16 (Полностью все 26 лекций в пдф), страница 2

Поэтому это явление и получило название холодная эмиссия.Для оценки плотность тока можно пренебречь полем, возникающим из-за выходаэлектрона из металла, а рассматривать тольковнешнее электрическое поле.Коэффициент прозрачности барьера для частиц с энергией Е 4 2m 2d32D ≈ exp  − ∫ 2m (U 0 − eEB x − E )dx  = exp  −(U 0 − E )  0 3eEBгде ширина барьера d определяется равенством U 0 − eEB d = E . 1 Т.к. коэффициент прозрачности D ∼ exp  − , то для плотности тока можно написать соот EB  E ношение j = j0 exp  − 0  , где E0 ≈ 108 ...109 В/м. Поэтому значительная плотность тока холод EB ной эмиссии достигается при таких же значениях напряжённости внешнего электрического поля.С помощью автоэлектронной эмиссии принципиальновозможно получение плотности тока 106÷108 А/см2, но для этого нужны эмиттеры со специальной поверхностью в виде совокупности большого числа острий, получение которой в промышленных масштабах является весьма трудоёмкой задачей.Кроме того, увеличение плотности тока до 108 А/см2 приводитк взрывообразному разрушению острий и всего эмиттера.Оказывается, что существует возможность полученияплотности тока до 109 А/см2 при так называемой взрывнойэлектронной эмиссии, обусловленной взрывами микроострий на катоде.

Ток взрывной электронной эмиссии необычен по структуре. Он состоит из отдельных порций электронов1011÷1012 штук, имеющих вид электронных лавин и получивших название эктонов (начальныебуквы «explosive centre»). Время образования лавин 10-9÷10-8 с.Появление электронов в эктоне вызвано быстрым перегревом микроучастков катода иявляется, по существу, разновидностью термоэлектронной эмиссии. Существование эктонапроявляется в образовании кратера на поверхности катода. Прекращение эмиссии электронов вэктоне обусловлено охлаждением зоны эмиссии за счет теплопроводности, уменьшения плотности тока, испарения атомов.Взрывная эмиссия электронов и эктоны играют фундаментальную роль в вакуумных искрах и дугах, в разрядах низкого давления, в сжатых и высокопрочных газах, в микропромежутках, т.е.

там, где в наличии есть электрическое поле высокой напряженности на поверхности катода.Явление взрывной электронной эмиссии послужило основой для создания импульсныхэлектрофизических установок, таких как сильноточные ускорители электронов, мощные импульсные и рентгеновские устройства, мощные релятивистские сверхвысокочастотные генераторы. Например, импульсные ускорители электронов имеют мощность 1013 Вт и более при длительности импульсов 10-10÷10-6 с, токе электронов 106 А и энергии электронов 104÷107 эВ. Такие5Семестр 4. Лекция 16.пучки широко используются для исследований в физике плазмы, радиационной физике и химии, для накачки газовых лазеров и пр.Заключение.

При небольших величинах напряжения между катодом и анодом плотность тока(насыщения) зависит от приложенного напряжения по закону «трех вторых». В этом случаемежду катодом и анодом устанавливается устойчивое во времени пространственное распределение отрицательного заряда, мешающее свободному выходу электронов из катода.При увеличении напряжения (и напряженности) электронное облако смещается от катода, что позволяет электронам свободнее выходить из катода.

Это соответствует эффекту Шоттки.При ещё большем увеличении напряжённости электрического поля начинают проявляться квантово-механические явления, выражающиеся в туннелировании электронов из металла вокружающее пространство, что вызывает увеличение плотности тока насыщения.Существует некоторое предельное значение плотности тока насыщения, при котором характер эмиссии электронов меняется на взрывной с образованием эктонов – сгустков или лавинэлектронов, и сопровождающийся плавлением материала катода.6.