Види емісії
Основним електродом кожного електровакуумного приладу є катод, що емітує електрони.
Електронною емісією називають процес виходу електронів із твердих або рідких тіл у вакуум чи газ. Щоб викликати електронну емісію, треба повідомити електронам додаткову енергію, яку називають роботою виходу. Вона різна для різних металів і становить кілька електрон-вольт. У металів, що мають великі та порівняно з іншими міжатомні відстані, робота виходу менша. До них відносяться лужні та лужноземельні метали, наприклад цезій, барій, кальцій.
Якщо поверхні основного металу розташовані атоми речовин, віддають електрони даному металу, то спостерігається посилення емісії. Такі речовини називають активуючими. Можна також зменшити роботу виходу шляхом покриття поверхні металу шаром оксиду лужних та лужноземельних металів.
Розглянемо основні види електронної емісії.
Термоелектронна емісія обумовлена нагріванням тіла, що емітує електрони та; широко використовується у електронних приладах. З підвищенням температури енергія електронів провідності у провіднику або напівпровіднику зростає і може бути достатньою для виконання виходу. Якщо електрони, що вилетіли, не відводяться прискорюючим полем від емітуючої поверхні, то біля неї утворюється скупчення електронів («електронна хмаринка»). У ньому енергії електронів різні і середня енергія зазвичай становить десяту частку: електрон-вольта.
"Електронна хмаринка" знаходиться в динамічній рівновазі. Нові електрони вилітають із нагрітого тіла, а ті, що раніше вилетіли, падають назад. Це явище нагадує випаровування рідини у замкнутій посудині.
У приладах із розжареним активованим катодом (наприклад, оксидним) спостерігається значне посиленнятермоелектронної емісії під впливом зовнішнього поля, що прискорює (ефект Шотки). Якби катод не був розжарений, то емісія була б відсутня. А за високої температури та наявності зовнішнього прискорюючого поля вилітає додатково багато електронів, які за відсутності поля не могли б вийти. При короткочасній дії сильного поля вихід електронів із розжарених оксидних та інших активованих катодів дуже великий. Така емісія у вигляді короткочасних імпульсів струму використовується у деяких електронних та іонних приладах.
Електростатична (автоелектродна) емісія є виривання електронів сильним електричним полем.
Електростатична емісія значно посилюється при шорсткості поверхні, що пояснюється концентрацією поля у мікроскопічних виступів цієї поверхні. За наявності активуючих, особливо оксидних покриттів; електростатична емісія також посилюється.
Вторинна електронна емісія обумовлена ударами електронів об поверхню тіла. У цьому ударяючі електрони називаються первинними. Він проникають у поверхневий шар і віддають свою енергію електронам цієї речовини. Деякі з останніх, отримавши значну енергію, можуть вийти з тіла. Такі електрони називаються вторинними. Вторинна емісія зазвичай виникає за енергії первинних електронів 10—15 эВ і від. Якщо енергія первинного електрона досить велика, він може вибити кілька вторинних електронів.
Фотоелектронна емісія, що називається інакше зовнішнім фотоефектом, є електронною емісією під дією електромагнітного випромінювання. Емітуючий електрод при цьому називають фотоелектронним катодом (фотокатодом), а електрони, що їм випускаються, — фотоелектронами. Розглянемо закони та характерні риси фотоелектронної емісії.
1. Закон Столетова, Фотострум Iф, що виникає за рахунок фотоелектронної емісій, пропорційний світловому потоку Ф:
Iф=Ф S
де S-чутливість фотокатода, що виражається зазвичай у мікроамперах на люмен.
2. Закон Ейнштейна. Ще 1905 р.А. Ейнштейн встановив, що при зовнішньому фотоефекті енергія фотона hv перетворюється на роботу виходу W0 і кінетичну енергію електрона, що вилетів:
де m і v - маса та швидкість фотоелектрона; v - Частота випромінювання. h постійна Плавка, рівна 6,63 х 10 -34 Джс.
4. Для зовнішнього фотоефекту існує так звана червона, або довгохвильова, межа. Якщо зменшувати частоту випромінювання v, то при деякій частоті v0 фотоелектронна емісія припиняється, так як на цій частоті hv0 = W0 і енергія фотоелектронів дорівнює нулю
5. Для фотоефекту характерна мала інерційність. Фотострум запізнюється по відношенню до випромінювання, лише на кілька наносекунд.