Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ моделей преобразователей газовых потоков и перспективы их развития 6
I. 1 Анализ схем времяпролётных масс-спектрометров для регистрации газовых частиц 6
1.2 Времяпролётные масс-спектрометры для регистрации частиц космического мусора , „16
і .3 Методы расчёта параметров времяпролётных масс-спектрометров 27
1.4 Аналогичные разработки 33
1.5 Выводы 35
ГЛАВА 2. Математическая модель времяпюлётного преобразователя газовых частиц 36
2.1 Определение закона изменения электрического поля в ускоряющем промежутке 36
2.2 Основные принципы работы времяпролетного масс-спектрометра в режиме сепарации масс... 38
2.3 Математическая модель ускорения осевых ионов во времяпролётном масс-спектрометре с выталкивающим импульсом специальной формы.42
2.4 Определение распределения электрического поля в выталкивающем пространстве между двумя электродами 47
2.5 Возможные траектории ионов во времяпролётном масс-спектрометре с выталкивающим и тормозящим импульсами специальной формы 52
2.6 Динамическое ионное зеркало 53
2.7 Математическая модель времяпролетного масс-спектрометра с прямым движением ионов 56
2.8 Математическая модель времяпролетного масс-спектрометра с динамическим ионным зеркалом 60
2.9 разрешающая способность времяпролётного масс-спектрометра в режиме сепарации масс . 62
2.10 Сравнительный анализ спектров различных моделей масс-спектрометров 64
2.11 Оценка потерь ионов во времяпролётном масс-спектрометре 66
2.12 Математическая модель газового потока инициируемая утечкой воздуха из модуля космического аппарата 69
2.13 Выводы 77
ГЛАВА 3. Анализ погрешностей времяпролётного масс-спектрометра 78
3.1 Классификацию! погрешностей 78
3.2 Влияние начального энергетического разброса и точности формирования выталкивающего импульса на положение спектральной линии на временной оси 82
3.3 Оценка погрешности математической модели 85
3.4 Анализ погрешностей, определяемых неточностями изготовления геометрических размеров датчика 87
3.5 Определение ширины спектральной линии , 88
3.6 Определение функции преобразования преобразователя газовых потоков 90
3.7 Погрешности методики проведения эксперимента 93
3.8 Выводы 96
ГЛАВА 4. Разработка преобразователя газовых потоков и методика проведения экспериментов 97
4.1 Общие требования к преобразователям газовых потоков для космических исследований 97
4.2 Требования предъявляемые к ионным источникам времяпролётных преобразователей газовых потоков .. 98
4.3 Источники ионов с электронным ударом ...101
4.4 Приёмники ионов 113
4.5 Разработка генератора управляющих импульсов ...118
4.6 Системы регистрации и обработки ионного спектра 120
4.7 Описание лабораторной установки исследования газовых потоков 122
4.8 Определение процентного содержания воздуха в остаточной газовой смеси вакуумной камеры 124
4.9 Мониторинг одной газовой компоненты 126
4.10 Анализ состава газовой смеси 128
4.11 Исследования на электростатическом ускорителе 129
4.12 Исследование высокомолекулярных соединений 131
4.13 Выводы 134
ГЛАВА 5. Элементы конструкции преобразователя газовых потоков и задачи, решаемые с его помощью 135
5.1 Область применения 135
5.2 Применение времяпролётного преобразователя для решения задачи обнаружения места утечки воздуха из космического аппарата 135
5.3 Конструкции ионных источников 139
5.4 Приёмники ионов 142
5.5 Выводы ,.146
Заключение 147
Литература
- Времяпролётные масс-спектрометры для регистрации частиц космического мусора
- Основные принципы работы времяпролетного масс-спектрометра в режиме сепарации масс...
- Влияние начального энергетического разброса и точности формирования выталкивающего импульса на положение спектральной линии на временной оси
- Требования предъявляемые к ионным источникам времяпролётных преобразователей газовых потоков
Введение к работе
Актуальность работы. Преобразователи газовых частиц (ПГЧ) находят широкое применение не только в земных, но и в космических условиях. К последнему относится изучение космического пространства, химического состава космической пыли, собственной атмосферы космических аппаратов и т.д.
Достоинствами времяпролётных преобразователей по сравнению с приборами других принципов действия являются: малые габариты, высокая чувствительность и способность определять состав космических пылевых частиц, имеющих случайный характер взаимодействия с прибором. Последнее свойство особенно важно в области космических исследований. Преобразователи такого типа могут применяться для решения задачи обнаружения места утечки воздуха из космической станции, что является актуальной задачей. В этой связи важными являются вопросы сепарации исследуемых масс при исследовании утечки воздуха из международной космической станции.
Известные преобразователи времяпролётного типа имеют низкую разрешающую способность в области детектирования тяжёлых масс ионов (более 500 а.е.м.) и сложную систему обработки спектра, что существенно усложняет их применение, особенно в космической технике.
Несмотря на большое число известных работ по масс-спектрометрическим преобразователям времяпролётного типа, специфика их использования в качестве анализаторов элементного состава высокомолекулярных газов требует решения многих задач, связанных не только с конструктивно-технологическими особенностями, но и с вопросами метрологии и диагностики. При этом основной проблемой анализа и синтеза ПГЧ времяпролётного типа является исследование движения ионных пакетов от источника к приёмнику при различных внешних воздействиях и их разделение в пространстве и во времени.
С учетом вышесказанного, создание преобразователя газовых частиц с малыми массо-габаритными показателями и высокой разрешающей способностью в области тяжёлых масс ионов является актуальной научно-технической задачей.
Целью диссертационной работы является расширение диапазона масс исследуемых компонент газа во времяпролётном преобразователе газовых частиц, исследование возможности регистрации утечки газа из модулей космических аппаратов и уменьшение массогабаритных характеристик времяпролётного преобразователя газовых частиц.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Провести систематизацию и сравнительный анализ принципов построения преобразователей газовых частиц времяпролётного типа.
Проанализировать пути усовершенствования преобразователей газовых частиц.
Проанализировать влияние различных факторов на разделение ионных пакетов тяжёлых масс в разных моделях времяпролётных преобразователей газовых частиц. ,
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ і
БИБЛИОТЕКА | 3
Разработать датчик на основе масс-спектрометричсского врсмяпролётного преобразователя газовых частиц времяпролётного типа.
Создать математическую модель, описывающую движение ионов от источника к приёмнику при различных начальных условиях.
Разработать систему обработки ионного спектра.
Исследовать погрешности, возникающие при работе, с целью выработки практических рекомендаций по их уменьшению.
Исследовать возможности времяпролётных преобразователей газовых частиц для решения задачи обнаружения места утечки воздуха из модуля космического аппарата.
Методы исследования базируются на использовании теории измерительных преобразователей и применении теории вероятности и аппарата дифференциального и интегрального исчисления. Математическое моделирование выполнено с использованием машинных методов вычисления.
Научная новизна работы заключается в следующем:
на основе предложенного способа формирования массовой линии во времяпролетном преобразователе газовых частиц в режиме сепарации масс разработана математическая модель осевого и периферийного движения ионов в полевом и бесполевом пространстве преобразователя;
получено аналитическое выражение, описывающее закон изменения электрического поля в выталкивающем промежутке ионного источника, как функции времени, массы ионов и времени прихода их в приёмник, а также конструктивных параметров преобразователя;
разработана методика определения разрешающей способности преобразователей газовых частиц в режиме сепарации масс.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработаны методики расчёта конструктивных параметров и экспериментального исследования времяпролётных преобразователей газовых частиц.
исследованы конструктивно-технологические возможности создания устройства для обнаружения утечки воздуха из международной космической станции;
созданы конструктивные варианты преобразователя газовых частиц, обладающие малыми массо-габаритными характеристиками и высокой разрешающей способностью;
разработаны конструкции источников ионов;
Реализация и внедрение результатов работы.
Создан преобразователь газовых частиц времяпролётного типа и два варианта источника ионов, прошедшие экспериментальные исследования в лабораторных условиях СГАУ. Полученные результаты были использованы в Поволжском отделении Российской Академии проблем качества и в учебном процессе СГАУ при выполнении курсовых работ и дипломных проектов а также в экспериментах на электростатическом ускорителе пылевых частиц.
Основные положения выносимые на защиту:
-
Способ формирования массовой линии во времяпролётном преобразователе газовых частиц.
-
Математическая модель движения ионов в электрическом поле и бесполевом участке преобразователя.
-
Исследование разрешающей характеристики масс-спектрометрических времяпролётных преобразователей газовых частиц в режиме сепарации масс.
-
Анализ погрешностей и формулировка рекомендаций по улучшению метрологических характеристик преобразователей газовых частиц.
-
Анализ вариантов построения датчика для работы с тяжёлыми ионами в режиме сепарации масс.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, получено 4 положительных решения на выдачу патента РФ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на П-й
Международной научно-технической конференции «Физика и технические
приложения волновых процессов», Самара, 2003 г., «Современные проблемы
радиоэлектроники», Красноярск, ИПЦКГТУ, 2002 и 2003 гг., на Всероссийском
научно-техническом семинаре по управлению движением и навигации
летательных аппаратов, Самара, 2002 г., на девятой Всероссийской
межвузовской конференции студентов и аспирантов, Москва, 2002г., на конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления «Датчик-2003», г. Судак, 2003 г., на семинарах и научнотехнических конференциях СГАУ в 2001 - 2004 г.г.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 163 страницах машинописного текста, иллюстрируется 70 рисунками и 7 таблицами и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 93 наименований и приложений.
Времяпролётные масс-спектрометры для регистрации частиц космического мусора
Для исследования элементного состава космической пыли, микрометеороидов и техногенных частиц широко применяются времяпролётные масс-спектрометры [14]. Примером такого прибора является масс-спектрометрическиЙ преобразователь для исследования космической пыли (рис.1.7). Устройство работает следующим образом. Пылевая частица соударяется с мишенью. За счёт высокой скорости соударения ( 10 км/с) вещество частицы и части мишени превращаются в слабоионизованный газ. Ионы ускоряются сеткой 2 и через экранирующий цилиндр 3 попадают в дрейфовый промежуток, где отражаются электростатическим зеркалом 4, а затем зеркалом, образованным сеткой 2 и электродом 5, после чего попадают в приёмники 6. Такая схема предпочтительна при исследовании космических частиц, имеющих малую скорость относительно космического аппарата. Разрешающая способность близка к 100 при общей длине прибора 370 мм [14].
Другой пылегазоударный масс-спектрометр [17] показан на рис.8. Устройство работает следующим образом. При ударе частицы о мишень вещество частицы и части мишени превращаются в слабоионизованный газ и на выходе приёмника (ВЭУ-7) образуется ионный спектр. Создание такого прибора с большой площадью чувствительной поверхности является сложной задачей. Импульсы ионов усиливаются усилителем и при помощи ключа по истечении некоторого времени необходимого для ионизации, снимается напряжение с мишени создаваемое источником изменяемого во времени импульсного напряжения.
Ускоренные ионы вылетают в верхнее бесполевое пространство, отражаются иммерсионной линзой таким образом, что фокусируются в центр отражающей сетки, которая направляет их в приёмник ионов. Ионы разделяются по массам во времени, проходя нелинейный отражатель. Сигнал с приёмников ионов поступает в блок обработки ионных спектров. Источник напряжения формирует заданные потенциалы на нелинейном отражателе, отражающей сетке и иммерсионном отражателе. Особенностью отражающей сетки является то, что она вогнута в сторону мишени с радиусом й 2...3 м. Это способствует дополнительной пространственной фокусировке ионных пучков в приёмники ионов. Таким образом, уменьшаются потери ионов, что способствует увеличению чувствительности устройства. Фокусировка ионов по энергиям производится с помощью иммерсионной линзы и дополнительно в нелинейном отражателе. Использование нелинейного отражателя повышает разрешающую способность устройства. Основные соотношения параметров масс-спектрометра [17]: а V, а VP (1.12) Vp= I 2eUo t \ mPMP где mp - масса протона; Uo- начальное напряжение; d - расстояние от приёмника до фокусирующей системы; V] - скорость частицы в момент времени ti; ТР - время пролёта иона массой МР; Созданный по такой схеме прибор имеет массу 1,2 кг и мощность потребления примерно 7 Вт [17]. Такое времяпролётное устройство позволяет определить элементный состав микрометеоритов и пылевых частиц малой концентрации с высокой разрешающей способностью и является единственным инструментом для решения подобных задач.
Полученные с помощью такого масс-спектрометра спектры показаны на (рис. 1.9). Они получены при исследовании продуктов соударения ускоренных частиц Al, Fe и SO2 ниобиевую мишень.
Ещё один пылеударный масс-спектрометр (рисЛ. 10) описан в [27]. Устройство работает в 3-х режимах. Первый режим характеризуется регистрацией и обработкой спектра ионов, инициируемых в результате высокоскоростного соударения исследуемой частицы с поверхностью мишени 1. В момент соударения частицы с мишенью 1 блоком 17 вырабатывается импульс изменяемого во времени импульсного напряжения, уменьшающего величину ускорения ионов a(t). Образованные ионы выталкиваются из промежутка "мишень 1 - выталкивающая сетка 18" под действием напряжения, вырабатываемого блоком 17, и попадают в тормозящее поле промежутка "выталкивающая сетка 18 -отражатель 2". Ионы, рассеянные под большими углами разлета относительно нормали, попадают в промежуток сеток цилиндрического отражателя 4-5 и, отражаясь в нем, вторично попадают в тормозящее поле промежутка сеток 2-18, соответствующая часть ионов пролетают через четыре отверстия в мишени (диаметр их - do = 2,5 см ), попадают в область электрического поля промежутка "фокусирующий электрод 6 - ускоряющая сетка вторично-электронного умножителя 3", и далее ускоряясь в этом поле, попадают в окно умножителя (ВЭУ-6). Сфокусированные пакеты ионов с выхода ВЭУ-6 обрабатываются в блоке 7.
Второй режим реализуется после окончания приема и обработки спектра ионов в блоке 7, инициируемого соударением частицы с мишенью 1, и включает измерения элементного состава газов в окрестности мишени 1, при этом в качестве источника ионов (пылевые частицы) используется источник ионов 8. Источник ионов 8 совместно с тормозящим участком Д бесполевым участком d, приемником ионов 3 образует времяпролетный газовый масс-спектрометр, отличающийся от известных конструкцией источника ионов 8, а также законом формирования выталкивающего импульса в промежутке сеток 10 - 11, генерируемого блоком 17.
Основные принципы работы времяпролетного масс-спектрометра в режиме сепарации масс...
Особенностью работы времяпролётного масс-спектрометра является низкая разрешающая способность на краях спектра. При небольшой амплитуде ускоряющего (выталкивающего) импульса плохая разрешающая способность наблюдается в области тяжёлых масс, а при большой амплитуде - в области малых масс. Основной задачей работы в режиме сепарации является обеспечить максимальную разрешающую способность в области исследуемой массы, то есть выделить лишь одну массу в спектре, а остальные подавить, В этом случае интегральный сигнал в приёмнике ионов пропорционален концентрации ионов выделяемой массы. Таким образом, последовательно выделяя все возможные массы ионов можно получить величину концентрации каждой компоненты исследуемого газа. По этим данным, воспользовавшись специальными методами обработки, можно идентифицировать исследуемый газ.
Рассмотрим модель масс-спектрометра (Рис Л Л), работающего в режиме сепарации. При работе в режиме сепарации в приёмнике фиксируется спектр только одной массы, а диаграммы напряжений на сетках соответствуют рисунку 2.1. Принцип сепарации масс изложен на рисунке 2.2. Как видно масса т} выделяется, а массы т2 и т3 подавляются и в приёмнике практически не фиксируются. Это достигается за счёт того, что пока ионы проходят между отклоняющими пластинами, на них действует поперечное электрическое поле, под действием которого они получают дополнительное приращение к радиальной составляющей вектора скорости и с большой вероятностью выходят за пределы датчика, а, следовательно, не попадают в приёмник. И лишь на то время, когда между отклоняющими пластинами присутствует пакет ионов массой т}, потенциал с отклоняющих пластин снимается, отключая электрическое поле. Движение ионов в этот промежуток времени равномерное, аналогично движению в пространстве дрейфа. Этот принцип работы, а также применение динамических полей не позволяет использовать известную формулу разрешающей способности: n 2 Sf л=7 2Л4 где St- ширина импульса в спектре, Т - положение импульса на временной оси (рис. 2.3). Предположим, что две соседние массы входят в пространство между отклоняющими пластинами (рис. 2.3). Таким образом, будем считать, что в случае полного выделения выбранной массы разрешающая способность Рассмотрим закон движения ионов в ускоряющем пространстве приняв следующие допущения: 1. Поле между пластинами и сетками равномерное и принимается, как электрическое поле между обкладками плоского конденсатора. 2. Ионы движутся по продольной оси без потерь. 3. Ионы не оказывают влияния друг на друга. Имея закон ускорения (2.13) получим, что ионы, ускоряясь, попадают в бесполевое пространство L 4 в момент времени tj со скоростью V\ [1]: (і V,= \3-E{t)dt. (2.15)
Далее, на протяжении бесполевого пространства, скорость не изменяется, поэтому особенно важно, чтобы ионы с разными массами имели разные скорости Vf и время вылета ґ;. Из требований фокусировки следует, что ионы одной массы должны вылетать в бесполевое пространство с близкими значениями скорости V} и времени t}.
Решение уравнения (2.26) аналитически затруднено и на практике целесообразнее применять численные методы. Для наглядности построим зависимость скорости, с которой ион покидает выталкивающее пространство от времени.
Как видно из рисунка 2.4 скорость вылета может меняться в широких пределах, но на самом деле график отображает случай, если ионизация длится на протяжении всего времени Т. На самом деле ионизация происходит в начале эксперимента, и ионы вылетают в промежуток времени, равный времени ионизации с поправками на начальный энергетический разброс.
Для оценки времени вылета в бесполевое пространство построим зависимость времени вылета иона от его массы (Рис. 2.5).
Влияние начального энергетического разброса и точности формирования выталкивающего импульса на положение спектральной линии на временной оси
В идеальном случае центр спектральной линии селектируемой массы должен быть зафиксирован в момент времени Т. Он соответствует максимуму распределения Максвелла (2.40). Максимум может быть смещён по следующим причинам: отклонение температуры исследуемой газовой смеси от расчетного значения, неточность формирования выталкивающего импульса по амплитуде и во времени.
Рассмотрим, как сдвинется максимум при ошибке температуры на 1С. Согласно закону распределения молекул по скоростям, наиболее вероятная скорость ионов равна: зависимость изменения скорости от массы Как видно из графиков максимальное отклонение при лёгких массах (меньше 50 а.е.м.) составляет не более 2,5 м/с. Рассчитаем относительную погрешность начальной скорости:
Рассчитаем по (3.9) относительную погрешность. Полученная величина имеет очень слабовыраженную зависимость от массы и при 300К не превышает 0,00037% , а при 500К - 0,0022%. Таким образом при точности измерения температуры ±1К смещением максимума спектральной линии можно пренебречь.
Рассмотрим случай при ошибке формирования амплитуды выталкивающего импульса. Для этого смоделируем полёт осевых ионов при идеальных условиях и при увеличении амплитуды на значение AU. Для этого рассмотрим случай ускорения ионов полученным в главе 2 выталкивающим импульсом и импульсом, увеличенным и уменьшенным на некоторую величину, характеризующую точность формирования. При использовании генератора импульсов с восьмиразрядным запоминающим устройством для хранения формы импульса максимальная погрешность составит половину шага квантования, а именно: =ri =0J95% (ЗЛ0)
Промоделируем движение ионов с увеличением и уменьшением выталкивающего импульса на эту величину. Расположение селектируемой спектральной линии показано на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Спектральная линия кислорода при максимальной ошибке формирования выталкивающего импульса Как видно из рис.3.2, смещение спектральной линии происходит на величину, не превышающую 0,02 мкс. При тактовой частоте задающего генератора 5 МГц (0,2 мкс) такая величина смещения спектральной линии не скажется на работе преобразователя. При рассмотрении работы с более тяжёлыми ионами ошибка носит постоянный характер, следовательно возможна её компенсация на этапе настройки прибора.
Погрешность формирования выталкивающего импульса во времени не рассматривается, так как при математическом моделировании выталкивающий импульс заменён кусочно-непрерывной функцией, отражающей реальную зависимость, сформированную генератором выталкивающих импульсов. Таким образом, неточность формирования выталкивающего импульса, обусловленная особенностями схемы генератора, уже учтена в математической модели.
Поскольку основным параметром исследуемой спектральной линии является интефальная характеристика напряжения, снимаемого с приёмника ионов, которая отражает молярный объём исследуемой компоненты газового потока, то следует принять во внимание количество газа, не учтённого в приёмнике. Поскольку прозрачность сеток величина постоянная, а потери ионного пакета учитываются на стадии моделирования, то полученное напряжений, в зависимости от массы ионов, следует умножить на поправочный коэффициент, величина которого зависит от температуры газового потока, массы ионов, прозрачности сеток и геометрических размеров датчика. Определение величины поправочных коэффициентов необходимо определять опытным путём. Следует заметить, что использование поправочных коэффициентов необходимо лишь при количественном анализе состава газовых смесей. Основной погрешность при качественном анализе будет погрешность, обусловленная тепловым распределением ионов по скоростям.
Требования предъявляемые к ионным источникам времяпролётных преобразователей газовых потоков
Наиболее дешевыми являются источники ионов с электронным ударом. При соударении электронов с молекулами или атомами могут реализоваться два процесса: упругое и неупругое рассеяние. При энергиях бомбардирующих электронов ниже энергии ионизации, равной энергии связи электрона с атомом или молекулой ("потенциал ионизации"), будет идти в основном упругое рассеяние, а сечение ионизации при этом равно нулю. При энергиях ионизирующих электронов больших, чем энергия ионизации, внешний электрон атома или молекулы может получить энергию, достаточную для разрыва его связи с ядром, и покинуть атом или молекулу, что приведет к образованию положительного иона: А+е- А++2е. Кроме однократно заряженных могут образовываться также многократно заряженные ионы: А+е- А +Зе.
Механизм ионизации описывается принципом Франка-Колдона. Поскольку время пролета электронов с энергией »50 эВ через молекулу диаметром »10 А равно приблизительно 2-Ю-16 с, а время одного колебания ядер ftf9 10_)5 с, то за время ионизации потенциальная энергия атома или молекулы практически не меняется. Поэтому ионизацию можно рассматривать как вертикальный переход в одно из состояний ионизированной частицы. Так, при взаимодействии электронов с молекулой водорода возможно несколько ее состояний. Начиная с энергии электронов 8,8 эВ происходит диссоциация молекулы на два нейтральных атома, каждый из которых обладает кинетической энергией более 2,2 эВ. Молекула может перейти в возбужденное состояние, а затем в основное состояние после облучения ультрафиолетовым светом.
При энергии электрона выше 15,6 эВ становится возможным образование устойчивого молекулярного иона Hj. При дальнейшем увеличении энергии электрона до 45 эВ возможно образование молекулярного иона Н+, диссоциирующего на два протона с энергией каждого 10 эВ.
Таким образом, при взаимодействии электронов с молекулой водорода возможно образование молекулярных ионов по схеме: Н2+е- Нз+2е и атомарных ионов по схеме Н2+е- -Н++Н+2е, Н2+е - НЧЗе. Эффективное сечение для второго процесса приблизительно в 200 раз меньше, чем для первого. Масс-спектры многоатомных молекул слишком сложны, чтобы их можно было рассчитать исходя из простейших представлений о выбивании из молекул ионизирующим электроном валентного электрона с распадом образовавшегося иона по слабейшим связям. По этому для расчета сложных молекул используется полуколичественная теория, основанная на предположении, что в первый момент удара электрона образуются всегда только молекулярные возбужденные, но не диссоциированные ионы. При условии однократности столкновений электрона и атома или молекулы вероятность соударения, совершаемого одним электроном на пути S, равна: ,=- — = 11,08 = - —, (4.1) 0 Ра где 5о - начальная плотность электронного пучка; по - число Лошмидта; Р - давление в рассматриваемой области; Ра - атмосферное давление при нормальных условиях; коэффициент а называют сечением столкновений.
Поскольку не каждый акт соударения приводит к образованию положительного иона, то вероятность ионизации о будет меньше, чем вычисленная по формуле (4.1). Вероятность ионизации атомов или молекул определяется сечением ионизации jj, которое зависит от энергии бомбардирующих электронов, заряда ядра атомов, состава молекул. С учетом сказанного вероятность ионизации может быть рассчитана по формуле: n.crSP Вблизи порога ионизации зависимость сечения ионизации от энергии имеет вид: CTi=k(Te-e.Vi)U27, где Те - энергия ионизирующих электронов; e-Vj - энергия ионизации; к - коэффициент пропорциональности.
С увеличением энергии электронов Те сечение ионизации увеличивается до некоторого предела. В этом диапазоне вероятность процесса неупругого взаимодействия увеличивается по сравнению с вероятностью процесса упругого рассеяния.
