Numéro
J. Phys. France
Volume 44, Numéro 2, février 1983
Page(s) 221 - 227
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01983004402022100
J. Phys. France 44, 221-227 (1983)
DOI: 10.1051/jphys:01983004402022100

Sur la formation d'ions polyatomiques secondaires

P. Joyes

Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France


Abstract
A discussion of experimental results on the secondary émission of polyatomic ions shows the important role played by the charge in their formation. One knows that the charge favorizes the nucleation of aggregates in supersaturated vapors. Here, we analyze the role of the charge of a secondary monoatomic ion as a centre of nucleation for the group of secondary atoms emitted after the same primary impact (all these particles start from a zone some tens of Å in diameter and during a time of about 10-13 s). We present a calculation where this mechanism is applied to Al+ 2 ions formed by nucleation on Al+ ions of various energies. The order of magnitude of the dimer yield is in agreement with experiment. The dependence of the yield on the binding energy of the « ionatom » system allows one to verify the correspondance rule « intensity stability » given in other works. Moreover, the results show that, as observed, the energy spectrum of dimers is displaced towards low values. A discussion allows one to predict that the mechanism gives an angular distribution of dimers more peaked about the maximum than the distribution for monoatomic species. We also obtain the proportion of dimers due to large-distance catching of the atom by the ion (> 6 Å). This proportion is important and explains recent experimental results on the clustering distance. This part of the emission is due to the long-range attractive potential which does not appear in the atom-atom system. The ratio of the yields I(Al 2)/I(Al) is not expected to be significantly different from I(Al+2 )/I(Al+) because large-distance catching is not preponderant in dimer formation. This is no longer the case for large-size molecular particles. Their formation demands one or several large-distance catchings and thus the yields should be larger for ionic than for neutral species : I(Al+n)/I(Al+) > I(Aln)/I(Al). Some experimental results confirm this point.


Résumé
Une discussion des résultats expérimentaux sur l'émission secondaire d'ions polyatomiques permet de dégager le rôle prépondérant de la charge dans leur formation. On sait que la présence d'une charge favorise aussi la formation d'agrégats dans les phénomènes de nucléation en atmosphère sursaturée. Nous analysons ici le rôle de la charge d'un ion secondaire comme centre de nucléation pour la « bouffée » d'atomes neutres émis à la suite du même impact primaire (toutes ces particules secondaires émergent de la surface d'une zone de quelques dizaines d'Å de diamètre et dans un intervalle de temps de l'ordre de 10 -13 s). Nous présentons un calcul où le mécanisme est appliqué à l'émission secondaire d'ions Al+2 formés à partir d'ions Al + de diverses énergies. Les ordres de grandeur des rendements en dimères sont en accord avec l'expérience. La dépendance des rendements avec l'énergie de cohésion du système ion-atome est obtenue ; elle permet de vérifier la règle de correspondance « intensité stabilité » que d'autres études avaient permis de dégager. Les résultats montrent de plus que, conformément à l'expérience, les spectres énergétiques des dimères sont plus concentrés sur l'origine que ceux des ions simples. Une discussion permet de prévoir que ce mécanisme donnerait une distribution angulaire des dimères plus étroite autour du maximum que celle des ions simples. Nous obtenons aussi la proportion de dimères formés au cours d'un accrochage atome-ion à grande distance ( > 6 Å). Cette proportion est notable, elle permet de comprendre des résultats expérimentaux récents sur la « distance maximale d'agrégation ». Cette part de l'émission est due au potentiel attractif à grande distance du système ion-atome qui n'existe pas pour le système neutre-neutre. On comprendrait ainsi que les particules moléculaires à grand nombre d'atomes dont la formation passe forcément par un ou plusieurs accrochages à grande distance soient plutôt de type ionique.

PACS
7920H - Electron impact: secondary emission.

Key words
aluminium -- secondary ion emission