Распыление меди пучком

Найдём энергию, которую может передать электрон атому меди при столкновении с ним. Максимальная энергия передаётся, очевидно, при лобовом соударении. Вводя для скоростей электрона и атома такие же обозначения, как и при решении предыдущей задачи, запишем аналогичным образом законы сохранения импульса и энергии, и найдём из них импульс, который приобретает атом меди массой \(M_{\text{Cu}} = 64m_p\) вследствие соударения: \[p = m_e(v - v') = \dfrac{2M_{\text{Cu}}m_ev}{m_e + M_{\text{Cu}}} \approx 2m_ev.\] Так как электрон ускоряется разностью потенциалов \(U\), то \(|e|U = m_ev^2/2\). С учётом этого \(p = 2\sqrt{2m_e|e|U}\), и приобретаемая атомом меди энергия \[E_1 = \dfrac{p^2}{2M_{\text{Cu}}} = \dfrac{m_e}{16m_p}|e|U \approx 3{,}4\cdot 10^{-2}\text{ эВ}.\] Поскольку \(E_1 \ll E_0\), то пучок электронов, ускоряемый данной разностью потенциалов, не может вызывать распыление атомов меди с поверхности пластинки.

Несколько иначе обстоит дело, если с атомом меди сталкивается однозарядный ион аргона, масса которого \(M_{\text{Ar}} = 40m_p\) близка к \(M_{\text{Cu}}\). С помощью аналогичных вычислений можно показать, что при таком столкновении атому меди передаётся энергия \[E_2 = \dfrac{4M_{\text{Cu}}M_{\text{Ar}}}{(M_{\text{Cu}} + M_{\text{Ar}})^2}|e|U = \dfrac{160}{169}|e|U \approx |e|U = 1000\text{ эВ}.\] Так как \(E_2 \gg E_0\), то ионный пучок может вырывать атомы меди из пластинки, вызывая их распыление.