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Oberflächenionisation und Oberflächenoxydation einiger Seltener Erden an W und Re

Authors


Abstract

Die Ionisierung der Seltenen Erden Nd, Sm und Pr an W bzw. Re in Gegenwart von Sauerstoff wurde untersucht. Die Ionisierungskoeffizienten β genügen im Bereich hoher Temperaturen der Langmuir-Gleichung. Aus ihrer Temperaturabhängigkeit in diesem Bereich können die Ionisierungsenergien zu INd = (5,5 ± 0,1) eV; ISm = (6,15 ± 0,05) eV; IPr = (5,6 ± 0,2) eV abgeschätzt werden. Bei niedrigeren Temperaturen ergeben sich erhebliche Abweichungen von der Langmuir-Gleichung. Diese sind nicht allein auf Änderung der Austrittsarbeit ΔΦ der heißen Metalloberfläche zurückzuführen, wie gleichzeitige Direktmessungen von ΔΦ bestätigen. Neben den Metallionen SE+ treten die Oxydionen SE O+ und nur diese auf. Daraus wird auf das Vorhandensein einer Oxydationsreaktion SE + O ⇆ SE O an der heißen W bzw. Re-Oberfläche geschlossen. Mit Hilfe eines einfachen statistischen Modells werden Ausdrücke für die Ionisierungskoeffizienten der Ionen SE+ und SE O+ berechnet. Aus dem Vergleich dieser Größen mit den Experimenten können die Wärmetönungen der Reaktionen Nd + O ⇆ NdO zu (7,5 ± 0,5) eV bzw. Sm + O ⇆ Sm O zu (5,1 ± 0,5) eV bei Oxydation mit atomarem Sauerstoff in der Gasphase berechnet werden. Ferner werden Schlüsse auf die Sauerstoffadsorption an W und Re gezogen und eine Methode zur empfindlichen Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks angegeben.

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