Über die Ionisation und Desorption durch starke elektrische Felder

Abstract

Es wird über experimentelle Untersuchungen über die Intensitätsverteilung der Feldelektronenemission von Wolfram-Einkristallspitzen berichtet, deren Oberfläche mit dünnen Fremdschichten bedeckt ist. Wenn dünne Oberflächenschichten, die durch Chemisorption von Sauerstoff oder von Kohlenwasserstoffen, also durch die Bildung von Oberflächenverbindungen des Wolframs mit Sauerstoff oder Kohlenstoff, entstanden sind, der Einwirkung von genügend starken Gegenfeldern ausgesetzt werden, dann ändert sich die Intensitätsverteilung der Feldelektronenemission in charakteristischer Weise: diejenigen Stellen der Oberfläche, die vor der Einwirkung des Gegenfeldes besonders stark emittieren, erscheinen nachher dunkel, emittieren also besonders wenig Elektronen. Diese Intensitätsänderungen werden auf Ionisationsprozesse an solchen Stellen der Oberfläche zurückgeführt, an denen die Ionisationsenergie infolge der Wechselwirkung mit dem Oberflächenfeld des Metalls oder mit Nachbaratomen besonders gering geworden ist. Die primäre Wirkung des Gegenfeldes besteht also darin, daß in solchen Zentren eine „Feldionisation“ stattfindet, wobei ein Elektron in das Metallinnere übergeht; die sekundäre Wirkung des Gegenfeldes besteht in der Emission des positiven Restions in das Vakuum, sofern das Gegenfeld groß genug ist, um die elektrische Bildkraft des Ions zu überwinden. Die Feldionisation von physikalisch adsorbierten Molekülen bzw. Atomen tritt dagegen erst bei höheren Feldstärken ein; sie geht anscheinend kontinuierlich in die Feldionisation von frei beweglichen, aus dem Entladungsraum kommenden und auf die Metalloberfläche treffenden Gasmolekülen über. Eine quantitative Deutung der „Abreißfeldstärke“ und ihrer Abhängigkeit von der Temperatur für den Fall von leicht ionisierbaren Adatomen wird gegeben: Das Abreißen erfolgt, wenn die Feldstärke der angelegten Spannung diejenige des Bildkraftpotentials gerade übersteigt.