Результате деятельности

Катодное и ионноплазменнов распыление — распыление мишени (катода) в результате бомбардировки ее положительными ионами инертного газа из плазмы, образующейся в газовом разряде. Энергия нейтральных частиц, выбиваемых ионами из мишени, колеблется от единиц до нескольких десятков электрон-вольт. Это более чем на порядок выше тепловых энергий термически испаренных атомов. Благодаря этому адгезия пленок, осажденных методом ионного распыления, значительно лучше, чем при термовакуумном осаждении.

На участке ОА характеристики происходит несамостоятельный темный разряд. Свободные электроны и положительные ионы получаются за счет воздействия на катод и на разрядный промежуток энергии космических лучей и радиоактивного «фона» Земли. Участок А В называется участком насыщения, так как все электроны и ионы, освобожденные энергией внешних ионизаторов, — космических лучей и радиоактивного «фона» Земли, участвуют в создании тока проводимости, а скорость электронов, разгоняющихся в электрическом поле, еще недостаточна для ионизации атомов газа. Участок ВС называют участком газового умножения, так как увеличение тока на этом участке характеристики вызвано лавинным размножением носителей заряда (электронов и ионов), происходящим в результате неупругих соударений первого рода. Разряд на этом участке все еще остается темным, но переходит из несамостоятельного в самостоятельный. Самостоятельным разряд становится тогда, когда с поверхности катода начинается эмиссия электронов, возникающая в результате бомбардировки поверхности катода положительными ионами, при условии, что одному электрону, пришедшему на анод, соответствует не менее одного электрона, эмиттированного холодным катодом в результате ионной бомбардировки его поверхности.

водимости металлов, а падение напряжения в плазме не превышает 0,2 •*• 0,5 в на 1 см длины участка, заполненного плазмой. В связи с этим основное падение напряжения происходит вблизи катода ( 2.10, б), так как энергия электрического поля затрачивается на то, чтобы «разогнать» электроны до скоростей, достаточных для ионизации газа. На участке, заполненном плазмой, падение напряжения весьма незначительно. На участке у анода падение напряжения может быть положительным (кривая /), равным нулю (кривая 2) или отрицательным (кривая 3). Полное падение напряжения на участке катод — анод газотрона составляет обычно 10 -4- 15 в, что соответствует рабочему участку ВС характеристики (см. 2.10, а). Точка С вольт-амперной характеристики соответствует току эмиссии газотрона, при котором число электронов, излучаемых в единицу времени катодом, равно числу электронов, достигающих поверхности анода. Пространственный заряд вблизи катода при анодном токе, равном току эмиссии, полностью рассасывается. Это приводит к тому, что положительные ионы, не встречая на своем пути по направлению к катоду пространственного заряда, начинают ударяться о поверхность катода и вызывают электронную эмиссию с его поверхности. Этим объясняется увеличение тока на участке CD. Однако под действием ионной бомбардировки катод быстро разрушается, поэтому работа газотрона при токах, превышающих ток эмиссии катода, недопустима. Повышение падения напряжения на участке CD связано с тем, что электронная эмиссия возможна в результате бомбардировки катода положительными ионами, летящими с достаточной скоростью, а для разгона ионов требуется более сильное электрическое поле.

В основе ионного травления лежит бомбардировка образца ионами газов, например азота или кислорода. Процесс обеспечивает необходимую скорость удаления материала и применим к большинству полупроводниковых материалов. Для обеспечения постоянства скорости травления необходима стабильность источника ионов. Основной недостаток метода состоит в том, что на поверхности образца в результате бомбардировки быстро образуется разрушенный слой. Однако потенциальная универсальность метода в сочетании с удобством и большой скоростью проведения измерений делает его перспективным для более широкого использования.

Протонное излучение образуется за счет испу-скания ядрами атомов протонов в результате бомбардировки их заряженными частицами (нейтронами, гамма-

При еще больших скоростях электронов в результате бомбардировки анода электронным пучком возникает рентгеновское излучение аналогично тому, как это имеет место в рентгеновских трубках.

весьма высоких скоростей в высоком вакууме. В результате бомбардировки электронами поверхности свариваемых деталей подавляющая часть кинетической энергии электронов превращается в теплоту, используемую для осуществления сварки плавлением.

]'е — электроннан составляющая обратного тока, возникающая н результате бомбардировки поверхности катода ионами;

Катод — электрод, предназначенный для эмиссии (испускания) свободных электронов. В большинстве приборов (электронные лампы, электронно-лучевые трубки и некоторые ионные приборы) используются термоэлектронные катоды, действие которых основано на явлении термоэлектронной эмиссии — испускании электронов при нагреве твёрдого тела. Помимо термоэлектронных катодов в электровакуумных электронных и ионных приборах используются также холодные и вторично-эмиссионные катоды, эмиссия электронов с поверхности которых происходит соответственно под действием электрического поля и в результате бомбардировки катода электронами. Особую группу составляют фотоэлектронные

Таким образом, в результате бомбардировки мишени первичными электронами образуется встречный поток вторичных электронов, содержащий упруго и неупруго отраженные электроны, а также собственно вторичные электроны. Относительное количество этих трех видов электронов, а также общее число вторичных электронов зависят от энергии первичных электронов, физико-химических свойств мишени, чистоты ее поверхности, угла падения первичных электронов и других факторов.

Тетроды и пентоды, работающие в выходных ступенях усилителей, характеризуются большими анодными токами, так как задача оконечных усилителей заключается в увеличении мощности колебаний. Поэтому в выходных лампах применяют мощные катоды, лучеиспускание которых может привести к значительному разогреву сеток. Возникает опасность появления термоэлектронной эмиссии с управляющей .сетки. Для устранения этого нежелательного эффекта управляющую сетку иногда покрывают тонким слоем золота, а к ее держателям приваривают специальные радиаторы для рассеяния тепловой энергии. В мощных выходных лампах возникает, кроме того, опасность вторичной эмиссии с поверхности баллона в результате бомбардировки его случайно попавшими электродами. Поэтому внутреннюю поверхность баллона лампы покрывают графитовым слоем, а края анода закрывают специальным экраном. Г

В результате деятельности человека в атмосферу ежегодно выбрасывается (350 — 400)106 т пыли, а вследствие стихийных явлений (ураганов, землетрясений, извержений вулканов и т. д.) примерно в 10 раз больше. Эти выбросы постепенно становятся сопоставимыми. Пыль и другие выбросы в атмосферу, вызванные деятельностью человека, распространены по нашей планете неравномерно. Запыленность воздуха в городах в 9—10 раз больше, чем в сельской местности. Например, запыленность воздуха над океаном составляет 500 пылинок в 1 см3, а в городе— 105 пылинок в 1 см3. В результате развития энергетики загрязняется также поверхность земли. ТЭС и котельные, работающие на каменном угле, создают огромные золоотвалы. Золоотвалы ТЭС мощностью 1 ГВт ежегодно занимают площадь 0,5 км2 при высоте 2 м. Ближайшей задачей поэтому является использование золоотвалов с превращением золы в строительные материалы и т. д.

Причины образования локальных дефектов: собственные загрязнения фоторезиста и реактивов (проявителя, травителей и др.); загрязнения, вносимые в результате деятельности операторов из окружающей среды (начиная от контакта с технологической тарой и оборудованием); низкое качество

Доля частиц, появившихся в атмосфере в результате деятельности человека, невелика по сравнению с долей частиц природного происхождения (табл. 12.1). Из более чем 4 млрд. т взвешенных частиц, находящихся в атмосфере Земли, согласно оценкам в 1968 г. лишь 0,7 млрд. т, или около 17 %, можно считать частицами, появившимися в результате деятельности человеческого общества. В большинстве это трансформированные газообразные примеси, т. е. молекулы газов, которые соединились в группы и превратились в аэрозольную частицу. Есть признаки того, что частицы неприродного происхождения начинают постепенно проникать и в стратосферу. Соотношение содержаний хлора и брома в стратосфере составляет около '/2о аналогичного показателя на уровне моря, что свидетельствует о переизбытке брома, который может выделяться из соединений свинца, содержащихся в выхлопных газах автомашин. -

Частицы, появившиеся в результате деятельности человека

Наконец, город представляет собой гигантскую тепловую машину, функционирующую и зимой, и летом. В летнее время теплота, удаляемая из зданий кондиционерами воздуха (а вместе с ней и подводимая к кондиционерам энергия), поступает в воздушный бассейн города. Зимой теплый воздух просачивается наружу из построек с плохой теплоизоляцией. Можно определить степень воздействия теплоты, выделяемой в результате деятельности человека, на локальную температуру. Приведем к рбщему виду уравнение (8.8), чтобы включить в него члены Qc (теплота) и Н (теплота, выделяемая в результате деятельности людей):

Естественные источники загрязнения воздуха, в том числе вулканические извержения, брызги морской воды, пыльные бури, поставляют в воздушный бассейн неизмеримо больше частиц, чем все источники загрязнений, возникающие в результате деятельности человека, вместе взятые. Но в таком случае стоит ли беспокоиться? Стоит, и для этого есть три причины: в атмосферу сбрасываются самые разнородные вещества; источники загрязнения концентрируются в урбанизированных районах; наступит момент, когда не будет больше надежды, что загрязнители, появившиеся в результате• деятельности человека, будут унесены, разбавлены и рассеяны естественным путем.

Радиация, возникающая в результате деятельности человека

Помимо воздействия природных источников радиации, каждый из нас может подвергаться воздействию самых разнообразных источников ионизирующего излучения, возникающих в результате деятельности человека. Среди этих техногенных источников радиации наиболее заметная роль, без сомнения, принадлежит рентгеновскому излучению, которое используется для целей медицинской диагностики. Доза, получаемая при рентгеновском обследовании, колеблется в широких пределах в зависимости от типа применяемой пленки, от того, какие органы подвергаются облучению, от состояния и качества используемого оборудования, от профессионального умения специалистов-рентгенологов. Экспозиционные дозы по оценкам варьируются от 10 мР (2,4X ХЮ-7 Кл/кг) до 3000 мР (7,2-Ю-4 Кл/кг),а поглощенные дозы — от 100 мкГр (10 мрад) до 30 мГр (3 рад). Индивидуальная доза, полученная при однократном рентгеновском обследовании, вполне может оказаться сравнимой с годовой дозой за счет естественного радиационного фона.

фон, Создаваемый в результате деятельности человека, являются радиоактивные осадки при испытаниях ядерного оружия. Заключенного в 1962 г. соглашения о запрещении ядерных испытаний в атмосфере придерживаются все ядерные державы, за исключением КНР и Франции, которые продолжают производить ядерные взрывы. В общем частота проведения испытательных ядерных взрывов в атмосфере заметно снизилась. До того как был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, суммарная мощность произведенных ядерных взрывов составила около 511 Мт (в тротиловом эквиваленте). При этом около 193 Мт приходится на долю ядерного оружия, использующего цепную реакцию деления ядер тяжелых элементов, а оставшуюся часть составляют взрывы термоядерного (или водородного) оружия.

Перспективы изменения климата в результате деятельности человека породили множество противоречивых гипотез. По мере того как климат Земли становится теплее, растет число этих гипотез. Выдвигаемые аргументы отнюдь не ограничиваются рамками естествознания— они затрагивают также и общественно-политическую сферу. В сущности едва ли можно рассматривать вопрос о «глобальном загрязнении атмосферы» и о влиянии этого загрязнения на климат в изолированной обстановке научной лаборатории, поскольку подобные вопросы сплошь и рядом имеют социальные последствия.

Углекислый газ сравнительно стабилен в химическом отношении, поэтому большая часть его остается в атмосфере; менее 50% углекислоты, выделяемой в атмосферу, растворяется в морской воде либо поглощается растительным покровом суши (хотя по этому поводу существуют известные разногласия, так как не исключено, что площадь, занимаемая тропическими лесами, постепенно уменьшается в результате деятельности человека). Наблюдения показывают, что содержание СО2 в атмосфере уже превысило уровень, существовавший до начала промышленной революции (он оценивается примерно в 270—290 млн.-1) и ныне достигает значения 330 млн.-1; эта цифра была получена на основе измерений, проведенных целым рядом станций — от мыса Барроу на Аляске до Южного полюса. (Если бы в атмосфере оставался весь СОа, выделяющийся при сгорании топлива, прирост возрос бы более чем вдвое.) Предполагая, что среднегодовой прирост потребления органического топлива составляет 3—4% и исходя из того, что около половины выделяемого при этом СО2 остается в атмосфере, можно сделать вывод, что к 2000 г. содержание углекислоты в атмосфере достигнет 400 млн."1 ( 1), а к середине XXI столетия этот показатель удвоится по сравнению с показателем, имевшим место до начала промышленной революции. Данные о концентрации углекислого газа в прошедший период заимствованы из различных источников. Модельные оценки, полученные разными авторами, предсказывают дальнейший рост концентрации СО2; они учитывают (правда, по-разному) поглощение антропо-