Современная электроника №7/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 35 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2026 Рис. 2. Современная реконструкция характеристического спектра потерь энергии электронов в алюминии по экспериментальным данным C.J. Powell и J.B. Swan (1959 г.). Максимумы 10,3 эВ и 15,3 эВ соответствуют двум фундаментальным потерям энергии, а максимум 25,6 эВ – их комбинации (по рис. 1 оригинальной статьи) Oscillation, Plasma Radiation, Plasma Mode. Однако эти термины не явля- ются синонимами и относятся к двум различным категориям физических явлений, связанных с колебаниями вырожденного электронного газа в металлах. На рис. 1 показаны два основных направления развития исследова- ний коллективных плазменных воз- буждений на границе раздела метал- ла и диэлектрика. Левая ветвь берёт своё начало в статье Игоря Тамма о связанных состояниях электронов на поверхности кристаллов, опублико- ванной в 1932 году. Основополагающие работы И.Е. Там- ма были подробно рассмотрены нами в журнале «Современная электрони- ка» № 7, 2025. История развития поля- ритонов и плазмонов обсуждалась соответственно в номерах № 4 и № 6. Поэтому здесь мы остановимся лишь на тех результатах, которые упустили в предыдущих статьях по чисто тех- ническим причинам и которые непо- средственно способствовали созданию методов оптического возбуждения поверхностных плазмонов. Идеи Тамма позднее были разви- ты Пайнсом и Бомом. Своеобразный промежуточный итог подвёл Руфус Ритчи, опубликовавший в 1957 году статью, обобщившую накопленные к тому времени знания о возникнове- нии плазменных мод [1]. Он доказал, что в тонкой металлической плёнке на границе раздела с диэлектриком могут возникать дополнительные кол- лективные электронные возбуждения (Surface Collective Modes – SCM). Важ- но то, что характерная частота SCM меньше собственной частоты объём- ных плазмонов и в простейшем слу- чае определяется соотношением ω s  = = ω p /√2. Это явление относится к раз- ряду поверхностных электромагнит- ных волн, распространяющихся вдоль границы металл–диэлектрик с диспер- сией ω(k) и волновым числом k, пре- вышающим волновое число фотона в вакууме (k > k 0 ). Вторая независимая параллельная ветвь исследований, представленная на рис. 1 справа, родилась позже, ког- да в 1958 году Р. Феррелл теоретически доказал, что в тонкой металлической плёнке при возбуждении быстрыми электронами могут возникать плаз- менные колебания радиационного типа (Radiative-Type Plasma Oscillations) [2]. При определённых условиях они испускают ультрафиолетовое излуче- ние на плазменной частоте. При этом из возможных колебаний в плоскопа- раллельном слое электронного газа излучать может только мода, связан- ная с движением нормально к слою (Motion Normal to the Sab). То есть, если быстрый электрон про- ходит через достаточно тонкую метал- лическую плёнку, он может возбудить коллективное колебание электронов проводимости. В особом диапазоне толщин эта плазменная мода способ- на отдать свою энергию наружу в виде фотона с частотой ω p и энергией ℏ ω p . Необходимо подчеркнуть, что здесь речь идёт не о принятой сегодня трак- товке поверхностных плазменных колебаний (ППО) на одной границе «металл–диэлектрик», а о радиацион- ной плазменной моде тонкой метал- лической плёнки, возникновение и излучение которой связаны с обеи- ми поверхностями свободно висящей металлической плёнки. Мода, которая при этом возникает, колеблется на той же самой частоте, что и обычные объёмные плазмоны в толще металла. При этом излучать может только та мода колебаний, кото- рая возбуждается нормально падающи- ми и неупруго рассеянными плёнкой электронами. В этом случае движение электронного газа происходит перпен- дикулярно плоскости плёнки. Важно отметить, что, в отличие от первого типа явлений, Surface Collective Modes, Ferrell Modes не явля- ются бегущими вдоль границы волна- ми. В конце 1950-х годов теория Ритчи была подтверждена рядом экспери- ментов. К этому времени было извест- но, что при отражении или прохожде- нии электронов через металлические плёнки часть электронов теряет стро- го определённые «порции» энергии. Особенно хорошо были известны два пика для алюминиевой фольги: один около 15 эВ и второй, низкоэнергети- ческий, с максимумом ниже 10 эВ. Однако природа происхождения этих пиков оставалась предметом научных дискуссий. Среди многочисленных работ на эту тему выделяется статья физиков из австралийского универ- ситета University of Western Australia К. Дж. Пауэлла (C.J. Powell) и Дж. Б. Сво- на (J.B. Swan), опубликованная в жур- нале Physical Review, 1959 г. [3]. Статья начинается с подробного обзора опу- бликованных на тот момент времени результатов измерений характеристи- ческих потерь энергии при облучении алюминиевых плёнок быстрыми элек- тронами. Сравнительный анализ этих данных показал, что различные иссле- дователи находили низкоэнергетиче- ские максимумы в достаточно широ- ком диапазоне от 6 эВ до 9 эВ, чаще всего около 7 эВ. При этом основной высокоэнергетический максимум оставался практически стабильным в районе 15 эВ. Большой разброс низко-