XVII. Кино 35 страница. Лит.: Cook I. M., The creeks in Ionia and the East, N

Лит.: Cook I. M., The creeks in Ionia and the East, N. Y., 1965.

ИОННАЯ АТМОСФЕРА, повышенная концентрация ионов противоположного знака в объёме, окружающем данный ион в растворе; образуется вследствие действия электрич. поля, создаваемого этим ионом. Суммарный заряд И. а. равен по величине и противоположен по знаку заряду- этого иона. Понятие И. а. даёт возможность при использовании статистич. методов упростить расчёт взаимодействия между ионами в растворе (рассматривая вместо электрич. полей, создаваемых каждым из ионов, окружающих центр, ион, непрерывное поле И. а. этого иона). Каждый из ионов, в т. ч. и любой ион, входящий в И. а. данного иона, можно рассматривать как центр, ион, обладающий своей И. а.

В. А. Киреев.

ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ в биологических системах обусловлена гл. обр. диффузией ионов; играет важную роль в транспорте веществ между отд. клеточными структурами, в генерировании и проведении биоэлек-трич. импульсов и создании разности потенциалов как между отд. органеллами клетки, так и между её наружной и внутр. средой. Суммарную И. п. (гл. обр. для K⁺, Na⁺ и Cl^-) можно оценить по формуле, учитывающей ионные градиенты, коэффициенты проницаемости ионов и мембранную разность потенциалов. В теории генерирования биоэлектрических потенциалов для потоков отд. ионов пользуются понятием парциальной И. п.

ИОННАЯ СВЯЗЬ, электровалентная связь, гетеровалентная связь, один из видов химич. связи, в основе к-рого лежит электростатич. взаимодействие между противоположно заряженными ионами. Такие связи в сравнительно чистом виде образуются в галогенидах щелочных металлов, напр. KF, т. к. атомы щелочных металлов имеют по одному слабо удерживаемому электрону (энергия связи примерно 3-5 эв), а атомы галогенов обладают наибольшим сродством к электрону. Но даже в кристаллах (и тем более в молекулах) этих соединений полной передачи электрона от атома металла атому галогена большей частью всё же не происходит. Распространённые прежде представления об образовании в др. случаях двух-, трёх-или четырёхзарядных ионов Ca²⁺, О^2-, B³⁺, Si⁴⁺ не подтвердились, т. к. химич. связь образуется в таких случаях более сложным путём. Для оценки степени ионности связи пользуются понятием эффективного заряда иона (см. Валентность, Химическая Связь). В. А. Киреев.

ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА, параметр I, используемый для характеристики электрич. поля раствора электролитов. И. с. p. I = 1/2 [ris] m_iZ²_i, где Zi - заряд ионов данного вида i, т - их моляльностъ в растворе (т. е. число грамм-ионов в 1 кг растворителя). В сильно разбавленных растворах некоторые свойства электролитов, и в частности коэффициент активности данного сильного электролита в растворе, зависят гл. обр. от И. с. р., что даёт возможность при приближённых расчётах пренебрегать зависимостью их от вида и концентрации содержащихся в растворе др. ионов.

ИОННАЯ ТЕОРИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ связывает возникновение возбуждения с движением ионов через поверхностную мембрану возбудимой клетки, что обусловливается изменением её ионной проницаемости. См. Мембранная теория возбуждения.

ИОННАЯ ФЛОТАЦИЯ, процесс извлечения находящихся в растворе ионов методом флотации, при к-ром в качестве реагентов-собирателей используются ио-ногенные поверхностно-активные вещества. И. ф. предложена в 50-х гг. 20 в. Ф. Себба (ЮАР). Для осуществления И. ф. в исходный раствор вводят пузырьки газа и собиратель. Последний образует в растворе поверхностно-активные ионы, заряд к-рьгх по знаку противоположен заряду извлекаемого иона. Соединение поверхностно-активных и извлекаемых ионов концентрируется на поверхности газовых пузырьков и выносится ими в пену. Затем пена отделяется от раствора и разрушается. Сконцентрированный в пенном продукте извлекаемый ион выделяется различными способами, зависящими от конкретных условий (природы иона и собирателя, целей И. ф. и т. д.).

И. ф. осуществляется во флотационных машинах (пневматич. и др.), сконструированных с учётом особенностей данного процесса. И. ф. обладает высокой производительностью и наиболее эффективна при низких концентрациях извлекаемых ионов (меньших 10^-3-10^-2 г*ион/л). И. ф. может применяться в гидрометаллургии, очистке сточных вод, аналитич. химии и др.

И.ф. могут извлекаться любые металлы, в первую очередь Mo, W, U, V, Pt.Ge, Re. В СССР сооружается пром. установка для И. ф- молибдена с помощью первичных аминов. Пенный продукт предполагается обжигать с получением технич. трёхокиси молибдена. Возможна также обработка горячими растворами соды. В этом случае молибден переходит в водный раствор и может быть осаждён в виде молибдата кальция, а амин (в форме основания) всплывает на поверхность водной фазы. После перевода в гидрохлорид его вновь можно использовать для И. ф.

Лит.: Себба Ф., Ионная флотация, пер. с англ., M., 1965; Кузькин С. Ф., Гольман A. M, Флотация ионов и молекул, M., 1971. A. M. Гольман.

ИОННАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ, электропроводность, обусловленная упорядоченным передвижением в веществе ионов.

ИОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание положительных и отрицательных ионов поверхностью твёрдого тела или жидкости (эмиттер) в вакуум или газообразную среду. Ион, чтобы покинуть поверхность, должен обладать достаточно большой энергией для преодоления сил, удерживающих его на поверхности. Эта энергия может быть получена ионом при нагревании (термоионная эмиссия), при бомбардировке эмиттера (наз. в этом случае мишенью) пучком ионов (ионно-иониая эмиссия), электронами (электронно-ионная эмиссия) и фотонами (фотодесорбция). Во всех случаях И. э. может иметь место как эмиссия частиц самого эмиттера, так и примесных частиц, неизбежных в реальных материалах.

Термоионная эмиссия происходит в результате испарения в виде ионов частиц эмиттера или др. частиц, находящихся в эмиттере в виде примесей или попадающих на его поверхность извне. В последнем случае, а иногда и вообще термоионная эмиссия наз. поверхностной ионизацией. Количеств, характеристикой термоионной эмиссии является степень ионизации а, равная отношению числа ионов т к числу нейтральных частиц n₀ того же химич. состава, испаряющихся с поверхности эмиттера за определённый промежуток времени. При этом выполняется соотношение:

[ris]

где Q₀ и Q_i - теплоты испарения частиц в нейтральном и ионном состояниях, k - Болъцмана постоянная, T - абс. темп-pa эмиттера, А - отношение статистических весов частиц в ионном и нейтральном состояниях. Величины Qt и Q₀ связаны с работой выхода [ris] эмиттера и энергией ионизации V частиц (для положительных ионов) или энергией сродства к электрону S (для отрицательных ионов) соотношениями:

[ris]

Из (1) и (2) следует, что степень ионизации а тем выше, чем больше величина [ris] при И. э. положительных ионов и чем меньше [ris] при И. э. отрицательных ионов. При [ris] величина а, а следовательно, и ионный ток растут с ростом T (рис. 1). Плотность ионного тока j при термоионной эмиссии зависит не только от величины а, но и от скорости испарения частиц с поверхности.

[ris]

Рис. 1. Зависимость логарифма плотности ионного тока от температуры эмиттера T при испарении W и Re в виде положительных и отрицательных ионов.

Термоионная эмиссия используется для получения пучков ионов в ионных источниках для индикации слабых молекулярных пучков(напр., в квантовых стандартах частоты), для ионного внедрения примесей в полупроводники и т. п. В физико-химич. исследованиях термоионная эмиссия используется для определения энергии ионизации и сродства к электрону атомов, молекул и радикалов, тпеплот испарения и десорбции ионов и нейтральных частиц, энергии диссоциации молекул и т. д.

Если эмиттер находится в электрич. поле, ускоряющем испаряющиеся ионы, то теплота испарения ионов Qi уменьшается с ростом напряжённости поля E у поверхности эмиттера (Шотки эффект
[ris]

Рис. 2. Зависимость коэффициента К ионно-ионной эмиссии для различных вторичных ионов (Н^-, H⁺, O⁺, Mo⁺) от скорости v в см/сек первичных ионов [H⁺(I), Ne⁺(2), Ar⁺ (3), Kr⁺(4)] при бомбардировке ими мишени из Mo.

для ионов); при T - Const это сопровождается, согласно (1), ростом величины а.

В сильных полях (E ~ 10⁸ в/см) И. э. с большой вероятностью (а > > 1) происходит при комнатной и более низких темп-рах. В этом случае И. э. наз. полевой эмиссией (автоионной эмиссией, испарением поле м). Поля ~ 10⁸ в/см создаются, напр., у поверхности тонких острий с радиусом закругления 100-1000 А. В таких электрич. полях могут испускаться не только однозарядные, но и двухзарядные ионы. Полевую И. э. можно рассматривать как испарение ионов через сниженный полем потенциальный барьер. Ионный ток растёт с увеличением поля E, причём в более слабых полях вылетают преим. ионы примесей.

Полевая И. э. используется для подготовки образца в ионном проекторе и в электронном проекторе. Для получения резкого изображения с помощью ионного проектора необходимо создать атомно-гладкую поверхность образца. Полевая И. э. сглаживает поверхность острия, т. к. у краёв и резких выступов электрич. поле сильнее, что приводит к предпочтительному испарению ионов с этих мест.

Ионно-ионная (вторичная ионная) эмиссия происходит при облучении поверхности пучком ионов (первичных). При этом наблюдается эмиссия (выбивание) вторичных ионов и нейтральных частиц (см. также Катодное распыление). В пучке вылетающих ионов присутствуют отражённые от поверхности первичные ионы (иногда изменившие знак заряда), ионы материала мишени и примесей. Ионно-ионная эмиссия характеризуется коэфф. эмиссии К, равным отношению потока вторичных ионов n_вт данного типа к потоку геп первичных ионов, бомбардирующих поверхность. Обычно К составляет доли % для однозарядных ионов. Величина К зависит от материала мишени, её темп-ры, типа первичных ионов, их кинетич. энергии, угла падения на поверхность, состава и давления газа, окружающего мишень, и др. (рис. 2). Пространств, распределение вторичных ионов определяется энергией и углом падения первичных ионов. Средняя энергия вторичных ионов обычно не превышает 10 эв. Однако при наклонном падении быстрых ионов на мишень она может быть значительно выше. Ионно-ионная эмиссия применяется для изучения адсорбции, катализа, при исследовании свойств поверхности (см. Ионный микроскоп) и др.

Электронно-ионная эмиссия. Электрон при ударе о поверхность затрачивает часть кинетич. энергии на разрыв связи частицы эмиттера с поверхностью. При этом частица может покинуть поверхность в виде иона. Электронно-ионная эмиссия находит применение для изучения состояния адсорбированных частиц.

Фотодесорбция ионов. Поглощение светового фотона может привести к распаду молекулы мишени на ионы либо к ионизации атома или молекулы. Часть ионов, возникающих при этом, может покинуть поверхность.

Если эмиттер облучить интенсивным световым потоком (луч лазера мощностью вимпульсе ~ 10⁸-10⁹ вт/см²), то наблюдается выход ионов вещества мишени с зарядами различной кратности и даже полностью лишённых электронов (напр., Со²⁷⁺). Источником ионов в этом случае является высокоионизованная плазма, образующаяся вблизи эмиттера при испарении вещества.

Лит,: Добрецов Л. H., Гомоюновa M. В., Эмиссионная электроника, M., 1966; Фогель Я. M., Вторичная ионная эмиссия, " Успехи физических наук", 1967, т. 91, в. 1, с. 75; 3акдберг Э. Я., Ионов H. И., Поверхностная ионизация, M., 1969; Каминский M., Атомные и ионные столкновения на поверхности металла, пер. с англ., M., 1967.

H. И. Панов, В. E. Юрасова.

ИОННОЕ ВНЕДРЕНИЕ, ионное легирование, введение посторонних атомов внутрь твёрдого тела путём бомбардировки его поверхности ионами. Средняя глубина проникновения ионов в мишень тем больше, чем больше энергия ионов (ионы с энергиями ~ 10- 100 кэв проникают на глубину 0, 01- 1 мкм). При бомбардировке монокристаллов глубина проникновения частиц вдоль определённых кристаллографич. направлений резко возрастает (см. Kaналирование заряженных частиц).

При интенсивной бомбардировке на И. в. влияет катодное распыление мишени, а также диффузия внедрённых ионов и их выделение с поверхности. Существует макс, возможная концентрация внедрённых ионов, к-рая зависит от вида иона и мишени, а также от темп-ры мишени.

И. в. наиболее широко используется при введении примесей в полупроводниковые монокристаллы для создания требуемой примесной электропроводности полупроводника. Следующий за этим отжиг проводится для уничтожения образовавшихся дефектов в кристалле, а также для того, чтобы внедрённые ионы заняли определённые места в узлах кристаллич. решётки. И. в. позволяет вводить в разные полупроводниковые материалы точно дозированные количества почти любых химич. элементов. При этом можно управлять распределением внедрённых ионов по глубине путём изменения энергии ионов, интенсивности и направления ионного пучка относительно кристаллографич. осей. И. в. позволяет создать в полупроводниковом кристалле электронно-дырочный переход на малой глубине, что увеличивает, напр., предельную частоту транзисторов.

Лит.: Мейер Дж., Эриксон А., Девис Д ж., Ионное легирование полупроводников (кремний, германий), пер. с англ., M., [в печати]; Легирование полупроводников ионным внедрением, пер. с англ., M., 1971. Ю. В. Мартыненко.

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ, произведение концентраций (точнее активностей) ионов водорода H⁺ и ионов гидроксила ОН^- в воде или в водных растворах: К_в = [H⁺] [OH-]. См. Водородный показатель.

ИОННО-СОРБЦИОННЫЙ НАСОС, вакуумный насос, в к-ром химически активные газы удаляются за счёт сорбции их геттерами, а инертные газы - в результате интенсивной ионизации в виде ионов под действием электрич. поля. С помощью И.- с. н. достигают разрежения 10^-7 н/м² (10^-9 мм рт. ст.).

ИОННО-ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание электронов поверхностью твёрдого тела в вакуум под действием ионной бомбардировки. Явление И.-э.э. используется в электронных умножителях, электронных микроскопах, а также при изучении физики плазмы, структуры твёрдых тел и дефектов этой структуры.

Лит. см. при ст. Электронная эмиссия.

ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ, кристаллы, в которых сцепление частиц обусловлено преим. ионными химич. связями (см. Ионная связь). И. к. могут состоять как из одноатомных, так и из многоатомных ионов. Примеры И. к. первого типа - кристаллы галогенидов щелочных и щёлочноземельных металлов, образованные положительно заряженными ионами металла и отрицательно заряженными ионами галогена (NaCl, CsCl, CaF₂, см. рис.).

[ris]

Строение некоторых ионных кристаллов.

Примеры И. к. второго типа - нитраты, сульфаты, фосфаты, силикаты и др. соли этих же металлов, где отрицательные ионы кислотных остатков состоят из неск. атомов. Кислотные остатки могут объединяться в длинные цепи, слои, а также образовывать трёхмерный каркас, в пустотах к-рого размещаются ионы металла. Такие образования встречаются, напр., в кристаллич. структурах силикатов (см. также Кристаллохимия). П. м. Зоркий.

ИОННЫЕ ПРИБОРЫ, газоразрядные приборы, электровакуумные приборы, действие к-рых основано на использовании различных видов электрических разрядов в газе (инертных газах, водороде) или парах металла. Простейший И. п. представляет собой диод, баллон к-рого наполнен инертным газом или парами ртути. Свойства И. п. определяются взаимодействием электронного потока с газовой средой и электрич. полем между электродами (анодом и термоэлектронным или холодным катодом). При движении от катода к аноду электроны, соударяясь с атомами и молекулами газа, ионизируют их; в пространстве между электродами И. п. образуются электроны и положительно заряженные ионы. Вследствие компенсации пространств, заряда электронов положит, ио-ыами в И. п. можно получить очень боль-шве силы токов при небольшой разности потенциалов (падении напряжения) между электродами, что недостижимо в др. типах электровакуумных приборов. Для управления моментом возникновения разряда в И. п. применяют дополнит, электроды (сетки, вспомогат. аноды и др.). Электрич. разряды в большинстве случаев сопровождаются излучением света (свечением), характерного для данного газа спектрального состава. Насчитывается более 50 классов И. п., работа к-рых основана на использовании отд. свойств того или иного вида разряда, гл. обр. тлеющего разряда, дугового разряда, искрового разряда, коронного разряда.

Приборы тлеющего разряда (сигнальные лампы, стабилитроны, тиратроны с холодным катодом, декатро-ны, цифровые индикаторные лампы, матричные индикаторные панели и др.) составляют наиболее многочисл. и важную группу И. п. Давление газа в них - десятки н/м²; сила тока не превышает несколько десятков ма; долговечность - десятки тыс. часов. Они имеют малые габариты и массу. Однако быстродействие таких приборов не превышает сотен мксек (рабочая частота - десятков кгц).

В приборах дугового разряда, гл. обр. с подогревным катодом, давление газа составляет десятые доли н/м². Такие приборы (газотроны, тиратроны, клипперные приборы, тиситроны и др.) имеют низкое внутр. сопротивление (десятки ом), падение напряжения в них 10-20 в (в импульсном режиме - 100- 200 в). Долговечность их ограничена постепенным разрушением катода и понижением давления (жестчением) наполняющего газа. Для увеличения долговечности приборов используют жидкий ртутный катод (ртутные вентили, игнитроны). Приборы с таким катодом способны пропускать ток силой до неск. тыс. ампер и выдерживать обратное напряжение до сотен кв. Известны приборы дугового разряда с самоподогревающимся катодом - аркатроны.

В приборах искрового разряда при подаче между двумя метал-лнч. холодными электродами напряжения, превышающего определённое значение (напряжение пробоя), возникает электрич. искра в виде ярко светящегося тонкого канала, обычно сложным образом изогнутого и разветвлённого. Давление газа в них десятки или неск. сотен кн/м². Часто применяются смеси инертных газов с кислородом, углекислым газом и т. п. Время формирования искрового разряда очень мало - доли нсек. Свойство разрядного промежутка почти мгновенно изменять свою электропроводность в значит. пределах (электрич. сопротивление промежутка изменяется от долей ома до сотен Мом) используется в искровых разрядниках - неуправляемых и управляемых (тригатронах).

В приборах коронного разряда (стабилитронах и др.) ионизация газа происходит в области наибольшей напряжённости поля (область коронировация) при необходимом условии - резкой неоднородности электрич. поля между двумя электродами (напр., при коаксиальной форме электродов). Давление газа в них - сотни н/м² и выше. Зависимость силы тока от напряжения, приложенного к электродам, представляет собой прямую, почти параллельную оси токов.

Отд. группу И. п. составляют: газоразрядные источники света, большинство из к-рых - приборы дугового разряда, работающие при высоком давлении газа (неск. сотен кн/м²); лампы высокой интенсивности излучения; эритемная лампа, дающая сильное ультрафиолетовое излучение; газовые лазеры (атомарные, ионные, молекулярные), являющиеся источниками когерентных электромагнитных колебаний светового диапазона волн, и т. д.

Известна также отд. группа И. п. (аттенюаторы, фазоеращатели, разрядники и др.), работа к-рых основана на взаимодействии сверхвысокочастотного поля и ионизированной области газа. О применении И. п. с различными видами разрядов см. в соответствующих статьях по конкретным классам И. п.

Лит.: Капцов H. А., Электрические явления в газах и вакууме, 2 изд., M.-Л., 1950; Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., M., 1960; Генис А. А., Горвштейн И. Л., Пугач А. В., Приборы тлеющего разряда, К., 1963; Черепанов В. П., Коневских В. M., Львов В. H., Газоразрядные источники шумов, [M-], 1968; Нил Д. M., Конструирование аппаратуры на ионных приборах с холодным катодом, пер. с англ., M., 1968; Черепанов В. П., Григорьев О. П., Вакуумные и газоразрядные вентили, M., 1969.

H. Г. Кашников.

ИОННЫЕ РАДИУСЫ, условные характеристики ионов, используемые для приблизительной оценки межъядерных расстояний в ионных кристаллах. Значения И. р. закономерно связаны с положением элементов в периодич. системе Менделеева. И. р. широко используются в кристаллохимии, позволяя выявить закономерности строения кристаллов разных соединений, в геохимии при изучении явления замещения ионов в геохимич. процессах и др.

Предложено неск. систем значений И. р. В основе этих систем обычно лежит след, наблюдение: разность межъядерных расстояний А - ХиВ - Хв ионных кристаллах состава AX и BX, где А и В - металл, X - неметалл, практически не меняется при замене X на аналогичный ему др. неметалл (напр., при замене хлора на бром), если координационные числа аналогичных ионов в сравниваемых солях одинаковы. Отсюда вытекает, что И. р. обладают свойством аддитивности, т. е. что экспериментально определяемые межъядерные расстояния можно рассматривать как сумму соответствующих " радиусов" ионов. Разделение этой суммы на слагаемые всегда базируется на более или менее произвольных допущениях. Системы И. р., предложенные разными авторами, отличаются гл. обр. использованием различных исходных допущений.

В таблицах приводят И. р., отвечающие разным значениям окислительного числа (см. Валентность). При значениях его, отличных от +1, окислительное число не соответствует реальной степени ионизации атомов, и И. р. приобретают ещё более условный смысл, т. к. связь может иметь в значит, мере ковалентный характер. Значения И. р. (в А) для нек-рых элементов (по H. В. Белову и Г. Б. Бокию): F^- 1, 33, Cl^- 1, 81, Br^- 1, 96, I^- 2, 20, О²- 1, 36, Li⁺ 0, 68, Na^- 0, 98, K⁺ 1, 33, Rb⁺ 1, 49, Cs⁺ 1, 65, Be²⁺ 0, 34, Mg²⁺ 0, 74, Ca²⁺ 1, 04, Sr²⁺ 1, 20, Ba²⁺ 1, 38, Sc³⁺ 0, 83, Y³⁺0, 97, La³⁺ 1, 04. В. А. Киреев.

ИОННЫЙ ИСТОЧНИК, устройство для получения направленных потоков (пучков) ионов. И. и. является важной частью ускорителей заряженных частиц, масс-спектрометров, ионных микроскопов, электромагнитных разделителей изотопов (см. Изотопов разделение) и многих др. устройств.

ИОННЫЙ ЛАЗЕР, один из видов газового лазера.

ИОННЫЙ МИКРОСКОП, прибор, в к-ром для получения изображений применяется пучок ионов, создаваемый термоионным или газоразрядным ионным источником. По принципу действия И. м. аналогичен электронному микроскопу. Проходя через объект и испытывая в различных его участках рассеяние и поглощение, ионный пучок фокусируется системой электростатических или магнитных линз н даёт на экране или фотослое увеличенное изображение объекта (см. Электронная и ионная оптика).

Создано лишь неск. опытных образцов И. м. Работы по его усовершенствованию стимулируются тем, что он должен обладать более высокой разрешающей способностью по сравнению с электронным микроскопом. Длина волны де Бройля для ионов значительно меньше, чем для электронов (при одинаковом ускоряющем напряжении), вследствие чего в И. м. очень малы эффекты дифракции, к-рые в электронном микроскопе ограничивают его разрешающую способность. Др. преимущества И. м.- меньшее влияние изменения массы ионов при больших ускоряющих напряжениях и лучшая контрастность изображения. Расчёты показывают, что, напр., контрастность изображения органич. плёнок толщиной в 50 А, вызванная рассеянием протонов, в неск. раз должна превышать контрастность, вызванную рассеянием электронов.

К недостаткам И. м. относятся заметная потеря энергии ионов даже при прохождении через очень тонкие объекты, что вызывает разрушение объектов, большая хроматическая аберрация (см. Электронные линзы), разрушение люминофора экрана ионами и слабое фотография, действие. Эти недостатки привели к тому, что, несмотря на перечисленные выше преимущества И. м. по сравнению с электронным, он не нашёл пока прак-тич. применения. Значительно более эффективным оказался И. м. без линз - ионный проектор.

Лит.: The proceedings of the 3d International conference on electron microscopy, L., 1956, p. 220 - 99. Ю. M. Кушнир.

ИОННЫЙ НАСОС, вакуумный насос, в к-ром откачиваемый газ подвергается интенсивной ионизации, а образующиеся положительно заряженные ионы удаляются под действием электрич. поля. С помощью И. н. создают разрежение 10^-4 н/м² (10^-6 мм рт. ст.).

ИОННЫЙ ОБМЕН, обмен ионов в растворах электролитов (гомогенный И. о.). При смешении разбавленных растворов электролитов, напр. NaCl и KNO₃, в смеси присутствуют ионы Na⁺, K⁺, NO₃^- и Cl^-. Равновесное состояние выразится в этом случае уравнением: NaCl + KNO₃ < -> NaNO₃ + KCl (реакция двойного обмена). Если одно из веществ, могущих получиться при взаимодействии, диссоциировано меньше других, равновесие сдвигается в сторону образования малодиссоциированного вещества. Равновесие сдвигается также в сторону образования летучего или малорастворимого продукта (если он выделяется из данной фазы) по реакциям:

[ris]

При выпаривании равновесного раствора прежде всего начинается кристаллизация соли (комбинации ионов), обладающей меньшей растворимостью. Избирательность кристаллизации может быть вызвана также добавлением органич. растворителей (спирт, ацетон, диоксан и т. п.).

При гетерогенном И. о. (ионообменная сорбция) обмен происходит между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твёрдой фазы - иони-та- При соприкосновении ионита, насыщенного одним ионом, напр. H⁺, с раствором, содержащим др. ионы, напр. Na⁺ и Ca²⁺, происходит обмен ионов между раствором и ионитом: в растворе уменьшаются концентрации Na⁺ и Ca²⁺ и появляется эквивалентное количество ионов H⁺.

Гетерогенный И. о. имеет место при сорбции из растворов электролитов на нек-рых минералах (алюмосиликатах, гидратах окисей металлов, цеолитах), в клетках и мембранах живых организмов и в синтетич. ионообменных сорбентах. Гетерогенный И. о. широко применяется для обессоливания воды, идущей для питания котлов паром высоких параметров, в гидрометаллургии, в хим. и фарма-цевтич. пром-сти (см. Ионыты).

К. В. Чмутов.

ИОННЫЙ ПРОЕКТОР, автоионный микроскоп, бсзлинзовый ионно-оптич. прибор для получения увеличенного в неск. миллионов раз изображения поверхности твёрдого тела. С помощью И. п. можно различать детали поверхности, разделённые расстояниями порядка 2-ЗА, что даёт возможность наблюдать расположение отд. атомов в кристаллич. решётке. И. п. изобретён в 1951 нем. учёным Э. Мюллером, к-рый ранее создал электронный проектор.

Принципиальная схема И. п. показана на рис. 1. Положительным электродом и одновременно объектом, поверхность к-рого изображается на экране, служит остриё тонкой иглы. Атомы (или молекулы) газа, заполняющего внутр. объём прибора, ионизуются в сильном электрич. поле вблизи поверхности острия, отдавая ему свои электроны. Возникшие положит, ионы приобретают под действием поля радиальное (перпендикулярное поверхности острия) ускорение, устремляются к флуоресцирующему экрану (потенциал к-рого отрицателен) и бомбардируют его. Свечение каждого элемента экрана пропорционально плотности приходящего на него ионного тока. Поэтому распределение свечения на экране воспроизводит в увеличенном масштабе распределение плотности возникновения ионов вблизи острия. Масштаб увеличения т равен отношению радиуса экрана R к радиусу кривизны острия r, m = R/r (чем тоньше остриё, тем больше увеличение).

Рис. 1. Схема ионного проектора: 1 - жидкий водород; 2 - жидкий азот; 3 - остриё; 4 - проводящее кольцо; 5 - экран.

[ris]

Вероятность прямой ионизации газа в электрич. поле оказывается значительной, если на расстояниях порядка размеров атома (молекулы) газа создаётся падение потенциала порядка ионизационного потенциала этой частицы. Напряжённость такого поля чрезвычайно велика - от 2 до 6 в/А, т. е. (2-6)*10⁸ в/см. Столь сильное поле легко создать у поверхности острия (на удалении 5-10 А от неё) при достаточно малом радиусе кривизны поверхности - от 100 до 1000 А. Именно этим (наряду со стремлением к большим увеличениям) обусловлено использование в И. п. образца в виде тонкого острия. Происходящий в И. п. процесс ионизации газа в сильном поле острия носит название автоион и з а ц и и.

Вблизи острия электрич. поле неоднородно - над ступеньками кристаллич. решётки или отд. выступающими атомами его локальная напряжённость увеличивается: на таких участках вероятность автоионизации выше и количество ионов, образующихся в единицу времени, больше. На экране эти участки отображаются в виде ярких точек. Иными словами, образование контрастного изображения поверхности определяется наличием у неё локального микрорельефа. Ионный ток и, следовательно, яркость и контрастность изображения растут с повышением давления газа, к-рое в И. п., однако, обычно не превышает примерно 0, 001 мм рт. ст.; при более высоком давлении начинается газовый разряд.