Эмиссионные явления

Работа выхода электронов из металла это работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум. Работа выхода зависит от химической природы металлов и от чистоты их поверхности и колеблется в пределах нескольких электрон-вольт.

(например, у калия А = 2, 2 эВ, у платины А =6, 3 эВ).

1 эВ (электрон-вольт; внесистемная единица) равен работе, совершаемой силами поля при перемещении элементарного заряда (заряда, равного заряду электрона) при прохождении им разности потенциалов в 1 В. 1 эВ = 1, 6-10^-19Дж.

Электронная эмиссия

Явление испускания электронов из металлов при сообщении электронам энергий, равной или большей работы выхода. В зависимости от способа сообщения электронам энергии различают четыре вида эмиссии.

1. Термоэлектронная эмиссия:

Испускание электронов нагретыми металлами.

Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высока, поэтому даже при средних температурах вследствие распределения электронов по скоростям (по энергиям) некоторые электроны обладают энергией, достаточной для эмиссии.

2. Фотоэлектронная эмиссия:

Эмиссия электронов из металла под действием света, а также коротковолнового электромагнитно-го излучения (например, рентгеновского).

3. Вторичная электронная эмиссия

Испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Коэффициент вторичной электронной эмиссии

где n₁ и n₂ — соответственно число первичных и вторичных электронов.

4. Фотоэлектронная эмиссия

Эмиссия электронов с поверхности металлов под действием сильного внешнего электрического поля.

Электрический ток в газах

Ионизация газов

Расщепление нейтральных атомов и молекул газа на ионы и свободные электроны происходит под действием ионизатора: сильный нагрев, коротковолновое излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское, γ -излучение), бомбардировка элект-ронами, протонами и т. д.

Энергия, которую надо затратить, чтобы из молекулы (атома) выбить один электрон называется энергией ионизации (для различных веществ она составляет 4 ÷ 25 эВ).

Процесс, обратный ионизации: положительные и отрицательные ионы, положительные ионы и электроны, встречаясь, воссоединяются между собой с образованием нейтральных, атомов и молекул называется рекомбинацией

Прохождение электрического тока через газы представляет собой газовый разряд. Характер газового разряда определяется составом газа, его температурой и давлением, размерами, конфигура-цией и материалом электродов, приложенным напряжением, плотностью газа.

Разряд, существующий только под действием внешних ионизаторов это несамостоятельный газовый разряд

Вольт-амперная характеристика газового разряда

Зависимость тока в цепи, содержащий газовый промежуток газовый промежуток, от приложенного напряжения. На участке ОА выполняется закон Ома, затем сила тока растет, но медленно, а затем прекращается совсем (участок ВС), Участок ВС соответствует току насыщения (ионы и электроны, создаваемые внешним ионизатором за единицу времени, за это же время достигают электродов). Ток I_нас определяется мощностью ионизатора.

Разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора называется самостоятельным газовым разрядом.

Типы самостоятельного разряда:

1 тлеющий - возникает при низком давлении.

2. искровой - возникает при большой напряженнос-ти электрического поля в газе, находящемся под высоким давлением порядка атмосферного.

3. дуговой - возникает: а) если после зажигания искрового разряда, от мощного источника постепенно уменьшать расстояние между электродами; б) минуя стадию искры, если электроды (например, угольные) сблизить до соприкосновения, а потом развести,

4. коронный - возникает при высоком давлении в резко неоднородном поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности (например, острия).

Механизм возникновения самостоятельного

разряда

При больших напряжениях между электродами газового промежутка ток сильно возрастает (участки CD и DE, см. рисунок). Возникающие под действием внешнего ионизатора электроны, сильно ускоренные электрическим нолем, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, ионизируют их, в результате чего образуются вторичные электроны и положительные ионы. Последние движутся к катоду, а электроны — к аноду. Вторичные электроны вновь ионизируют молекулы газа, и, следовательно, общее количество электронов и ионов, будет возрастать по мере продвижения электронов к аноду лавинообразно. Это является причиной увеличения электрического тока на участке CD. Описанный процесс называется ударной ионизацией.

Для поддержания самостоятельного разряда только ударной ионизации недостаточно. Возможны еще процессы: ускоренные электрическим полем положительные ионы, выбивают из катода электроны; выбивание электронов из катода под действием фотонов; фотон, поглощенный молекулой, ионизирует ее и т. д., т. е. происходит " воспроизводство" электронных лавин.

⇐ Предыдущая 1 23