное напряжение, снимаемое с нагрузки в цепи катода электронной лампы, примерно равно напряжению (повторяет напряжение) на его входе. См. Повторитель .