emisie de electroni

ELECTRONIC DE EMISIE # 150; emisia de electroni de către suprafața unui solid sau lichid. Electron mediu condensat lăsat într-un vid sau gaz, energia trebuie să fie furnizate, care se numește funcția de lucru. Dependența de electroni energia potențială a coordonatei la granița emițător și vidul (sau alt mediu) se numește o barieră potențială. Și trebuie să depășească un electron, lăsând emițător.

Poate menține emisiilor în două condiții. în primul rând # 150; alimentării cu energie a electronilor care asigură depășirea barierei potențial sau crearea unui câmp extern puternic, bariera de potențial devine subțire, iar efectul de tunel devine important (emisia in camp) de electroni penetrare cuantice prin bariera de potențial, adică, emisie de electroni cu energie mai mică decât funcția de lucru. bombardează fotoni corp de transmisie a energiei duce la bombardament cu electroni photoemission determină emisia de electroni secundar, ion # 150; emisie ion-electron. Emisie pot fi cauzate de câmpurile interne # 150; emisia de electroni la cald. Toate aceste mecanisme pot funcționa simultan (de exemplu, # 150; thermionic, fotoavtoemissiya).

A doua condiție # 150; a crea un câmp electric extern furnizarea de deviere a electronilor emiși din organism, în acest scop, în special, trebuie să atragă electroni la emițător, astfel încât să nu se percepe. În cazul în care câmpul extern, oferind o deviere a electronilor emiși este insuficientă pentru emisie în câmp, dar suficiente pentru a reduce bariera potențială a efectului Schottky devine vizibil # 150; dependența emisiei de câmpul magnetic extern. În cazul în care suprafața emițătoare este neuniformă și are un „spot“ cu o funcție diferită de lucru pe suprafața acestuia un electric „pete de câmp“. Acest câmp inhibă electronii emiși din porțiunile de catod sunt mai mici decât funcția de lucru din vecinătate. Un câmp electric extern este format cu pete pe teren și crește și elimină efectul inhibitor al petelor. Prin urmare, curentul de emisie de emitorul crește câmpului neomogene cu creșterea mai rapidă decât în ​​cazul unui emițător omogen (efect Schottky aberant).

emisie termionică. La mijlocul secolului al 19-lea. era cunoscut faptul că, în imediata apropiere a aerului încălzit devine conductor solid de energie electrică, dar motivul pentru care acest fenomen rămâne neclar. Ca rezultat Yu.Elster G.Geytel efectuat experimente și a constatat că, atunci când o suprafață metalică ambientală incandescent presiune redusă capătă o sarcină pozitivă. Fluxul de curent incandescent vid între electrod și un electrod încărcat pozitiv a fost deschis T.Edisonom (1884) se explică prin emisia de electroni (particule încărcate negativ) Dzh.Tomsonom (1887), o teorie de emisie termionic dezvoltat O.Richardson (1902, uneori atribuită acestuia și deschiderea a efectului). conductivității unilaterala a fost găsit Dzh.Flemingom (1904, uneori atribuit Edison), deși nu a fost vid dioda destul și o compensare parțială a spațiului de încărcare. curent de emisie thermionic este determinată de temperatura catodului (adică energia de electroni) și funcția de lucru. Curentul maxim de emisie se determină prin raportul dintre funcția de lucru a temperaturii, se numește curentul de saturație. Temperatura catodului este limitată, la rândul său, prin evaporarea materialului catodic (adică o viață).

photoemission # 150; solide de emisie de electroni și lichide sub influența radiațiilor electromagnetice (fotoni), cantitatea de electroni emiși este proporțională cu intensitatea radiației. Pentru fiecare substanță un prag # 150; frecvența minimă (lungimea de undă maximă) a radiației de mai jos și care nu rezultă emisii, energia cinetică maximă a fotoelectronilor crește liniar cu frecvența radiației și nu depinde de intensitatea acesteia. Fotoemisie sensibil la suprafața de ieșire. Creșterea randamentului cuantic și prag de forfecare reach photoemission suprafață metalică acoperită de strat monoatomic atomii electropozitive Cs (cesiu) sau Rb (rubidiu), reducerea funcției de lucru pentru majoritatea metalelor și 1.4 # 150; 1,7 eV. Photoemission a fost deschis Gustav Hertz (1887), a constatat că iluminarea cu lumină ultravioletă electrozii eclator sub tensiune, facilitează defalcarea. Studii sistematice efectuate V.Galvaks, A.Rigi, A.G.Stoletov (1885) și a arătat că, în experiența cazului Hertz se reduce la eliberarea taxei atunci când este expusă la lumină. Că este electronii și lokazali F.Lenard Dzh.Tomson (1898).

Photoemission de semiconductori și dielectrici definit de absorbție puternică a radiației electromagnetice.

emisie de câmp (emisie în câmp, emisia de tunel a emisiilor electrostatice) # 150; electroni de emisie solide și lichide conductibile sub influența unui câmp electric extern de intensitate mare, a deschis R.Vud (1897) în studiul descărcării de vid. emisie în câmp se explică prin tunelul efect apare și fără costul energiei pentru excitarea electronilor necesari pentru alte tipuri de emisie de electroni. Când electronii emisie câmp depășească bariera de potențial, fără a trece peste ea datorită energiei cinetice a mișcării termice (ca emisia thermionic) și prin permeatie printr-o barieră tunel, și un câmp electric cu gât redus.

emisie de câmp depinde semnificativ de teren și funcția de lucru și depinde slab de temperatură. Screening-ul la temperatupax curent scăzut duce la încălzirea emitatorului, deoarece transporta electroni de energie care pleacă, în medie, mai mică decât energia Fermi odată cu creșterea temperaturii de încălzire se înlocuiește cu răcire # 150; efect schimbări semn, trecând prin „inversiune de temperatură“, care corespunde distribuției simetrice în raport cu nivelul Fermi a electronilor publicate pe totalul energiilor. Proprietățile de emisie câmp semiconductoare asociate cu penetrarea câmpului electric la emițător, densitatea de electroni mai puțin și prezența stărilor de suprafață. Densitatea maximă a curentului care poate fi obținută în modul de emisie în câmp sunt restricționate prin încălzirea Joule curentului emițător care curge, și distrugerea emitorul de câmpul electric. În curenții de mod de emisie câmp obținut aproximativ 10 7 amperi / cm2 (pe suprafața emițător) în staționar și 10 septembrie A / cm2 într-un mod pulsatoriu. Când încercați să obțineți într-un mod staționar, un curent mai mare emițător este distrusă. În modul de impulsuri, atunci când încearcă să crească curentul emitor începe să funcționeze într-un alt mod, așa-numitul „modul de emisie exploziv“.

Puternica Dependența funcției de muncă a emisiei câmpului determină catozii instabilitate muncă. Funcția de lucru a suprafeței depinde de procesele care au loc la suprafață într-un vid înalt și influența insuficient de vid înalt: difuzia, migrare, reglaj de suprafață, sorbția gazelor reziduale. Material Cel mai des folosit # 150; tungsten # 150; Gaze bune sorbente. Acest lucru a condus la numeroase încercări de a utiliza metal, gazele sorbente nu la fel de bune, de exemplu, reniu sau mai mult carbon pasiv având totuși o rezistență mare. A sugerat că carbon care acoperă o folie metalică. Pentru a reduce sorbție de gaz pe suprafață poate fi un mic emițător constantă câmp de încălzire sau de încălzire impulsuri periodice puternice pentru curățarea suprafețelor. În general, pentru o funcționare stabilă a autocathodes moderne vid cerut pentru o trei ordine de mărime mai mare decât cea necesară pentru catozii termoionici.

În al doilea rând, după funcția de lucru a parametrului, din care de emisie câmp depinde puternic # 150; intensitatea câmpului electric la emițător, care la rândul său depinde de câmpul mediu în dispozitivul (tensiunea externă la magnitudinea decalajului) și geometria emițător, deoarece pentru câmpuri mai mari sunt aplicate pe emițător, în general, de formă „ascuțite“ # 150; proiecții, fire, margini, lame, capetele tuburilor sau sisteme # 150; mănunchiuri filament, cutii cu lame, nanotuburi de carbon, etc. Pentru selectarea curenților relativ mari utilizate mnogoostriynye sistem sistem mnogoemitternye la marginile filmelor și folii etc. Care sunt utilizate ca un vârf emițător, are ca rezultat non-paralelismul traiectoriilor electronilor, componenta vitezei paralelă cu planul de așezare a electrodului emițătoare poate fi comparabilă cu componenta longitudinală. Beam expansiune se transformă, de rulare, iar în cazul în care mnogoostriyny catod sau multiblade, nu este laminar.

emisie de electroni secundar (L.Ostin deschis și G.Shtarke, 1902) # 150; Suprafața de emisie de electroni a corpului solid când este bombardat de electroni. Electronii bombardează corpul (numit primar), corpul parțial reflectat fără pierderi de energie (electroni reflectate elastic), restul # 150; Pierderea de energie (reflecție inelastică). În cazul în care energia și impulsul de electroni de energie primite sunt suficiente pentru a depăși bariera de potențial la suprafața corpului, electronii părăsesc suprafața corpului (electroni secundari). Filmele subțiri de emisie de electroni secundar se observă nu numai de la suprafață, care este bombardat (emisie de reflexie), dar, de asemenea, pe suprafața opusă (emisie la camera). Cantitativ, emisia de electroni secundar se caracterizează prin „coeficient de emisie secundar“ (KVE) # 150; raportul dintre curentul de electroni secundar cu curentul primar, coeficientul coeficientului elastic și inelastic reflexie de electroni precum și emisia de electroni secundari (curenți de electroni raport cu curentul primar corespunzătoare). Toate rapoartele depind atât energia electronilor primari și unghiul de incidență, compoziția chimică și topografia suprafeței eșantionului. In metale, unde densitatea de electroni de conducție este mare, probabilitatea ca poate fi format electroni secundari pentru a merge in afara mici. In dielectrici cu probabilitate de joasă densitate de electroni de electroni secundari este mai mare. Probabilitatea de electroni depinde de înălțimea barierei de potențial la suprafață.

Ca urmare, un număr de substanțe nemetalice (oxizi ai metalelor alcalino-pământoase, compuși alcalini) TBVE> 1, au făcut special emitatori eficiente (cm. Mai jos) TBVE >> 1, in metale si semiconductori general TBVE 5 # 150, 10 6 V / cm) conduce la o creștere TBVE 50 # 150; 100 (domeniu secundar de emisie armat). În această situație TBVE începe să depindă de porozitatea stratului # 150; Prezența lungă crește suprafața efectivă a emițătorului, iar câmpul atrage electroni secundari de la ei care, lovind pereții porilor pot provoca, la rândul lor, hrana pentru animale la TBVE> 1 și apariția avalanșelor de electroni. Acest lucru poate duce la o emisie la rece autoîntreținută se extinde (cu taxa de alimentare la emițător), și după oprirea bombardament de electroni.

Principalele domenii de aplicare a catozilor secundar de electroni sunt electron secundar (VEU) și tubul fotomultiplicator (PMT), multiplicatoare, EVP M-tip (în care electronii se deplasează în câmpuri electrice și magnetice perpendiculare reciproc) și primind amplificând tuburi cu emisie secundară. Pentru toate aplicațiile cei mai importanți parametri de emisii secundare sunt: ​​TBVE Coeficientul de emisie secundar în energie scăzută a electronilor primari, în mod tipic caracterizate printr-o energie la care TBVE = 1, valoarea și TBVE maximă energia electronilor primari când TBVE atinge un maxim.

Ion-electron de emisie # 150; care emit electroni sub influența ionilor. Există două mecanisme de emisie de ioni de electroni: potențialul # 150; ejecție electronilor din muștele câmpului corp și cinetică ion # 150; ejectare de electroni din organism, datorită energiei cinetice a ionului. Coeficient crește potențialul de emisie cu creșterea energiei de ionizare de ioni și scăderea producției țintă funcționare și cupluri Ne + / W (neon / tungsten), El + / W (heliu / tungsten), Ar + / W (argon / tungsten) este, de exemplu, 0, 24, 0,24 și 0,1, respectiv, și slab dependente de energia de ioni. Mo (molibden) țintă aceiași coeficienți ai acestor ioni este de aproximativ 10% mai mare.

Atunci când ionii cu sarcină multiplă, bombardament de ioni, emisia de electroni # 150; pentru 2, 3, 4-încărcate ioni este mai mare decât cea pentru sarcina unu, aproximativ 4, 10, 20 de ori, respectiv. Potențialul de emisie de ioni de electroni depinde puternic de starea suprafeței, deoarece este determinată de funcția de lucru. Aceasta implică o dispersie relativ mare a datelor experimentale.

Kinetic ion-electron care emite practic nici la energii sub 1 keV și apoi crește liniar, apoi mai lent, trece printr-un maxim și scade la energiile în coeficientul de unități MeV scade la aproximativ unitate. emisie Ion-electron joaca un rol semnificativ într-un număr de tuburi cu descărcare electronice, în care un catod sursă de electroni este bombardate de ioni. În unele cazuri, procesul de emisie de ioni de electroni creează o cantitate mare de electroni în aparat.

emisie de electroni la cald # 150; emisie se datorează „încălzire“ de electroni, adică, electroni de energie de transmisie sau expunerea la câmp electric. Dacă emisia thermionic este determinată de bariera de potențial la ieșirea din solid și energia electronilor ce derivă din aceasta și pentru a le obține solid a fost încălzit (cel mai simplu mod de a încălzi electroni), este posibil să se încerce să se încălzească electroni și fără a se recurge la încălzirea corpului. din moment ce electroni # 150; particule încărcate, cea mai simplă metodă de „încălzire“ # 150; expunerea lor la câmpul electric. Crearea unui emisie de electroni cu catod cald # 150; este în primul rând crearea unui conductor sau semiconductor, un câmp electric de mare. Pentru a face acest lucru, conductori și semiconductori trebuie să „strice“ prin reducerea conductivității lor, ca în caz contrar prin intermediul lor în acest domeniu de mare va merge de mare curent și catod va fi deteriorat.

O modalitate de a „strica“ metalului # 150; este împărțit în particule individuale. În cazul în care spațiile dintre ele sunt mici, de aproximativ 10 nm, electronii vor tunel (pentru a depăși bariera de potențial și un câmp mare cu gât redus), de la una la celelalte particule, și deci va fi conductivitatea. Dar, în prezent față de curentul prin metalul monolitic redus foarte mult, adică, rezistența va crește. Acest lucru face posibilă creșterea câmpului. Apoi, energia electronilor va creste atât de mult încât acestea vor putea fi emise în vid. Cathodes emisia de electroni la cald sunt realizate într-un substrat dielectric pe care a fost acoperit cu un metal subțire sau un film semiconductor. La film de grosimi reduse sunt obținute în mod tipic „ostrov“, adică care constă din particule mici individuale separate de lacune. Pentru a facilita eliberarea de electroni catod sunt adesea acoperite cu subțiri (aproximativ monoatomic), filme de substanțe care reduc funcția de lucru Cs (cesiu), BaO. Deoarece substanțele utilizate de obicei, film de bază Au (aur), SnO2. BaO. Se obțin majoritatea parametrilor # 150; tokootbor 1 A / cm2 pentru o lungă perioadă de timp și 10 A / cm2 # 150; pe scurt. Eficiența (raportul dintre curentul de emisie a curentului care curge prin film) se poate apropia de 100%.