Современная электроника №7/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 41 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2026 ческих плёнках, способных излучать электромагнитные волны на собствен- ных УФ-частотах объёмного плазмона. Таким образом, основным предметом работы Тэнга и Стерна стали SPO, кото- рые распространяются вдоль поверх- ности металла и в обычных условиях не связаны с излучающим электромаг- нитным полем. Эти типы SPO, теоре- тически предсказанные Ритчи, имеют длины волн порядка 10 Å. При корот- ких длинах волн частоты SPO прак- тически не зависят от длины волны. Однако при больших длинах волн частота начинает уменьшаться таким образом, что фазовая скорость SPO вдоль поверхности остаётся немного меньше скорости света. Такие SPO не могут быть обнаружены аналогично излучательным модам (RTPO) в тон- ких плёнках, поскольку не вызывают каких-либо дискретных потерь. На плоской поверхности SPO не излучают, поскольку их фазовая ско- рость меньше скорости света. Однако известно, что неоднородности поверх- ности могут сообщить поверхностно- му колебанию дополнительную тан- генциальную компоненту волнового вектора и тем самым обеспечить его связь с распространяющимся элек- тромагнитным полем. Стерн отметил такую возможность ещё в коммента- риях к монографии «Optical Properties and Electronic Structure of Metals and Alloys». Поэтому в работе [15] авторы использовали оптическую решётку из нержавеющей стали с 1200 канавками на миллиметр, на которую напыляли слои алюминия или серебра толщи- ной около 0,35–1,5 мкм. Решётку облу- чали потоком электронов с энергией 10 кэВ, направленных по нормали к поверхности, и регистрировали возни- кающее оптическое излучение. Регулярная решётка с известным периодом давала известный допол- нительный волновой вектор и тем самым позволяла связать направле- ние наблюдаемого излучения с вол- новым вектором поверхностного колебания. При длине волны реги- стрируемого света 5400 Å в угловом распределении излучения наблюда- лись два выраженных максимума определённой поляризации. Появле- ние двух максимумов было связано не с двумя различными типами плазмен- ных колебаний, а с геометрией экспе- римента. При небольшом угле меж- ду направлением штрихов решётки и плоскостью наблюдения условие связи одного и того же SPO с излучаю- щим электромагнитным полем выпол- нялось для двух различных направле- ний выхода света. Поэтому в угловом распределении возникали два мак- симума. При увеличении угла меж- ду штрихами решётки и плоскостью наблюдения расстояние между ними увеличивалось: один максимум сме- щался к нормали, а другой – от неё. Важно то, что их положение изменя- лось при изменении длины волны и ориентации решётки, но практически не зависело от энергии электронов в исследованном диапазоне 7–12 кэВ. Авторы специально отметили, что наблюдаемое излучение не следует путать с известным эффектом Сми- та–Пёрселла, современная трактов- ка которого приведена в работе [16]. В классическом эксперименте Смита– Пёрселла электронный пучок прохо- дит вдоль поверхности металличе- ской дифракционной решётки, не сталкиваясь с ней. Движущееся вме- сте с электронами электромагнитное поле взаимодействует с периодиче- ской структурой решётки, в резуль- тате чего возникает излучение, пара- метры которого зависят от скорости электронов. Процесс образования излучения 5400 Å, исходящего из алюминиевой плёнки с решёткой, схематически показан на рис. 5. В эксперименте Тэнга и Стерна гео- метрия была принципиально иной: электроны падали по нормали непо- средственно на массивную металли- ческую решётку. Проникая в металл, они теряли энергию в различных про- цессах, одним из которых могло быть возбуждение распространяющихся поверхностных плазменных колеба- ний. После этого дальнейшая судьба такого колебания определялась уже свойствами металла и периодиче- ской структурой поверхности. Решёт- ка сообщала SPO дополнительную тан- генциальную компоненту волнового вектора, благодаря чему часть энер- гии поверхностного колебания могла преобразовываться в распространяю- щееся электромагнитное излучение. При регистрации света с длиной волны 5400 Å (около 2,3 эВ) положе- ние наблюдаемых максимумов не изменялось при варьировании энер- гии падающих электронов от 7 кэВ до 12 кэВ. При этом авторы специально отмечают, что зависимость интен- сивности излучения от энергии элек- тронов ими не исследовалась. Такое поведение служило дополнитель- ным аргументом против объяснения наблюдаемого эффекта излучением Смита–Пёрселла и согласовывалось с предположением Тэнга и Стерна, что электроны возбуждали собственные поверхностные колебания металла, которые затем, благодаря периоди- ческой решётке, преобразовывались в оптическое излучение. У регулярной решётки с перио- дом (d) имеется свой «пространствен- ный спектр», которому соответствует набор дискретных «пространствен- ных частот» вида G m = 2πm/d, где гар- моника принимает значения m = 1, 2, 3 и т.д. Именно эти величины G m , рас- сматриваемые как векторы, направ- ленные вдоль периодичности структу- ры, и называются векторами обратной решётки RLV. Так называемая «обрат- Рис. 5. Упрощённая схема возбуждения поверхностных плазменных колебаний электронным пучком и их преобразования в оптическое излучение на регулярной решётке