O'tkazgich va vakuum o'rtasidagi interfeysni kesib o'tganda, elektr maydonining intensivligi va induktsiyasi keskin o'zgarishi allaqachon qayd etilgan. O'ziga xos hodisalar bu bilan bog'liq. Elektron faqat metall chegaralarida erkindir. U "metall-vakuum" chegarasini kesib o'tishga harakat qilishi bilanoq, elektron va sirtda hosil bo'lgan ortiqcha musbat zaryad o'rtasida Kulon tortishish kuchi paydo bo'ladi (6.1-rasm).
Sirt yaqinida elektron bulut hosil bo'ladi va interfeysda potentsiallar farqi () bo'lgan elektr qo'sh qavat hosil bo'ladi. Metall chegaradagi potentsial sakrashlar 6.2-rasmda ko'rsatilgan.
Metall egallagan hajmda potentsial energiya qudug'i hosil bo'ladi, chunki metall ichida elektronlar erkin va ularning panjara joylari bilan o'zaro ta'sir qilish energiyasi nolga teng. Metalldan tashqarida elektron energiya oladi V 0 . Bu tortishish energiyasidir.Metalni tark etish uchun elektron potentsial to'siqni engib o'tishi va ish qilishi kerak.
| (6.1.1) |
Bu ish deyiladi metalldan chiqib ketayotgan elektronning ish funksiyasi
. Buni amalga oshirish uchun elektron etarli energiya bilan ta'minlanishi kerak. 
Termion emissiyasi
Ish funktsiyasining qiymati moddaning kimyoviy tabiatiga, uning termodinamik holatiga va interfeys holatiga bog'liq. Ish funktsiyasini bajarish uchun etarli energiya elektronlarga isitish orqali berilsa, u holda Elektronlarning metalldan chiqib ketish jarayoni deyiladi termion emissiya .
Klassik termodinamikada metall elektron gazni o'z ichiga olgan ionli panjara sifatida ifodalanadi. Erkin elektronlar jamoasi ideal gaz qonunlariga bo'ysunadi, deb ishoniladi. Shunday qilib, Maksvell taqsimotiga ko'ra, 0 K dan boshqa haroratlarda metall issiqlik energiyasi ish funktsiyasidan kattaroq bo'lgan ma'lum miqdordagi elektronlarni o'z ichiga oladi. Bu elektronlar metallni tark etadi. Agar harorat oshirilsa, bunday elektronlar soni ham ortadi.
Elektronlarni qizdirilgan jismlar (emitterlar) tomonidan vakuumga yoki boshqa muhitga chiqarish hodisasi deyiladi. termion emissiya . Elektronning issiqlik harakatining energiyasi sirtdan chiqarilganda manfiy zaryadlangan elektron va u tomonidan metall yuzasida induktsiya qilingan musbat zaryad o'rtasidagi Kulon tortishish kuchlarini engish uchun etarli bo'lishi uchun isitish kerak (6.1-rasm). Bundan tashqari, etarlicha yuqori haroratda metall yuzasida manfiy zaryadlangan elektron buluti hosil bo'lib, elektronning metall sirtini vakuumga qoldirishiga to'sqinlik qiladi. Bu ikki va, ehtimol, boshqa sabablar metalldan elektronning ish funktsiyasini aniqlaydi.
Termion emissiya hodisasi 1883 yilda mashhur amerikalik ixtirochi Edison tomonidan kashf etilgan. U bu hodisani ikkita elektrodli vakuum trubkasida - musbat potensialga ega anod va manfiy potentsialli katodda kuzatdi. Chiroqning katodi elektr toki bilan isitiladigan o'tga chidamli metalldan (volfram, molibden, tantal va boshqalar) tayyorlangan filament bo'lishi mumkin (6.3-rasm). Bunday chiroq vakuumli diod deb ataladi. Agar katod sovuq bo'lsa, u holda katod-anod zanjirida amalda oqim yo'q. Katod harorati oshishi bilan katod-anod zanjirida elektr toki paydo bo'ladi, bu katod harorati qanchalik baland bo'lsa. Doimiy katod haroratida katod-anod zanjiridagi oqim potentsial farqning ortishi bilan ortadi U katod va anod o'rtasida bo'ladi va qandaydir statsionar qiymatga keladi to'yinganlik oqimi I n. Qayerda katod tomonidan chiqarilgan barcha termioniklar anodga etib boradi. Anod oqimi proportsional emas U, va shuning uchun Vakuumli diod uchun Ohm qonuni qo'llanilmaydi.
6.3-rasmda vakuum diodli sxemasi va oqim kuchlanish xususiyatlari (volt-amper xarakteristikalari) ko'rsatilgan. Ia(Ua). Bu yerga U h – kechikish kuchlanishi I = 0.
Sovuq va portlovchi emissiya
Metalldagi erkin elektronlarga elektr maydon kuchlarining ta'siridan kelib chiqadigan elektron emissiya deyiladi sovuq emissiya yoki dala elektron . Buning uchun maydon kuchi etarli bo'lishi va shart bajarilishi kerak
| (6.1.2) |
Bu yerga d– interfeysdagi er-xotin elektr qatlamining qalinligi. Odatda sof metallarda va 
biz qo'lga kiritamiz Amalda sovuq emissiya kattalik darajasidagi kuch qiymatida kuzatiladi.Bu nomuvofiqlik mikrodarajadagi jarayonlarni tavsiflash uchun klassik tushunchalarning nomuvofiqligi bilan bog'liq.
Maydon emissiyasini yaxshi evakuatsiya qilingan vakuum trubkasida kuzatish mumkin, uning katodi uchi, anod esa tekis yoki bir oz egilgan sirtli muntazam elektroddir. Egrilik radiusi bilan uchi yuzasida elektr maydon kuchi r va salohiyat U anodga nisbatan teng
At va , bu katod yuzasidan dala emissiyasi tufayli zaif oqim paydo bo'lishiga olib keladi. Emissiya oqimining kuchi potentsial farqning ortishi bilan tez ortadi U. Bunday holda, katod maxsus isitilmaydi, shuning uchun emissiya sovuq deb ataladi.
Dala emissiyasidan foydalanib, oqim zichligini olish printsipial jihatdan mumkin 
ammo buning uchun emitentlar ko'p sonli uchlari to'plami ko'rinishida talab qilinadi, shakli bir xil (6.4-rasm), bu amalda imkonsizdir va qo'shimcha ravishda oqimni 10 8 A / sm 2 ga oshirish portlovchi halokatga olib keladi. maslahatlar va butun emitentning.
Fazoviy zaryad ta'sirida AEE oqimining zichligi (Child-Langmuir qonuni) ga teng.
Qayerda 
- katodning geometriyasi va materiali bilan belgilanadigan mutanosiblik koeffitsienti.
Oddiy qilib aytganda, Childe-Langmuir qonuni oqim zichligi proportsional ekanligini ko'rsatadi (uch soniya qonuni).
Katodning mikrohajmlarida energiya konsentratsiyasi 10 4 Jx m -1 yoki undan ko'p (umumiy energiya 10 -8 J) gacha bo'lgan maydon emissiya oqimi sifat jihatidan boshqa turdagi emissiyani boshlashi mumkin. katodda mikrotiplarning portlashi (6.4-rasm).
Bunday holda, elektron oqim paydo bo'ladi, bu boshlang'ich oqimdan kattaroq buyurtmalardir - kuzatilgan portlovchi elektron emissiyasi (VEE). VEE 1966 yilda Tomsk politexnika institutida G.A. boshchiligidagi xodimlar jamoasi tomonidan kashf etilgan va o'rganilgan. Oylar.
VEE elektron emissiyasining yagona turi bo'lib, u 10 9 A/sm 2 gacha oqim zichligi bilan 10 13 Vt gacha quvvatga ega elektron oqimlarini olish imkonini beradi.
 |  |
|
| Guruch. 6.4 | Guruch. 6.5 |
VEE oqimi tuzilishi jihatidan g'ayrioddiy. U 10 11 ¸ 10 12 dona elektronlarning alohida qismlaridan iborat bo'lib, ular elektron ko'chkisi deb ataladi. ektonlar(bosh harflar" portlovchi markaz") (6.5-rasm). Ko'chki paydo bo'lish vaqti 10 -9 ¸ 10 -8 s.
Elektronlarning ektonda paydo bo'lishi katodning mikro-bo'limlarining tez qizib ketishi natijasida yuzaga keladi va mohiyatan termion emissiyaning bir turi hisoblanadi. Ektonning mavjudligi katod yuzasida krater hosil bo'lishida namoyon bo'ladi. Ektonda elektron emissiyasining to'xtashi issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli emissiya zonasining sovishi, oqim zichligining pasayishi va atomlarning bug'lanishi bilan bog'liq.
Elektron va ektonlarning portlovchi emissiyasi vakuum uchqunlari va yoylarida, past bosimli razryadlarda, siqilgan va yuqori quvvatli gazlarda, mikro-bo'shliqlarda asosiy rol o'ynaydi, ya'ni. bu erda katod yuzasida yuqori intensivlikdagi elektr maydoni mavjud.
Portlovchi elektron emissiya fenomeni impulsli elektrofizik qurilmalarni yaratish uchun asos bo'lib xizmat qildi, masalan, yuqori oqim elektron tezlatgichlari, kuchli impulsli va rentgen qurilmalari va kuchli relyativistik mikroto'lqinli generatorlar. Misol uchun, impulsli elektron tezlatgichlar 10 13 Vt yoki undan ko'p quvvatga ega, impuls davomiyligi 10 -10 ¸ 10 -6 s, elektron oqimi 10 6 A va elektron energiyasi 10 4 ¸ 10 7 eV. Bunday nurlar plazma fizikasi, radiatsiya fizikasi va kimyosi bo'yicha tadqiqotlar, gaz lazerlarini pompalash va boshqalar uchun keng qo'llaniladi.
Fotoelektron emissiyasi
Fotoelektron emissiyasi (fotoeffekt) elektromagnit nurlanish ta'sirida metalldan elektronlarni "taqib chiqarish" dan iborat.
Fotoelektrik effekt va oqim kuchlanish xususiyatlarini o'rganish uchun sozlash diagrammasi rasmda ko'rsatilganlarga o'xshash. 6.3. Bu yerda katodni qizdirish oʻrniga unga fotonlar oqimi yoki g-kvanta yoʻnaltiriladi (6.6-rasm).
Fotoelektrik effekt qonunlari sovuq emissiyaga qaraganda klassik nazariyaga ko'proq mos kelmaydi. Shu sababli biz optikada kvant tushunchalarini muhokama qilishda fotoelektr effekti nazariyasini ko'rib chiqamiz.
g - nurlanishni qayd qiluvchi jismoniy asboblarda ular foydalanadilar fotoko'paytiruvchi quvurlar (PMT). Qurilma diagrammasi 6.7-rasmda ko'rsatilgan.
U ikkita emissiya effektidan foydalanadi: fotoeffekt Va ikkilamchi elektron emissiyasi, bu metall boshqa elektronlar bilan bombardimon qilinganda elektronlarni urib tushirishdan iborat. Elektronlar fotokatoddan kelgan yorug'lik ta'sirida uriladi ( FK). O'rtasida tezlik FK va birinchi emitent ( KS 1), ular keyingi emitentdan ko'proq elektronlarni chiqarib yuborish uchun etarli energiya oladi. Shunday qilib, elektronlarning ko'payishi qo'shni emitentlar orasidagi potentsial farqning ketma-ket o'tishi paytida ularning sonining ko'payishi tufayli sodir bo'ladi. Oxirgi elektrod kollektor deb ataladi. Oxirgi emitent va kollektor o'rtasidagi oqim qayd etiladi. Shunday qilib, PMT tok kuchaytirgichi bo'lib xizmat qiladi va ikkinchisi radioaktivlikni baholash uchun ishlatiladigan fotokatoddagi radiatsiya hodisasiga mutanosibdir.
Elektron emissiya- qattiq yoki suyuqlik yuzasidan elektron chiqarish hodisasi.
Termion emissiyasi
Issiqlik natijasida hosil bo'lgan elektron emissiya termion emissiya (TE) deb ataladi. TE hodisasi vakuum va gaz bilan to'ldirilgan qurilmalarda keng qo'llaniladi.
Elektrostatik yoki maydon emissiyasi
Elektrostatik (maydon emissiyasi) - bu jism yuzasida kuchli elektr maydoni mavjudligidan kelib chiqadigan elektronlarning emissiyasi. Bunda qattiq jismning elektronlariga qo'shimcha energiya berilmaydi, lekin potentsial to'siq shaklining o'zgarishi tufayli ular vakuumga qochish qobiliyatiga ega bo'ladi.
Fotoelektron emissiyasi
Fotoelektron emissiya (PE) yoki tashqi fotoelektr effekti - bu uning yuzasiga tushgan nurlanish ta'sirida moddadan elektronlarning chiqishi. FE qattiq jismlarning kvant nazariyasi va qattiq jismlarning tarmoqli nazariyasi asosida tushuntiriladi.
Ikkilamchi elektron emissiyasi
Qattiq jismning elektronlar bilan bombardimon qilinganda uning yuzasida elektronlar chiqishi.
Ion-elektron emissiyasi
Metall ionlar bilan bombardimon qilinganda elektronlarning chiqishi.
Portlovchi elektron emissiyasi
Emitentning mikroskopik mintaqalarining mahalliy portlashlari natijasida elektronlarning emissiyasi.
Kriogen elektron emissiyasi
Kriogen haroratgacha sovutilgan ultrasovuq yuzalardan elektronlarning emissiyasi. Bir oz o'rganilgan hodisa.
39. Bloklash generatori: sxemasi, ishlash printsipi, vaqt sxemalari, qo'llash doirasi.
Bloklash generatori- nisbatan katta oraliqlarda takrorlanadigan qisqa muddatli (odatda taxminan 1 mks) elektr impulslarini hosil qiluvchi chuqur transformatorli qayta aloqaga ega signal generatori. Ular radiotexnikada va impuls texnologiyasi qurilmalarida qo'llaniladi. Bitta tranzistor yoki bitta chiroq yordamida amalga oshiriladi.
Nazariy jihatdan, blokirovka qiluvchi generator transformator sariqlarining ham undosh, ham qarama-qarshi ulanishi bilan ishlaydi, ammo bu turli xil ish rejimlari va har xil xususiyatlarga ega bo'lgan ikki xil generatordir.
Bloklash osilatori - bu kommutatsiya rejimida ishlaydigan kuchaytiruvchi elementni (masalan, tranzistor) va ijobiy qayta aloqani ta'minlaydigan transformatorni o'z ichiga olgan gevşeme sxemasi. Bloklash generatorlarining afzalliklari ularning qiyosiy soddaligi, yukni transformator orqali ulash qobiliyati (galvanik izolyatsiya) va to'rtburchaklar shakliga yaqin bo'lgan kuchli impulslarni yaratish qobiliyatidir.
ELEKTRON Emissiya– qattiq yoki suyuqlik yuzasidan elektronlar chiqishi. Elektron kondensatsiyalangan muhitni vakuum yoki gazda tark etishi uchun energiya sarflanishi kerak, bu ish funktsiyasi deb ataladi. Elektronning potentsial energiyasining emitent va vakuum (yoki boshqa muhit) chegarasidagi koordinataga bog'liqligi potentsial to'siq deb ataladi. Emitentni tark etganda elektron buni engishi kerak.
Ikki shart bajarilsa, emissiya saqlanishi mumkin. Birinchisi, potentsial to'siqni engib o'tishni ta'minlaydigan elektronlarni energiya bilan ta'minlash yoki potentsial to'siqning yupqalashishi va tunnel effekti (maydon emissiyasi), potentsial to'siq orqali elektronlarning kvant kirib borishi kabi kuchli tashqi maydonni yaratish. , ahamiyatli bo'ladi, ya'ni. ish funktsiyasidan kamroq energiyaga ega bo'lgan elektronlarning emissiyasi. Tanani bombardimon qilgan fotonlar orqali energiyaning uzatilishi fotoemissiyaga, elektronlar tomonidan bombardimon qilish ikkilamchi elektron emissiyasiga va ionlar bilan bombardimon - ion-elektron emissiyasiga olib keladi. Emissiya ichki maydonlardan kelib chiqishi mumkin - issiq elektronlarning emissiyasi. Bu mexanizmlarning barchasi bir vaqtning o'zida ishlashi mumkin (masalan, termal avtoemissiya, fotoavtoemissiya).
Ikkinchi shart - bu chiqariladigan elektronlarni tanadan olib tashlashni ta'minlaydigan tashqi elektr maydonini yaratish, buning uchun, xususan, emitent zaryadlanmasligi uchun elektronlarni etkazib berish kerak. Agar chiqarilgan elektronlarni olib tashlashni ta'minlaydigan tashqi maydon maydon emissiyasi uchun etarli bo'lmasa, lekin potentsial to'siqni tushirish uchun etarli bo'lsa, Shottki effekti sezilarli bo'ladi - emissiyaning tashqi maydonga bog'liqligi. Emissiya yuzasi bir hil bo'lmaganda va uning ustida turli ish funktsiyasiga ega "dog'lar" mavjud bo'lsa, uning yuzasida elektr "nuqta maydoni" paydo bo'ladi. Bu maydon qo'shnilarga qaraganda pastroq ish funktsiyasiga ega bo'lgan katodning bo'limlaridan chiqib ketadigan elektronlarni inhibe qiladi. Tashqi elektr maydoni dog'lar maydoniga qo'shiladi va ortib, dog'larning inhibitiv ta'sirini yo'q qiladi. Natijada, bir jinsli emitentdan emissiya oqimi bir jinsli emitent (anomal Shottki effekti) holatiga qaraganda tezroq maydonning ortishi bilan ortadi.
Termion emissiyasi. 19-asrning o'rtalarida. qizdirilgan qattiq jismlar yaqinida havo elektr o'tkazuvchisiga aylanishi ma'lum edi, ammo bu hodisaning sababi noaniq bo'lib qoldi. Yu.Elster va G.Gaytel oʻz tajribalari natijasida atrof-muhitdagi havo bosimi pasayganda, oq-issiq metall yuzasi musbat zaryad olishini aniqladilar. Isitilgan elektrod va musbat zaryadlangan elektrod orasidagi vakuumdagi tok oqimini T.Edison (1884) kashf etgan, J.Tomson (1887) tomonidan elektronlar (manfiy zaryadlangan zarralar) emissiyasi bilan izohlangan, termion emissiya nazariyasi. O. Richardson tomonidan ishlab chiqilgan (1902, ba'zan kashfiyot va effektning o'zi). Bir tomonlama o'tkazuvchanlik J. Fleming tomonidan kashf etilgan (1904, ba'zan Edisonga tegishli), garchi uning diodasi to'liq vakuum emas, balki kosmik zaryadning qisman kompensatsiyasi bilan. Termiyonik emissiya oqimi katod harorati (ya'ni elektron energiyasi) va ish funktsiyasi bilan belgilanadi. Maksimal emissiya oqimi ish funktsiyasining haroratga nisbati bilan belgilanadi, u to'yingan oqim deb ataladi. Katod harorati, o'z navbatida, katod materialining bug'lanishi (ya'ni, xizmat muddati) bilan chegaralanadi.
Fotoelektron emissiya - qattiq va suyuqliklar tomonidan elektromagnit nurlanish (fotonlar) ta'sirida elektronlar chiqarishi va chiqarilgan elektronlar soni nurlanishning intensivligiga proportsionaldir. Har bir modda uchun chegara mavjud - nurlanishning minimal chastotasi (maksimal to'lqin uzunligi), undan pastda emissiya sodir bo'lmaydi; fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi nurlanish chastotasi bilan chiziqli ravishda oshadi va uning intensivligiga bog'liq emas. Fotoemissiya sirtning ish funktsiyasiga sezgir. Kvant rentabelligining oshishi va fotoemissiya chegarasining siljishi metall yuzasini elektromusbat Cs (seziy) yoki Rb (rubidiy) atomlarining monoatomik qatlami bilan qoplash orqali erishiladi, bu esa ko'pchilik metallar uchun ish funktsiyasini 1,4-1,7 eV gacha kamaytiradi. . Fotoemissiya Gustav Gerts (1887) tomonidan kashf etilgan bo'lib, u ultrabinafsha nurlar bilan energiya bilan ta'minlangan uchqun bo'shlig'ining elektrodlarini yoritish parchalanishini osonlashtirishini aniqladi. V. Galvaks, A. Rigi, A. G. Stoletov (1885) tomonidan tizimli tadqiqotlar olib borildi va Gerts tajribasida yorug'lik ta'sirida zaryadlarning chiqishi bilan bog'liqligini ko'rsatdi. Bularning elektron ekanligi F.Lenard va J.Tomson tomonidan ko'rsatilgan (1898).
Yarimo'tkazgichlar va dielektriklarning fotoemissiyasi elektromagnit nurlanishning kuchli yutilishi bilan aniqlanadi.
Dala emissiyasi (maydon emissiyasi, elektrostatik emissiya, tunnel emissiyasi) - tashqi yuqori intensiv elektr maydoni ta'sirida qattiq va suyuqliklarni o'tkazuvchi elektronlar chiqarishi, uni R. Vud (1897) vakuumli razryadni o'rganayotganda kashf etgan. Maydon emissiyasi tunnel effekti bilan izohlanadi va boshqa elektron emissiya turlari uchun zarur bo'lgan elektronlarni qo'zg'atish uchun energiya sarfisiz sodir bo'ladi. Maydon emissiyasi bilan elektronlar potentsial to'siqni engib o'tadilar, termal harakatning kinetik energiyasi (termion emissiyasi kabi) tufayli u orqali o'tmaydilar, lekin to'siqdan tunnel orqali o'tadilar, elektr maydoni tomonidan kamayadi va torayadi.
Dala emissiyasi sezilarli darajada dala va ish funktsiyasiga bog'liq va zaif haroratga bog'liq. Past haroratlarda joriy chekinish emitentning isishiga olib keladi, chunki chiquvchi elektronlar Fermi energiyasidan o'rtacha kamroq bo'lgan energiyani olib ketadi; harorat oshishi bilan isitish sovutish bilan almashtiriladi - ta'sir "inversiya harorati" dan o'tib, chiquvchi elektronlarning umumiy energiyalar bo'ylab taqsimlanishiga mos keladigan belgini o'zgartiradi. bu Fermi darajasiga nisbatan simmetrikdir. Yarimo'tkazgichlardan maydon emissiyasining xususiyatlari elektr maydonining emitentga kirib borishi, elektronlarning past konsentratsiyasi va sirt holatlarining mavjudligi bilan bog'liq. Maydon emissiyasi rejimida olinishi mumkin bo'lgan maksimal oqim zichliklari emitentning Joule qizdirilishi, u orqali o'tadigan oqim va emitentning elektr maydoni tomonidan yo'q qilinishi bilan cheklanadi. Dala emissiyasi rejimida statsionar rejimlarda 10 7 A / sm 2 (emitent yuzasida) tartibidagi oqimlar va impulsli rejimlarda 10 9 A / sm 2 olinadi. Statsionar rejimda yuqori oqim olishga harakat qilganda, emitent yo'q qilinadi. Impulsli rejimda, oqimni oshirishga harakat qilganda, emitent "portlovchi emissiya rejimi" deb ataladigan boshqa rejimda ishlay boshlaydi.
Dala emissiyasining ish funktsiyasiga kuchli bog'liqligi dala katodining ishlashining beqarorligini keltirib chiqaradi. Sirtning ish funktsiyasi yuqori vakuumda yuzada sodir bo'ladigan jarayonlarga ham, etarli darajada yuqori bo'lmagan vakuumning ta'siriga ham bog'liq: diffuziya, migratsiya, sirtni qayta qurish, qoldiq gazlarning sorbsiyasi. Eng ko'p ishlatiladigan material, volfram, gazlarni yaxshi qabul qiladi. Bu gazlarni yaxshi singdirmaydigan metallarni, masalan, reniy yoki undan ham ko'proq passiv uglerodni ishlatishga ko'plab urinishlarga olib keldi, ammo ular yuqori qarshilikka ega. Metallni uglerod plyonkasi bilan qoplash taklif qilindi. Sirtdagi gazning so'rilishini dala emitentini doimiy ravishda ozgina qizdirish yoki sirtni tozalash uchun davriy kuchli impulsli isitish orqali kamaytirish mumkin. Umuman olganda, zamonaviy dala katodlarining barqaror ishlashi uchun termion katodlar uchun zarur bo'lganidan bir-uch barobar yuqori bo'lgan vakuum talab qilinadi.
Maydon emissiyasi kuchli bog'liq bo'lgan ish funktsiyasidan keyingi ikkinchi parametr emitentdagi elektr maydon kuchi bo'lib, u o'z navbatida qurilmadagi o'rtacha maydonga (tashqi kuchlanishning bo'shliq o'lchamiga nisbati) va emitentning geometriyasi, chunki emitentdagi maydonni oshirish uchun ular, qoida tariqasida, "o'tkir" shakllar - protrusionlar, iplar, nuqtalar, pichoqlar, quvurlarning uchlari yoki ularning tizimlari - iplar to'plamlari, pichoqlar paketlari ishlatiladi. , uglerod nanotubalari va boshqalar. Nisbatan katta oqimlarni tanlash uchun ko'p uchli tizimlar, plyonkalar va plyonkalarning chekkalarida ko'p emitentli tizimlar va boshqalar qo'llaniladi. Maslahatlarning emitent sifatida ishlatilishi parallel bo'lmagan elektron traektoriyalariga olib keladi va chiqaradigan elektrod tekisligiga parallel yotgan tezlik komponenti uzunlamasına komponent bilan taqqoslanishi mumkin. Nur kengayadigan, fan shaklida bo'lib chiqadi va katod ko'p qirrali yoki ko'p pichoqli bo'lsa, u laminar emas.
Ikkilamchi elektron emissiyasi (1902 y. L. Ostin va G. Stark tomonidan kashf etilgan) qattiq jism yuzasining elektronlar bilan bombardimon qilinganda elektronlar chiqarishidir. Tanani bombardimon qilayotgan elektronlar (birlamchi deb ataladi) qisman energiya yo'qotmasdan tana tomonidan aks ettiriladi (elastik aks ettirilgan elektronlar), qolganlari energiya yo'qolishi bilan (noelastik aks ettirish). Agar energiya olgan elektronlarning energiyasi va impulsi tananing sirtidagi potentsial to'siqni engib o'tish uchun etarli bo'lsa, u holda elektronlar tananing sirtini (ikkilamchi elektronlar) tark etadi. Yupqa plyonkalarda ikkilamchi elektron emissiyasi nafaqat bombardimon qilingan sirtdan (aks ettirish emissiyasi), balki qarama-qarshi sirtdan ham (lumbago emissiyasi) kuzatiladi. Miqdoriy jihatdan ikkilamchi elektron emissiyasi "ikkilamchi emissiya koeffitsienti" (SEC) bilan tavsiflanadi - ikkilamchi elektronlar oqimining birlamchi elektronlar oqimiga nisbati, elektronlarning elastik va noelastik aks etish koeffitsienti, shuningdek, elektronlarning emissiya koeffitsienti. ikkilamchi elektronlar (tegishli elektronlar oqimlarining birlamchi elektronlar oqimiga nisbati). Barcha koeffitsientlar ham birlamchi elektronlarning energiyasiga, ham ularning tushish burchagiga, kimyoviy tarkibiga va namunaning sirt topografiyasiga bog'liq. O'tkazuvchanlik elektronlarining zichligi yuqori bo'lgan metallarda, hosil bo'lgan ikkilamchi elektronlarning qochishi ehtimolligi kichikdir. Elektron konsentratsiyasi past bo'lgan dielektriklarda ikkilamchi elektronlarning ajralib chiqish ehtimoli kattaroqdir. Elektronning qochish ehtimoli sirtdagi potentsial to'siqning balandligiga bog'liq.
Natijada, bir qator metall bo'lmagan moddalar (ishqoriy tuproq metallari oksidi, gidroksidi galogenid birikmalari) EQE > 1 ga ega va maxsus ishlab chiqarilgan samarali emitentlar uchun ( pastga qarang) EQE >> 1, metallar va yarimo'tkazgichlar uchun odatda EQE< 2. С увеличением энергии первичных электронов КВЭ сначала возрастает с ростом количества возбужденных электронов, а потом начинает убывать, поскольку существенная часть их рождается на большей глубине и число электронов, выходящих наружу, уменьшается. Аналогично объясняется зависимость КВЭ от угла падения первичных электронов. Монокристаллы анизотропны по отношению к движению электронов, рассеяние, ионизация и дифракция зависят от направления движения, поэтому для них зависимость КВЭ от угла падения первичных электронов становится сложной.
Dielektrikda kuchli elektr maydonining (10 5 -10 6 V / sm) hosil bo'lishi EQE ning 50-100 ga oshishiga olib keladi (maydonni kuchaytirgan ikkilamchi emissiya). Bunday vaziyatda EQE qatlamning g'ovakliligiga bog'liq bo'la boshlaydi - g'ovaklarning mavjudligi emitentning samarali yuzasini oshiradi va maydon ulardan ikkilamchi elektronlarni tortib oladi, ular teshiklarning devorlariga tegib, burilish, EI > 1 bilan emissiyaga va elektron ko'chkilarning paydo bo'lishiga olib keladi. Bu o'z-o'zidan sovuq emissiyaga olib kelishi mumkin, bu elektronlar tomonidan bombardimon to'xtatilgandan keyin ham davom etadi (emitentga zaryad berilganda).
Ikkilamchi elektron katodlarni qo'llashning asosiy sohalari ikkilamchi elektron (SEM) va fotoelektronik (PMT) ko'paytirgichlar, M tipidagi EVP (bunda elektronlar o'zaro perpendikulyar elektr va magnit maydonlarda harakatlanadi) va ikkilamchi emissiya bilan qabul qiluvchi va kuchaytiruvchi lampalar. Barcha ilovalar uchun eng muhim ikkilamchi emissiya parametrlari quyidagilardir: birlamchi elektronlarning past energiyalari hududida QE ning ikkilamchi emissiya koeffitsienti, odatda QE = 1 bo'lgan energiya bilan tavsiflanadi, QE ning maksimal qiymati va QE maksimal darajaga etganida birlamchi elektronlarning energiyasi.
Ion-elektron emissiyasi - ionlar ta'sirida elektronlar chiqarish. Ion-elektron emissiyasining ikkita mexanizmi ma'lum: potentsial - yaqinlashib kelayotgan ion maydoni bilan elektronlarning tanadan chiqarilishi va kinetik - ionning kinetik energiyasi tufayli elektronlarning tanadan chiqib ketishi. Potensial emissiya koeffitsienti ionning ionlanish energiyasining ortishi va maqsadning ish funktsiyasining pasayishi bilan ortadi va Ne+/W (neon/volfram), He+/W (geliy/volfram), Ar+/W (argon/volfram) juftlari uchun. masalan, mos ravishda 0, 24, 0,24 va 0,1 bo’lib, ion energiyasiga kuchsiz bog’liqdir. Mo (molibden) maqsadi va bir xil ionlar uchun bu koeffitsientlar taxminan 10% ga ko'p.
Ko'p zaryadlangan ionlar bilan bombardimon qilinganda, ion-elektron emissiyasi ortadi - 2, 3, 4 zaryadlangan ionlar uchun u bir zaryadlangan ionlarga qaraganda mos ravishda taxminan 4, 10, 20 marta kattaroqdir. Potentsial ion-elektron emissiyasi sirt holatiga kuchli bog'liq, chunki u ish funktsiyasi bilan belgilanadi. Bu eksperimental ma'lumotlarning nisbatan katta tarqalishini talab qiladi.
1 keV dan kam energiyalarda kinetik ion-elektron emissiyasi deyarli yo'q, keyin u chiziqli ravishda ortadi, keyin sekinroq, maksimaldan o'tadi va kamayadi; bir necha MeV energiyada koeffitsient taxminan birlikka tushadi. Ion-elektron emissiyasi elektronlar manbai ionlar bilan bombardimon qilingan katod bo'lgan bir qator elektron gaz-razryad qurilmalarining ishlashida muhim rol o'ynaydi. Ba'zi hollarda ion-elektron emissiya jarayoni qurilma hajmida elektronlarning asosiy qismini hosil qiladi.
Issiq elektronlarning emissiyasi elektronlarning "isitishi" tufayli emissiya, ya'ni. energiyani elektronlarga o'tkazish yoki elektr maydoniga ta'sir qilish. Agar termion emissiya qattiq jismning chiqishidagi potentsial to'siqning kattaligi va uni yengib o'tuvchi elektronlarning energiyasi bilan aniqlansa va uni olish uchun qattiq qizdirilsa (elektronlarni isitishning eng oddiy usuli), unda siz isitishga harakat qilishingiz mumkin. tanani isitish uchun murojaat qilmasdan elektronlar. Elektronlar zaryadlangan zarralar bo'lgani uchun ularni "isitish" ning eng oson yo'li ularni elektr maydoniga ta'sir qilishdir. Issiq elektronlar emissiyasi bilan katodni yaratish, birinchi navbatda, o'tkazgich yoki yarim o'tkazgichda katta elektr maydonini yaratishdir. Buning uchun o'tkazgich va yarimo'tkazgich o'tkazuvchanligini kamaytirish orqali "zararlanishi" kerak, chunki aks holda, bu katta maydonda ular orqali katta oqim o'tadi va katod muvaffaqiyatsiz bo'ladi.
Metallni "buzish" usullaridan biri uni alohida zarrachalarga ajratishdir. Agar ular orasidagi bo'shliqlar kichik bo'lsa, 10 mm ga teng bo'lsa, elektronlar bir zarrachadan ikkinchisiga tunnel (katta maydon tomonidan qisqartirilgan va toraygan potentsial to'siqni engib o'tadi) va o'tkazuvchanlik shunday sodir bo'ladi. Ammo monolit metall orqali oqim bilan solishtirganda oqim sezilarli darajada kamayadi, ya'ni. qarshilik kuchayadi. Bu maydonni ko'paytirish imkonini beradi. Shunda elektronlarning energiyasi shunchalik ko'payadiki, ular vakuumga chiqarilishi mumkin bo'ladi. Issiq elektron emissiyasi bo'lgan katodlar dielektrik substrat shaklida ishlab chiqariladi, uning ustiga metall yoki yarim o'tkazgichning yupqa plyonkasi yotqiziladi. Kichkina kino qalinligida odatda "orol" plyonkalari olinadi, ya'ni. bo'shliqlar bilan ajratilgan alohida kichik zarralardan iborat. Elektronlarning chiqarilishini engillashtirish uchun katod ko'pincha Cs (seziy), BaO ning ish funktsiyasini kamaytiradigan moddalarning nozik (taxminan monoatomik) plyonkalari bilan qoplanadi. Odatda asosiy kino materiali sifatida Au (oltin), SnO 2, BaO ishlatiladi. Olingan eng yaxshi parametrlar quyidagilardir: oqimning uzoq vaqt davomida olinishi 1 A / sm 2 va qisqa vaqt uchun 10 A / sm 2. Bunday holda, samaradorlik (emissiya oqimining plyonka orqali oqadigan oqimga nisbati) 100% ga yaqinlashishi mumkin.
Leonid Ashkinazi
Ark bo'shlig'ining o'tkazuvchanligini ta'minlashda turli sabablarga ko'ra katod tomonidan ta'minlangan elektronlar katta rol o'ynaydi. Elektronlarning katod elektrod yuzasini tark etishi yoki elektronlarni sirt bilan bog'lanishdan ozod qilish jarayoni elektron emissiya deb ataladi. Emissiya jarayoni energiya talab qiladi.
Elektronlarning katod yuzasidan chiqib ketishi uchun yetarli energiyaga ish funksiyasi deyiladi ( U chiqib )
U elektron voltlarda o'lchanadi va odatda ionlash ishidan 2-3 baravar kam.
Elektron emissiyaning 4 turi mavjud:
1. Termionik emissiya
2. Avtoelektron emissiyalar
3. Fotoelektron emissiyasi
4. Og'ir zarralar ta'sirida emissiya.
Termiyonik emissiya elektrod - katod sirtining kuchli isishi ta'sirida sodir bo'ladi. Isitish ta'sirida katod yuzasida joylashgan elektronlar, ularning kinetik energiyasi elektrod yuzasining atomlariga tortish kuchlariga teng yoki kattaroq bo'lgan holatga ega bo'ladilar; ular sirt bilan aloqani yo'qotadi va ichiga uchadi. yoy bo'shlig'i. Elektrod (katod) uchining kuchli isishi, uning qism bilan aloqa qilish momentida, bu aloqa faqat nosimmetrikliklar mavjudligi sababli yuzaning alohida nuqtalarida sodir bo'lganligi sababli sodir bo'ladi. Bu holat, oqim mavjud bo'lganda, aloqa nuqtasining kuchli isishiga olib keladi, buning natijasida yoy qo'zg'aladi. Sirt harorati elektron simulyatsiyaga katta ta'sir qiladi. Odatda emissiya oqim zichligi bilan o'lchanadi. Termion emissiyasi va katod harorati o'rtasidagi bog'liqlik Richardson va Deshman tomonidan o'rnatildi.
Qayerda j 0– oqim zichligi, A/sm 2;
φ – elektronning ish funksiyasi, e-V;
A– nazariy qiymati A = 120 a/sm 2 deg 2 (metallar uchun eksperimental qiymat A » 62.2) bo'lgan doimiy.
Maydon emissiyasi bilan elektronlarni chiqarish uchun zarur bo'lgan energiya tashqi elektr maydoni tomonidan ta'minlanadi, bu xuddi metallning elektrostatik maydoni ta'siridan tashqarida elektronlarni "so'radi". Bunday holda, oqim zichligi formuladan foydalanib hisoblanishi mumkin
, (1.9)
Qayerda E– elektr maydon kuchi, V/sm;
Haroratning oshishi bilan maydon emissiyasining qiymati kamayadi, lekin past haroratlarda uning ta'siri, ayniqsa, M.Ya.Braunning fikricha, yuqori elektr maydon kuchida (10 6 - 10 7 V/sm) hal qiluvchi bo'lishi mumkin. va G.I. Pogodin-Alekseevni elektrodga yaqin hududlarda olish mumkin.
Radiatsiya energiyasi so'rilganda shunday yuqori energiyali elektronlar hosil bo'lishi mumkinki, ularning ba'zilari sirtdan chiqib ketadi. Fotoemissiya oqimining zichligi formula bilan aniqlanadi
Qayerda α – aks ettirish koeffitsienti, uning qiymati payvandlash yoylari uchun noma'lum.
Fotoemissiyaga, shuningdek ionlanishga olib keladigan to'lqin uzunliklari formula bilan aniqlanadi
Ionlanishdan farqli o'laroq, ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari yuzasidan elektronlar chiqishi ko'rinadigan yorug'lik ta'sirida yuzaga keladi.
Katod yuzasi og'ir zarralar (musbat ionlar) ta'siriga duchor bo'lishi mumkin. Katod yuzasiga ta'sir qilganda ijobiy ionlar:
Birinchidan, ular ega bo'lgan kinetik energiyani beradi.
Ikkinchidan, katod yuzasida neytrallash mumkin; bunda ular ionlanish energiyasini elektrodga o'tkazadilar.
Shunday qilib, katod qo'shimcha energiya oladi, u isitish, eritish va bug'lanish uchun ishlatiladi va bir qismi yana sirtdan elektronlarni chiqarishga sarflanadi. Katoddan elektronlarning etarlicha qizg'in emissiyasi va yoy bo'shlig'ining mos ravishda ionlanishi natijasida barqaror zaryadsizlanish o'rnatiladi - ma'lum bir kuchlanishdagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ma'lum miqdordagi oqim bilan elektr yoyi.
Muayyan turdagi emissiyaning rivojlanish darajasiga qarab, uch turdagi payvandlash yoylari ajratiladi:
Issiq katod yoylari;
Sovuq katod yoylari;
tanadagi va e 1 – e i 1 ionidagi elektronning energiya darajalari orasidagi farqga teng ortiqcha energiyani chiqarish. Bu energiya boshlang'ich energiya e 2 (Auger jarayoni) bilan tananing boshqa elektroniga o'tkazilishi yoki yorug'lik kvanti shaklida ajralib chiqishi mumkin. Ikkinchi jarayon kamroq bo'ladi. Agar hayajonlangan elektronning energiyasi e = e 2 + (e 1 – e i 1 ) noldan katta bo'lib chiqsa, u emitentni tark eta oladi. Shunday qilib, tananing ikkita elektroni emissiya aktida ishtirok etadi: biri ikkinchisini neytrallash bilan tanadan ionga tunnel orqali energiya chiqaradi, ikkinchisi bu qo'zg'alish energiyasini oladi va tanani tark etadi, ya'ni. bizda ham tunnel o'tish jarayoni, ham qo'zg'alish jarayoni mavjud.
10.7 Issiq elektronlarning emissiyasi
Issiq elektron emissiyasi - elektr maydoni mavjud bo'lganda yarim o'tkazgich tomonidan elektronlarning chiqishi. Issiq elektronlar o'tkazuvchanlik zonasidan chiqariladi. Shuning uchun, bu elektronlarning emissiyasining paydo bo'lishining zaruriy sharti ularning asosiy diapazondan yoki donor sathidan o'tkazuvchanlik zonasiga dastlabki issiqlik qo'zg'alishi hisoblanadi. Shunday qilib, issiq elektronlar emissiyasi jarayonida elektron qo'zg'alishning ikki xil mexanizmi haqiqatda amalga oshiriladi: 1) panjaraning issiqlik energiyasi tufayli ularning o'tkazuvchanlik zonasiga qo'zg'alishi; 2) o'tkazuvchanlik zonasidagi elektronlarning vakuum darajasidan oshib ketadigan energiya darajalariga qo'zg'alishi. Ushbu turdagi qo'zg'alish yarimo'tkazgichdagi elektr maydon kuchlarining ishi tufayli yuzaga keladi; Oxir-oqibat, bu energiya maydonni yaratadigan tashqi kuchlanish manbasidan olinadi. Yarimo'tkazgichda elektr maydonining mavjudligi o'tkazuvchanlik zonasida joylashgan elektronlarning tezlashishiga olib keladi. Bu elektronlar tananing fononlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Elektronlarning bunday to'qnashuvi paytida ularning harakat yo'nalishi keskin o'zgarishi mumkin va ularning tezligini faqat kichik yo'qotish sodir bo'ladi. Natijada, elektronlarning o'rtacha energiyalari ionlarnikidan yuqori bo'lib chiqadi; elektron gazning harorati kristall panjara haroratidan yuqori ekanligini aytishimiz mumkin. Bu elektron emissiyaning paydo bo'lishiga olib keladi, uni shartli ravishda "issiqlik emissiyasi" deb atash mumkin, ammo uni belgilaydigan harorat panjara haroratidan yuqori bo'ladi.
10.8 Emissiyalarning kombinatsiyalangan turlari
Ko'pincha Schottky effektiga asoslangan emissiyaning kombinatsiyalangan turi ishlatiladi. 2-bandda allaqachon muhokama qilinganidek, tashqi elektr maydoni qo'llanilganda, to'siq balandligi pasayadi va shu bilan samarali ish funktsiyasi kamayadi. Shuning uchun, bu holda, elektronlarni potentsial to'siq balandliklaridan kattaroq energiya darajalariga o'tkazish uchun ularni kamroq (energiyada) dastlabki qo'zg'alish talab qilinadi. Shunday qilib, elektr maydonini qo'llash barcha turdagi emissiyalarni dastlabki qo'zg'alish bilan rag'batlantiradi. Shuning uchun biz birinchi navbatda emissiyaning kombinatsiyalangan turi sifatida quyidagilarni tasniflaymiz: avto-