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 (называется в этом случае мишенью) пучком ионов (ионно-ионная эмиссия), электронами (электронно-ионная эмиссия) и фотонами (фотодесорбция). Во всех случаях ионной эмиссии может иметь место как эмиссия частиц самого эмиттера, так и примесных частиц, неизбежных в реальных материалах.

Электронно-ионная эмиссия – испускание ионов твердым телом при ее облучении потоками электронов. Бомбардировка электронами с энергией до нескольких кэВ и плотностью тока электронов до 10^-3 А/см² не изменяет атомную структуру поверхности, следовательно, не приводит к эмиссии атомов или ионов. Исключение составляют некоторые диэлектрические и полупроводниковые соединения с поляризованной связью атомов. Однако и для металлов энергии электронов достаточно для разрыва связей между поверхностными атомами и частицами (молекулами), адсорбированными на поверхности. Электрон при ударе о поверхность затрачивает часть кинетической энергии на разрыв связи частицы эмиттера с поверхностью. При этом частица может покинуть поверхность в виде иона.

Экспериментальное определение количества и состава частиц, десорбированных с поверхности материала под воздействием медленных электронов (10—1000 эВ), лежит в основе метода электронно-стимулированной десорбции ионов. Количество и заряд частиц, покидающих поверхность, зависят от энергии электронов, атомной и электронной структуры поверхности, а также от свойств адсорбированных атомов и молекул. Из-за большого различия масс электронов и ядер прямая передача энергии при их упругих взаимодействиях не приводит к электронно-ионной эмиссии. Основное значение в процессах электронно-стимулированной десорбции имеют электронные возбуждения, обусловленные неупругими взаимодействиями первичных электронов и адсорбированных частиц. Переход адсорбированной частицы в возбуждённое состояние не всегда приводит к десорбции. Только при диссоциации молекулы некоторые из составляющих её частиц получают энергию, достаточную для этого. Общее количество десорбированных ионов определяется процессами нейтрализации отлетающего иона вблизи поверхности. Измерения десорбированных ионов производят масс-спектрометрическими методами с учётом энергий и направлений выхода ионов.

Энергия десорбируемых ионов содержит информацию об энергии связи, а направление выхода — о направленности связей адсорбированных частиц с атомами поверхности. Энергия десорбированных ионов не превышает нескольких эВ и измеряется с помощью энергоанализаторов. Для определения направления выхода ионов энергоанализатор поворачивают относительно бомбардируемой электронами доверхности твёрдого тела. Определение количества, массы, энергии и направления выхода десорбированных ионов осуществляется в сверхвысоком вакууме, т. к. сечение ионизации молекул остаточных газов электронным ударом значительно превышает сечение индуцированной десорбции.

При энергии бомбардирующих электронов более 26 кэВ и плотности тока электронов более 20 А/см² наблюдается испускание ионов материала поверхности некоторых металлов, т. н. высоковольтная электронно-ионная эмиссия. В основе этого эффекта лежит радиационное смещение атомов металла на некоторой глубине под поверхностью в зоне максимального поглощения энергии бомбардирующих электронов. При энергии электронов 26,1 кэВ и выше практически независимо от сорта металла зона распространяется на поверхность, что сопровождается образованием и эмиссией ионов материала поверхности со степенью ионизации, достигающей более 85-90% экстрагируемого вещества поверхности металла. Высоковольтная Электронно-ионная эмиссия используется для масс-спектрометрического определения химического состава сплавов и для изучения кинетики выделения примесей при плавлении металлов.

 

Электронно-ионная эмиссия находит применение для изучения состояния адсорбированных частиц.

Доугим приложением этого явления стала искусственная ионизация воздуха, при которой он насыщается легкими отрицательными ионами. Для достижения этой цели применяются специальные генераторы отрицательных ионов воздуха (другие названия – аэроионизаторы, ионизаторы воздуха, люстры Чижевского или лампы Чижевского).

Появление в рабочем помещении компьютеров, а также различной оргтехники, способной создавать электростатические поля высокой напряженности, необходимость разработки ионизаторов воздуха применительно к рабочему месту оператора компьютера обрела особую актуальность. На сегодняшний день такие устройства представлены на рынок целым рядом отечественных и зарубежных фирм.

К ионизатору воздуха предъявляются следующие требования:
обеспечение необходимого уровня отрицательно заряженных ионов воздуха;
индикация работоспособности генератора;
небольшой вес и габариты;
невысокая стоимость.

Отрицательно заряженные легкие аэроионы образуются электронами, которые приобретаются  молекулами или положительными ионами воздуха при воздействии с источником электронно-ионной эмиссии при наличии потенциала и свободных электронов, вырабатываемых источником электронов. Ионизатор воздух (люстра Чижевского), установленный вблизи рабочего места оператора персонального компьютера, смещает соотношение между положительными и отрицательными ионами в сторону отрицательных ионов.

Электронно-ионные сканирующие микроскопы Quanta 3D – модифицированные системы на базе сканирующих электронных микроскопов Quanta. Приборы для исследования внутреннего строения объектов и создания стерео изображения образцов без дополнительной программной обработки. Quanta 200 3D – электронно-ионный сканирующий микроскоп с электроннолучевой колонной, оснащенной вольфрамовым катодом, ускоряющее напряжение от 200эВ до 30кВ, разрешение 3,5 нм при 35кВ; 3,5 нм при 30кВ в режиме естественной среды; < 15 нм при 1кВ в режиме низкого вакуума. Прибор идеален для анализа внутреннего строения объектов.

Ионный источник — устройство для получения направленных потоков (пучков) ионов. Ионный источник является важной частью ускорителей заряженных частиц, масс-спектрометров, ионных микроскопов, электромагнитных разделителей изотопов и многих других устройств.

Поток ионов может быть получен в результате ионной эмиссии из плазмы, при нагревании (термоионная эмиссия), при бомбардировке эмиттера (называется в этом случае мишенью) пучком ионов (ионно-ионная эмиссия), электронами (электронно-ионная эмиссия) и фотонами (фотодесорбция).

Ионный источник предназначен для:
- ионной очистки поверхности в процессе нанесения покрытия
- ионной полировки поверхностей оптических изделий
- "сухого" травления полупроводниковых структур на глубину до 10 мкм
- нанесения тонкопленочных покрытий, их обработки на изделиях диаметром до 250 мм

Пробой электрический, общее название различных по физической природе процессов, приводящих к резкому возрастанию силы электрического тока в среде, исходно не (или очень слабо) электропроводной.

1) Пробой электрический вакуумного промежутка заключается в формировании токового канала частицами вещества электродов, вылетающими из них в результате вторичной электронной эмиссии и ионной эмиссии (большей частью электронно-ионной эмиссии). «Затравочными» заряженными частицами, которые, ускоряясь электрическим полем, бомбардируют электроды и вызывают вторичную эмиссию, служат электроны, всегда в некотором количестве испускаемые проводящими электродами в окружающий вакуум, и частицы остаточных газов. В очень сильных полях важную роль в развитии Пробой электрический этого типа может играть туннельная эмиссия (автоэлектронная или автоионная эмиссия).

2) Пробой электрический газового промежутка - начальная стадия электрического разряда в газах.