26.07.14 11:28

Emisija elektrona je odlazak elektrona iz metala (ili bilo kojeg drugog tijela) i njegov prijelaz u drugu fazu (gas ili vakuum) pod utjecajem dodatne energije koja se elektronu prenosi izvana. Iako se u atomima površinskog sloja bilo kojeg tijela elektroni nalaze na različitim mjestima nivoi energije i, prema tome, imaju različite energije, bez snabdijevanja energijom izvana, samo vrlo mali dio njih (onih elektrona koji imaju povećanu energiju) može proći kroz potencijalnu barijeru i ući u drugu fazu; preostali elektroni uvijek ostaju unutar svojih atoma i molekula.

Uočeno je nekoliko vrsta elektronske emisije (fotografija, termička, itd.), uključujući i elektronsku (hladnu) emisiju polja - izbacivanje elektrona pod uticajem jakih električnih polja. Da bi se izvršila emisija potonjeg tipa, potreban je vrlo visok gradijent polja. N. A. Krotova, V. V. Karasev, Yu. M. Kirillova i drugi su proveli eksperimente koji su dokazali elektrifikaciju površina koje se odvajaju i emisiju elektrona pri brzom odvajanju filma od podloge.

Vrijednosti potencijala pražnjenja, razmaka između filma i podloge i gustine naelektriziranosti površina autori su dobili na osnovu proračuna pomoću pomoćnog grafa (Paschenova kriva), a energija električnog dvostrukog sloja je uzimaju kao jednak maksimalnom radu razdvajanja.

Eksperimenti za određivanje emisije elektrona pri odvajanju filmova od supstrata izvedeni su pomoću vakuumskog adheziometra pri pritisku od oko 10-5 mm Hg. Art. Fluorescentni ekran je postavljen na staklenu ploču na udaljenosti od 1 cm naspram granice razdvajanja. Kada su razni polimerni filmovi otkinuti sa staklene podloge u vakuumu, ekran je bljesnuo plavkasto-zelenom svjetlošću; u mraku je sjaj bio jasno vidljiv čak i na udaljenosti od nekoliko metara.

Uočeno je da staklena ploča na mjestima gdje je film otkinut također svijetli zelenkastom svjetlošću.
Zacrnjenje fotografske ploče

Posljedično, zračenje se javlja na granici razdvajanja, uzrokujući fluorescenciju ekrana i stakla. Dalji eksperimenti su pokazali da ovo zračenje također uzrokuje pocrnjenje fotografske ploče ako je fiksirana umjesto fluorescentnog ekrana. Fotografska ploča je pocrnila kada su iz podloge otrgnuti visoki polimeri najrazličitije strukture: prirodne i sintetičke gume, gutaperča, poliizobutilen, razni eteri celuloze, vinil polimeri itd.

Emisija je uočena kada su ovi polimeri podignuti i sa stakla i iz metala. Autori su zaključili da ovo zračenje ne može biti rendgensko zračenje ili vidljiva svjetlost: to je bio tok elektrona. U to se uvjeravaju i iskustvom proučavanja utjecaja magnetskog polja na zračenje. Kao što je poznato, fotoni, odnosno vidljivi i rendgenski zraci u magnetskom polju ne skreću sa svoje prave putanje: magnetsko polje ne djeluje na njih.

Pozitivno ili negativno nabijene čestice se ponašaju različito: prve odstupaju prema negativnom polu, a druge - prema pozitivnom. Sa jačinom magnetnog polja od oko 25-30 ersteda, autori su bili u mogućnosti da dobiju prilično jasnu sliku nepokretanog i odbijenog snopa elektrona.

IN u poslednje vreme(1965-1966), autor knjige, zajedno sa Yu M. Evdokimovim, koristio je novu tehniku ​​za proučavanje električnih fenomena na interfejsu podloga-lepilo. Proučavana je adhezija nekih polimera na silikatno staklo i metale (čelik X i 1H18N9T). Odabrani polimeri su eteri celuloze (celulozni acetobutirat (ABC), acetopropionat celuloze i tripropionat), hlorosulfopolietilen i lepak.

Vezivanje ovih polimera za podloge pripremano je izlivanjem 10% rastvora polimera u odgovarajućim rastvaračima (aceton, ugljen-tetrahlorid) na odmašćene površine podloge, sa izuzetkom lepka koji je dupliran sa podlogom valjanjem sa gumeni valjak.
Elektronska emisija

Električni fenomeni odabranih sistema (podloga + film) proučavani su pomoću vakuumskog adheziometra i metodom koju su predložili B.V. Deryagin i N.A. Krotova.

Nakon razdvajanja, nepovezane površine svih sistema imale su električna naelektrisanja suprotnih predznaka, koja su praćena pomoću strunog elektrometra (videti njegov opis u nastavku). U svim slučajevima staklo i metali su bili pozitivno naelektrisani, dok su polimerne površine koje se kidaju bile negativno naelektrisane. Snimljene su fotografije elektronske emisije koja nastaje kada se polimerni filmovi odvoje od stakla i metala.

Detektovana je elektronska emisija u svim proučavanim sistemima. Fotografije pokazuju neravnomjerno crnjenje ploče. Očigledno, centri elektronske emisije nastaju kao rezultat odvajanja pojedinačnih dijelova polimera od supstrata. Jasno je uočljivo da zračenje ide paralelno sa površinom filma: najveće zračenje je primetno na granici razdvajanja, manje zračenja je primetno na emitujućem polimernom filmu.

Kada je hlorosulfopolietilen otkinuo sa stakla, dobili su se odvojeni bljeskovi, koji su se očito dogodili kada su pojedini dijelovi polimera otkinuti od stakla; Kako se granica razdvajanja od ploče ukloni, pocrnjenje fotografske ploče se ne opaža, najvjerovatnije zbog niskog intenziteta zračenja.

Emisija elektrona je potvrđena i snimkom ekrana papirnog ekrana kada je fotografska ploča bila izložena zračenju uočenom kada je polimerni film otkinut sa podloge. Na slici se jasno vidi tamno područje - posljedica zaklanjanja zraka papirnim ekranom, te svijetla područja - rezultati djelovanja elektrona na ploču koji na svom putu nisu naišli na neprozirni ekran. Ove slike služe kao direktan dokaz o emisiji elektrona, što ukazuje na određenu ulogu električnih sila koje vrše adheziju tijela pri kontaktu.

Pod vakuumom se podrazumijeva plin ili zrak u stanju ekstremne razrijeđenosti (pritisak reda ). Vakum je neprovodni medij, jer sadrži neznatnu količinu električno neutralnih čestica materije.

Za generiranje električne struje u vakuumu potreban je izvor nabijenih čestica - elektrona, a kretanje elektrona u vakuumu odvija se praktički bez sudara s česticama plina.

Izvor elektrona je obično metalna elektroda - katoda. Ovo koristi fenomen da elektroni napuštaju površinu katode unutra okruženje, nazvana elektronska emisija.

Slobodni elektroni u metalu, u odsustvu vanjskog električnog polja, nasumično se kreću između jona kristalne rešetke.

Rice. 13-6. Električni dvostruki sloj na metalnoj površini.

Na sobnoj temperaturi oslobađanje elektrona iz metala se ne opaža zbog nedovoljne vrijednosti njihove kinetičke energije. Dio elektrona sa najvećom kinetičkom energijom, tokom svog kretanja, nadilazi površinu metala, formirajući elektronski sloj, koji zajedno sa slojem pozitivnih jona kristalne rešetke koji se nalazi ispod njega u metalu čini dvostruki električni sloj (sl. 13-6). Električno polje ovog dvostrukog sloja suprotstavlja se elektronima koji pokušavaju da napuste provodnik, odnosno za njih je inhibitorno.

Da bi elektron napustio metalnu površinu, potrebno je da elektron da energiju jednaku poslu koji mora obaviti da bi savladao kočni učinak polja dvostrukog sloja. Ovaj rad se naziva radna funkcija Odnos izlazne energije i naboja elektrona naziva se izlazni potencijal, tj.

Rad (potencijal) izlaza zavisi od hemijske prirode metala.

Vrijednosti potencijala prinosa za neke metale date su u tabeli. 13-1.

Tabela 13-1

U zavisnosti od toga kako se elektronima prenosi dodatna energija potrebna za izlazak iz metala, razlikuju se vrste emisije: termoelektronska, elektrostatička, fotoelektronska, sekundarna i pod udarima teških čestica.

Termionska emisija je fenomen napuštanja elektrona iz katode, uzrokovan isključivo zagrijavanjem katode. Kada se metal zagrije, povećava se brzina kretanja elektrona i njihova kinetička energija, a povećava se i broj elektrona koji napuštaju metal. Svi elektroni koji izlaze iz katode u jedinici vremena, ako su uklonjeni sa katode vanjskim poljem, formiraju emisionu električnu struju. Kako temperatura katode raste, emisiona struja raste prvo polako, a zatim sve brže i brže. Na sl. 13-7 prikazane su krive gustine emisione struje, odnosno emisione struje po jedinici katodne površine, izražene u A/cm2, u zavisnosti od temperature T za različite katode.

Rice. 13-7. Krivulje gustine emisione struje u zavisnosti od temperature za različite katode: a - oksid; b - volfram, presvučen torijumom; c - volfram bez premaza.

Ovisnost gustine emisione struje o temperaturi i radnoj funkciji izražena je Richardson-Dashmanovom jednačinom:

gdje je A konstanta emisije; za metale je jednako; T je apsolutna temperatura katode, K; - osnovicu prirodnih logaritama; - radna funkcija, eV; - Boltzmannova konstanta.

Dakle, gustina emisione struje raste proporcionalno i tako da se dobije velika emisiona struja, katoda od materijala sa malo posla izlaz i visoka radna temperatura.

Ako se elektroni emitirani s katode (emitirani elektroni) ne uklone s nje vanjskim ubrzavajućim poljem, tada se akumuliraju oko katode, formirajući negativni volumenski naboj (elektronski oblak), koji stvara usporavajuće električno polje u blizini katode, sprječavajući dalje elektrona iz bijega sa katode.

Elektrostatička elektronska emisija je fenomen napuštanja elektrona s površine katode, uzrokovan isključivo prisustvom jakog električnog polja na površini katode.

Sila koja djeluje na elektron u električnom polju proporcionalna je naboju elektrona i jačini polja F - ee. Pri dovoljno velikoj jačini polja ubrzanja, sile koje djeluju na elektron koji se nalazi na površini katode postaju dovoljno velike da prevladaju potencijalnu barijeru i izbace elektrone iz hladne katode.

Elektrostatička emisija se koristi u živinim ventilima i nekim drugim uređajima.

Fotoelektronska emisija je fenomen oslobađanja elektrona uzrokovan isključivo djelovanjem zračenja koje apsorbira katoda i nije povezano s njenim zagrijavanjem. U tom slučaju elektroni katode primaju dodatnu energiju od svjetlosnih čestica - fotona.

Energija zračenja se emituje i apsorbuje u određenim porcijama – kvantima. Ako je kvantna energija, određena proizvodom Planckove konstantne frekvencije zračenja v, tj. veća od radne funkcije za materijal date katode, tada elektron može napustiti katodu, tj. doći će do emisije fotoelektrona.

Fotoelektronska emisija se koristi u fotonaponskim ćelijama.

Sekundarna elektronska emisija je fenomen oslobađanja sekundarnih elektrona, uzrokovan isključivo udarima primarnih elektrona na površinu tijela (provodnika, poluvodiča). Leteći elektroni, zvani primarni elektroni, na putu nailaze na provodnik, udaraju ga, prodiru u njegov površinski sloj i daju dio svoje energije elektronima provodnika. Ako je dodatna energija koju primaju elektroni pri udaru veća od radne funkcije, onda ti elektroni mogu napustiti provodnik.

Sekundarna elektronska emisija se koristi, na primjer, u fotomultiplikatorskim cijevima za pojačavanje struje.

Sekundarna emisija se može uočiti u vakuumskim cijevima u kojima je anoda izložena elektronima koji lete sa katode. U ovom slučaju, sekundarni elektroni mogu stvoriti brojač protoka na "radni", pogoršavajući rad lampe.

Emisija elektrona pod udarima teških čestica je fenomen oslobađanja elektrona, uzrokovan isključivo udarima jona ili pobuđenih atoma (molekula) na površinu tijela - elektrodu. Ova vrsta emisije je slična sekundarnoj elektronskoj emisiji o kojoj se raspravljalo gore.

Elektronska emisija

emisija elektrona sa površine čvrste supstance ili tečnosti. E. e. javlja se u slučajevima kada je pod uticajem spoljni uticaji neki od tjelesnih elektrona dobijaju energiju dovoljnu da savladaju potencijalnu barijeru (vidi Potencijalna barijera) na granici tijela, ili ako, pod utjecajem električnog polja, površinska potencijalna barijera postane transparentna za neke od elektrona koji imaju najviše energije u telu. E. e. može nastati kada se tijela zagriju (termionska emisija) , kada ga bombardiraju elektroni (sekundarna elektronska emisija), joni (ionsko-elektronska emisija) ili fotoni (emisija fotoelektrona) . IN određenim uslovima(na primjer, pri prolasku struje kroz poluvodič visoke pokretljivosti elektrona ili primjeni jakog impulsa električnog polja na njega), elektroni provodljivosti mogu se „zagrijati“ mnogo više od kristalne rešetke, a neki od njih mogu napustiti tijelo (vrući elektron emisija).

Za posmatranje E. e. potrebno je na površini tijela (emitera) stvoriti vanjsko elektronsko ubrzavajuće električno polje koje „usisava“ elektrone sa površine emitera. Ako je ovo polje dovoljno veliko (≥ 10 2 h/cm), tada se smanjuje visina potencijalne barijere na granici tijela i, shodno tome, radna funkcija (Schottkyjev efekat) , zbog čega je E. e. povećava. U jakim električnim poljima (emisija elektrona 10 7 h/cm) površinska potencijalna barijera postaje vrlo tanka i dolazi do tunelskog “curenja” elektrona kroz nju (tunelska emisija) , ponekad se naziva i emisija polja. Kao rezultat istovremenog utjecaja 2 ili više faktora, može doći do termoautoelektronske ili fotoautoelektronske emisije. U vrlo jakim impulsnim električnim poljima (emisija elektrona 5․10 7 h/cm) tunelska emisija dovodi do brzog uništavanja (eksplozije) mikrovrhova na površini emitera i do stvaranja guste plazme blizu površine (vidi Plazma). Interakcija ove plazme s površinom emitera uzrokuje naglo povećanje električne struje. do 10 6 A sa trajanjem strujnog impulsa od nekoliko desetina nsec(eksplozivna emisija). Sa svakim strujnim impulsom prenose se mikroveličine (emisija elektrona 10 -11 G) emiterske supstance na anodi.

Lit.: Dobrecov L.N., Gomoyunova M.V., Emisiona elektronika, M., 1966; Bugaev S. P., Voroncov-Velyaminov P. N., Iskoldsky A. M., Mesyats S. A., Proskurovsky D. I., Fursey G. N., Fenomen eksplozivne elektronske emisije, u zbirci: Otkrića u SSSR-u 1976. godine, M., 77., .

T. M. Lifshits.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Pogledajte šta je "elektronska emisija" u drugim rječnicima:

Emisija elektrona je fenomen emisije elektrona sa površine čvrste ili tečnosti. Vrste emisije Termionska emisija Emisija elektrona koja nastaje zagrijavanjem naziva se termoionska emisija (TE). Fenomen TE... ... Wikipedia

Emisija elektrona sa površine kondenzovanog medija. E. e. javlja se u slučajevima kada dio elektrona tijela dobije kao rezultat vanjskih utjecaja. udarnu energiju dovoljnu da savlada potencijal. barijera na svojoj granici, ili ako je vanjska...... Fizička enciklopedija

Emisija elektrona sa površine kondenzovanog medija. E. e. javlja se u slučajevima kada dio tijela elenov dobije kao rezultat vanjskih utjecaja. utiče na energiju dovoljnu da prevlada potencijalnu barijeru na svojoj granici, ili ako je vanjska ... ... Fizička enciklopedija

ELEKTRONSKA emisija, emisija elektrona od strane čvrstog ili tečnog materijala pod uticajem električnog polja (emisija polja), zagrevanja (termionska emisija), elektromagnetnog zračenja (emisija fotoelektrona), protoka elektrona.... Moderna enciklopedija

Veliki enciklopedijski rječnik

Elektronska emisija- ELEKTRONSKA EMISIJA, emisija elektrona krutom ili tečnom tvari pod utjecajem električnog polja (emisija polja), zagrijavanja (termionska emisija), elektromagnetnog zračenja (emisija fotoelektrona), protoka elektrona.... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

elektronska emisija- Emisija elektrona sa površine materijala u okolni prostor. [GOST 13820 77] Teme: elektrovakuum uređaji... Vodič za tehnički prevodilac

elektronska emisija- emisija elektrona sa površine čvrste supstance ili tečnosti. Emisija elektrona nastaje u slučajevima kada pod utjecajem vanjskih utjecaja dio tjelesnih elektrona dobije energiju dovoljnu da savlada... ... Enciklopedijski rečnik metalurgije

Emisija elektrona od strane čvrstog ili tečnog pod uticajem električnog polja (emisija polja), zagrevanja (termionska emisija), elektromagnetnog zračenja (emisija fotoelektrona), protoka elektrona (sekundarni elektron.... Encyclopedic Dictionary

Emisija elektrona u zapremini. U zavisnosti od načina pobuđivanja, razlikuje se trag. osnovni vrste elektronske emisije: termoelektronska emisija, fotoelektronska emisija (vidi Eksterni fotoelektrični efekat), sekundarna elektronska emisija, emisija polja... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Knjige

• Eksplozivna elektronska emisija, G. A. Mesyats, ... Kategorija: Elektricitet i magnetizam
• Sekundarna elektronska emisija, I.M. Bronstein, B.S. Fraiman, Knjiga je posvećena jednom od pitanja moderne fizičke elektronike - sekundarnoj elektronskoj emisiji. Razmatraju se metode mjerenja: koeficijent sekundarne emisije (SE), neelastična i elastična... Kategorija: Fizika čvrstog stanja. Kristalografija Serija: Inženjerska fizikalno-matematička biblioteka Izdavač:

Kretanje sekundarnih elektrona je praćeno gubitkom energije pri sudaru s drugim elektronima.

Poređenje ova dva elementarna procesa omogućava nam da kvalitativno objasnimo zavisnost f (e U 1).

WITH S jedne strane, kao rezultat povećanja energije primarnih elektrona u emiteru, povećava se broj sekundarnih elektrona koje stvara svaki primarni elektron. Ovo je preduslov za povećanje.

WITH s druge strane, primarni elektron, koji ima veliku brzinu, relativno rijetko prenosi energiju na elektrone emitera, iu malim dijelovima, nedostatnim za oslobađanje sekundarnih elektrona. Kako se sekundarni elektron usporava, njegova sposobnost da odustane od energije se povećava, tako da odustaje od ostatka svoje energije na kraju puta. Što je energija primarnog elektrona veća, on dublje prodire u materijal emitera i tamo stvara sekundarne elektrone. U ovom slučaju, oslobađanje sekundarnih elektrona je otežano, jer njihovi gubici energije se povećavaju tokom brojnih sudara. Ovo je preduslov za smanjenje.

Bitna karakteristika sekundarne elektronske emisije je njena nezavisnost od radne funkcije materijala emitera.

13.3 Sekundarna elektronska emisija poluprovodnika i dielektrika

Sekundarna elektronska emisija se ne opaža samo u metalima, već iu poluvodičima i dielektricima. Ovisnost koeficijenta sekundarne emisije o energiji primarnih elektrona za dielektrike i poluvodiče je ista kao i za metale.

Međutim, za dielektrike i složene poluvodiče on je znatno veći nego za metale (7÷12). To dovodi do široke upotrebe poluvodičkih emitera u uređajima.

Razmotrimo zavisnost f (e U 1 ) za dielektrike (slika 13.4). Pretpostavimo da energija primarnih elektrona odgovara području I,

gdje je 1 1 . U tom slučaju na površinu emitera dolazi više elektrona nego što ih odlazi, a površina je negativno nabijena (na katodni potencijal), što dovodi do kočenja primarnih elektrona, koeficijent se smanjuje.

Regija II 1 sekundarnih elektrona odlazi više nego što primarni elektroni dolaze, a emiter je pozitivno nabijen (na anodni potencijal), što dovodi do povećanja energije primarnih elektrona. Akumulacija naboja će se odvijati sve dok potencijal ne odgovara tački b.

Pri stvarnoj energiji primarnih elektrona e U b 1. To znači da kada primarni elektroni dostignu ovu energiju, rast površinskog naboja prestaje i dolazi do stabilnog stanja.

Regija III (1 1 ) – isto kao i regija I.

U poluvodičkim emiterima, učinak punjenja je manje izražen, ali se i ovdje stvarna energija primarnih elektrona e U 1 razlikuje od energije koju specificira ubrzana elektroda.

13.4 Anomalna sekundarna emisija elektrona

Godine 1936. Malter je, proučavajući sekundarnu emisiju elektrona sa površine Al prethodno oksidiranog, a zatim tretiranog parama cezija, otkrio izuzetno velike vrijednosti (1000). Ova emisija, osim što je visoka, razlikovala se od uobičajene sekundarne elektronske emisije po nizu karakteristika:

Inercija (nakon prestanka bombardovanja, sekundarna struja se ne smanjuje odmah, već postepeno tokom dužeg vremena).

Nekonstantan za isti e U 1, u zavisnosti od primarne

struja (I 1, ).

Jaka zavisnost sekundarne struje od potencijala kolektora u odnosu na emitersku podlogu (Ucol, I2).

Ove karakteristike su poslužile kao osnova da se takva sekundarna emisija nazove anomalnom.

Malter je dao sljedeće objašnjenje za ovaj fenomen:

Snop primarnih elektrona bombardira površinu emitera, koja je tanak (~10-6 m) film Cs2O dielektrika, i uzrokuje sekundarnu emisiju 1 . U ovom slučaju, površina emitera je pozitivno naelektrisana i u takvom filmu se u blizini površine Al stvara jako električno polje (108 ÷ 109 V/m), koje izvlači elektrone iz aluminijumske podloge u provodnu zonu dielektrika; ovi elektroni postižu veliku brzinu i pucaju kroz površinski sloj pozitivnog naboja, gotovo bez neutralizacije. Tako se struji same sekundarne emisije dodaje znatno veća komponenta struje elektrostatičke emisije.