но-чистого водорода без каких-либо примесей; 2) возможность получения атомно-чистой поверхности железа и поддержания ее в таком состоянии в течение всего времени эксперимента; 3) наличие метода контроля атомно-чистого состояния поверхности; 4) возможность получения аналитического сигнала, связанного с присутствием водорода на поверхности железа.

Развитием экспериментальной техники была обеспечена возможность выполнения первых трех условий |23]. Затруднения принципиального плана возникали в связи с необходимостью получения прямого аналитического сигнала от адсорбированного водорода. Этот сигнал от ближайшего к поверхности металла монослоя адсорбированных частиц должен регистрироваться отдельно от сигнала, возникающего в объеме металла. Предельно малые толщина и масса адсорбционного слоя налагают очень жесткие требования на разрешающую способность и чувствительность метода исследования.

Выводы о форме существования водорода на поверхности железа иногда основываются на результатах измерения работы выхода электрона ф [24[. Значение ее, равное работе удаления электрона с верхнего заполненного энергетического уровня в вакуум, строго творя, является объемной характеристикой, поскольку определяется положением уровня Ферми в объеме металла. Но она зависит также и от асимметрии потенциала на границе металл—вакуум, что оправдывает ее использование для исследований электронной структуры поверхности.

Однако трактовка результатов определения работы выхода оказывается спорной [25|. Более однозначные результаты могут быть получены методом электронно-фотонной спектроскопии (ЭФС), но этот метод сложен в аппаратурном оформлении.

Для изучения взаимодействия водорода с железом перспективным оказалось применение метода масс-спектрометрии вторичных ионов. Этот метод позволяет с помощью регулируемого ионного пучка очищать исследуемую поверхность от загрязнений и с высокой чувствительностью анализировать моноатомные слои на поверхности металла без каких-либо ограничений по атомной массе элемента, а также определять химические соединения [26, 27).

Исследования состояния водорода в объеме. Для выяснения механизма влияния водорода важно знать характеристики состояния водорода в объеме металла. Для этого, как и при изучении взаимодействия с поверхностью, необходимо ответить

на целый ряд вопросов. В каком виде водород растворяется в объеме металла? Как расположены частицы водорода в кристаллической решетке? Как частицы водорода перемещаются в объеме металла? Как они распределены в реальной структуре металла? Как распределена электронная плотность в присутствии водорода?

В литературе уже давно ведется дискуссия относительно зарядового состояния атомов водорода в металле. Обсуждаются две основные гипотезы: анионная и протонная.

Сторонники анионной гипотезы используют следующие аргументы. Хорошо известно, что протон как отдельная частица может существовать только в плазме либо в молекулярном пучке, распространяющемся в вакууме. Малые размеры протона и его положительный заряд создают возможность искажения электронного облака любого соседнего с ним атома. Из этих общих соображений можно сделать вывод, что существование протона в решетке металла в несвязанном состоянии маловероятно. К тому же необходимо учесть благоприятные условия для образования отрицательных ионов: атом водорода обладает высоким, по сравнению с атомами металлов, потенциалом ионизации и одновременно — заметной величиной электронного сродства, а медленные свободные электроны присутствуют в металле в достаточном количестве. Согласно этой аргументации получается, что водород может существовать в объеме металла только в виде нейтральных атомов или отрицательных ионов.

Доказательством существования водорода в решетке железа в форме протонов считаются [29) результаты опытов, изложенные в работе [30|. В этих опытах при пропускании электрического тока через наводорожеппые образцы наблюдалось перемещение водорода в сторону катода. Поскольку предполагалось, что электроперенос прямо отражает зарядовое состояние примеси в металле, из результатов этих экспериментов с очевидностью следовал вывод о присутствии в объеме стали протонной формы водорода. Однако исследования показали, что в связи с большой диффузионной подвижностью водорода в металлах и малым значением чисел переноса (порядка Ю~7.10~5) количество водорода, перенесенного действием электрического поля, сопоставимо с флуктуациями его обычных диффузионных перемещений. Это затрудняло получение количественных данных. Кроме того, большой фон, налагаемый остаточным водородом, и зависимость его распределения вдоль оси образца от неоднородностей структуры