Processus de formation d'ions à partir d'atomes éjectés dans des états électroniques surexcités lors du bombardement ionique des métaux de transition

Abstract

On étudie le mécanisme d'ionisation des éléments de transition de la série 3d, bombardés par un faisceau d'ions A+ de quelques keV. La formation d'un ion positif résulte tout d'abord du peuplement statistique des états surexcités des atomes éjectés, par les électrons de conduction, puis d'une désexcitation Auger de ces atomes hors du métal (auto-ionisation). On construit les états surexcités à partir des niveaux 3d et 4s de l'atome, représentés dans un modèle à un électron. Pour que des états surexcités puissent être peuplés, il faut que le barycentre des niveaux d'énergie des électrons excités soit en dessous du niveau de Fermi du métal. Cette condition impose différents modes d'états surexcités, formés par 2 ou 3 électrons, qui nécessitent, dans tous les cas, la formation d'un trou sur la couche 3d. Le rendement ionique qui découle de ce processus est directement proportionnel à la probabilité de peuplement des états surexcités de chaque élément. Cette probabilité varie de 2,5 x 10-3 pour le cuivre à 1,3 x 10-2 pour le titane