4.1.1. Если присмотреться повнимательнее - Ашкинази Л.А.

Для развития многих областей физики и техники необходимо знать, как устроена поверхность, а именно надо знать, какие атомы на ней находятся, как они расположены относительно друг друга, как перемещаются по поверхности. Требуются эти знания и для развития самой вакуумной тех­ники. В свою очередь, вакуумная техника помогает все это узнать. Действительно, если у нас есть идеально чистая поверх­ность, то оставаться чистой в течение времени, необходимого для исследований, она может только в вакууме. На воздухе или в плохом вакууме она мгновенно покроется слоем молекул: на воздухе — кислорода и воды, в вакууме — остаточных газов. Чем вакуум выше, тем время загрязнения поверхности больше. Конкретно, если мы хотим, чтобы не более 10% поверхности покрылось слоем молекул, например, за 1 час, необходимо иметь вблизи этой поверхности вакуум не хуже 3-10^-8 Па (зависимость скорости, с которой поверхность покрывается сорбированным газом, от вакуума вычислена в § 2 гл. 1). Это уже настолько высокий вакуум, что его часто не без оснований называют «сверхвысокий вакуум».

Предположим, что необходимый вакуум обеспечен и мы можем начать разглядывать поверхность во все более сильный микроскоп (например, сначала в оптический, потом в электрон­ный, потом в ионный). В повести Ст. Лема «Солярис» это описано так: «Я видел как будто с большой высоты огромную пустыню... на ней лежали... плоские скалистые холмики. Я сделал изображение резким и, не отрывая глаз от окуляров... прибавил увеличение... приплюснутая тень одной молекулы заполнила весь окуляр». К сожалению, в реальной жизни так просто это не делается, но при достаточно большом увеличении мы увиде­ли бы нечто похожее на рис. 28, где каждый атом условно изображен кубиком. Атомы на поверхности могут занимать разные положения, и они обозначены на

рисунке цифрами от 1 до 5. Отсюда уже видно, почему устройство поверхности важно для вакуумной техники — ведь от расположения атомов зависит, легко ли каждому атому испариться, т. е. оторваться от поверхности. Атому 1 надо оторваться от одного соседа, атому 2 от двух и т. д. Конечно, действительная картина может

быть сложнее. Например, расстояния между атомами на поверх­ности могут быть разными в разных направлениях. Если часть поверхности образована не плоскостью А, а плоскостью В (на рисунке стрелки А и В параллельны этим плоскостям), то атомы расположены по углам прямоугольников со сторона­ми а и a\/l (a — период решетки), а не квадратов со сто­ронами а. Поверхность может быть устроена и еще сложнее, например атомы на поверхности могут образовывать вообще не ту решетку, что в глубине,— скажем, в глубине решетка может быть кубическая, а на поверхности атомы могут образовывать шестиугольники.

Судя по тому, как сложно устроена поверхность, процессы на ней тоже могут быть достаточно разнообразны. Но для начала... Как сказал один из героев романа М. Булгакова «Мастер и Маргарита»: «Любезный Фагот, покажи нам для на­чала что-нибудь простенькое». Впрочем, простота эта, как и в упомянутом романе, весьма относительна.