Elektron emissiya nima. Metalldan elektronlarning emissiyasi. "Elektron emissiya" nimani anglatadi?

Elektron uni metallning ion panjarasiga tortuvchi kuchlarni yengib o'tishi, ya'ni sirt qatlamidagi potentsial to'siqdan o'tishi va metallni tark etishi uchun bir oz energiya sarflash kerak. Metall ichida elektron ega bo'lishi mumkin bo'lgan maksimal kinetik energiya buning uchun etarli emas. Shuning uchun potentsial to'siqni engib o'tish uchun elektronga yoki qandaydir tarzda tashqi kuchlarni qo'llash kerak

unga qo'shimcha energiya bering. Metalldan elektronni chiqarish uchun bajarilishi kerak bo'lgan ish ish funktsiyasi deb ataladi va metallning muhim xususiyatlaridan biridir; u metallning sirt qatlamidagi elektr maydoni bilan bog'liq:

bu erda integratsiyani (har qanday traektoriya bo'ylab) metall ichida olingan bir nuqtadan uning yuzasidan etarlicha uzoqda joylashgan nuqtalarga olib borish kerak. Toza volfram yuzasi uchun bu ish 4,5 eV ga teng. Boshqa (sof) metallar uchun u 1,8-5,3 eV oralig'ida. Agar metallning sirt qatlamida har qanday aralashmalar bo'lsa, u holda ish funktsiyasi pasayadi; masalan, volfram yuzasini seziyning yupqa qatlami bilan qoplash ish funktsiyasini 1,36 eV ga kamaytiradi.

Metallning muvozanat holatida tasodifiy issiqlik harakatida ishtirok etuvchi ma'lum miqdordagi elektronlar har soniyada metall sirtini tark etadi, ammo keyin yuqoridagi kuchlar ta'sirida ular yana metallga tortiladi. Bu elektronlar metall yuzasi yaqinida elektron bulut deb ataladigan bulutni hosil qiladi, uning qalinligi va zichligi (hajm birligidagi elektronlar soni) harorat oshishi bilan ortadi.

Metall yuzasidan elektronlarning emissiyasi ("bug'lanishi") quyidagi yo'llar bilan olinishi mumkin:

1) metallni juda yuqori haroratgacha qizdiring va shu bilan termal harakat paytida yuqori tezlikka ega bo'lgan elektronlar sonini ko'paytiring. Yuqori kinetik energiyaga ega bo'lgan bunday elektronlar metalldan ajralib chiqishiga to'sqinlik qiladigan kuchlarni engib o'tishlari mumkin (termion emissiya);

2) kuchli elektr maydonidan foydalaning, bu esa metall yuzasidan elektronlarni "olish" imkonini beradi. Elektronlarning bunday emissiyasi sovuq yoki maydon emissiyasi deb ataladi; past haroratlarda ham sabab bo'lishi mumkin;

3) metall sirtini nur, ultrabinafsha, rentgen va boshqa nurlar bilan nurlantirish, ularning energiyasi elektronlar tomonidan so'riladi. Metalldan chiqarilgan elektronlar hosil bo'lgan energiyaning bir qismini ish funktsiyasiga sarflaydi va qolgan qismini kinetik energiya sifatida saqlaydi. Elektronlarni chiqarishning bu usuli fotoelektr effekti (fotoelektron emissiya) deb ataladi;

4) metall sirtini elektronlar, ionlar yoki boshqa zarralar bilan bombardimon qilish. Agar bu bombardimon elektronlar tomonidan amalga oshirilsa, u holda emissiya chiqariladigan elektronlar soni bombardimon elektronlar sonidan ko'p bo'lganligi bilan bog'liq (toza yuzalar uchun - 1,2 - 1,8 marta va aralashmalar bo'lgan va qoplangan sirtlar uchun). oksidlarning yupqa qatlami - o'nlab marta); Bu chiqarish usuli ikkilamchi elektron emissiya deb ataladi.

Elektron emissiya

qattiq yoki suyuqlik yuzasidan elektronlar chiqishi. E. e. tashqi ta'sirlar ta'sirida tananing elektronlarining bir qismi tananing chegarasidagi potentsial to'siqni (Qarang: Potensial to'siq) engib o'tish uchun etarli energiyaga ega bo'lganda yoki elektr maydoni ta'sirida, sirt salohiyati to'sig'i, tananing ichida eng yuqori energiyaga ega bo'lgan elektronlarning bir qismi uchun shaffof bo'ladi. E. e. jismlar qizdirilganda paydo bo'lishi mumkin (termion emissiya) , elektronlar (ikkilamchi elektron emissiyasi), ionlar (ion-elektron emissiyasi) yoki fotonlar (fotoelektron emissiyasi) tomonidan bombardimon qilinganda . Muayyan sharoitlarda (masalan, elektron harakatchanligi yuqori bo'lgan yarimo'tkazgich orqali oqim o'tkazilganda yoki unga kuchli elektr maydon impulsi qo'llanilganda) o'tkazuvchan elektronlar kristall panjaraga qaraganda ancha ko'proq "isitishi" mumkin va ularning ba'zilari. tanani tark etish (issiq elektron emissiyasi) .

Kuzatish uchun E. e. tananing (emitter) yuzasida elektronlarni emitent yuzasidan "so'rib oladigan" tashqi elektron tezlashtiruvchi elektr maydonini yaratish kerak. Agar bu maydon etarlicha katta bo'lsa (≥ 10 2 h/sm), keyin u tananing chegarasidagi potentsial to'siqning balandligini va shunga mos ravishda ish funktsiyasini kamaytiradi (Schottky effekti) , buning natijasida E. e. ortadi. Kuchli elektr maydonlarida (elektron emissiyasi 10 7 h/sm) sirt potentsial to'sig'i juda nozik bo'ladi va u orqali elektronlarning tunnel "oqish" sodir bo'ladi (Tunnel emissiyasi) , ba'zan dala emissiyasi deb ham ataladi. Ikki yoki undan ortiq omillarning bir vaqtning o'zida ta'siri natijasida termoavtoelektron yoki fotoavtoelektron emissiya paydo bo'lishi mumkin. Juda kuchli impulsli elektr maydonlarida (Elektron emissiyasi 5․10 7 h/sm) tunnel emissiyasi emitent yuzasida mikrotiplarning tez yo'q qilinishiga (portlashiga) va sirt yaqinida zich plazma hosil bo'lishiga olib keladi (Qarang: Plazma). Ushbu plazmaning emitent yuzasi bilan o'zaro ta'siri elektr tokining keskin o'sishiga olib keladi. bir necha o'nlab joriy puls davomiyligi bilan 10 6 A gacha nsek(portlovchi emissiya). Har bir joriy impuls bilan mikrokattaliklar uzatiladi (elektron emissiyasi 10-11 G) moddalarni anodga chiqaradi.

Lit.: Dobretsov L.N., Gomoyunova M.V., Emissiya elektroniği, M., 1966; Bugaev S. P., Vorontsov-Velyaminov P. N., Iskoldskiy A. M., Mesyats S. A., Proskurovskiy D. I., Fursey G. N., Portlovchi elektron emissiya fenomeni, to'plamda: SSSRdagi kashfiyotlar 1976 yil, M., 1977

T. M. Lifshits.

Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. 1969-1978 .

Boshqa lug'atlarda "Elektron emissiya" nima ekanligini ko'ring:

Elektron emissiya - qattiq yoki suyuqlik yuzasidan elektronlar chiqarish hodisasi. Emissiya turlari Termion emissiyasi Issiqlik natijasida hosil bo'lgan elektron emissiya termion emissiya (TE) deb ataladi. TE hodisasi... ... Vikipediya

Kondensatsiyalangan muhit yuzasi tomonidan elektronlarning emissiyasi. E. e. tananing elektronlarining bir qismi tashqi ta'sirlar natijasida olingan hollarda paydo bo'ladi. potentsialni yengish uchun etarli ta'sir energiyasi. uning chegarasidagi to'siq yoki tashqi bo'lsa ... ... Jismoniy ensiklopediya

Kondensatsiyalangan muhit yuzasidan elektronlar chiqishi. E. e. tananing elenov qismi tashqi ta'sirlar natijasida olingan hollarda paydo bo'ladi. chegarasidagi potentsial to'siqni engib o'tish uchun etarli energiyaga ta'sir qiladi yoki tashqi ... ... Jismoniy ensiklopediya

ELEKTRON emissiya, qattiq yoki suyuqlikning elektr maydoni ta'sirida elektronlar chiqishi (maydon emissiyasi), isitish (termion emissiya), elektromagnit nurlanish (fotoelektron emissiya), elektron oqimi ... ... Zamonaviy ensiklopediya

Katta ensiklopedik lug'at

Elektron emissiya- ELEKTRON EMISSIYASI, qattiq yoki suyuqlikning elektr maydoni ta'sirida elektronlar chiqishi (maydon emissiyasi), qizish (termion emissiyasi), elektromagnit nurlanish (fotoelektron emissiya), elektron oqimi... ... Tasvirlangan ensiklopedik lug'at

elektron emissiya- material yuzasidan elektronlarning atrofdagi fazoga chiqishi. [GOST 13820 77] Mavzular: elektrovakuum qurilmalari... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

elektron emissiya- qattiq yoki suyuqlik yuzasidan elektronlar chiqishi. Elektron emissiya tashqi ta'sirlar ta'sirida tananing elektronlarining bir qismi yengish uchun etarli energiyaga ega bo'lgan hollarda sodir bo'ladi ... ... Metallurgiya ensiklopedik lug'ati

Elektr maydoni (maydon emissiyasi), isitish (termion emissiyasi), elektromagnit nurlanish (fotoelektron emissiya), elektron oqimi (ikkilamchi elektron... ...) ta'sirida qattiq yoki suyuqlik tomonidan elektronlarning chiqarilishi. ensiklopedik lug'at

Hajmdagi elektronlarning emissiyasi. Qo'zg'alish usuliga qarab, iz farqlanadi. Asosiy elektron emissiya turlari: termion emissiya, fotoelektron emissiyasi (qarang: Tashqi fotoelektr effekti), ikkilamchi elektron emissiyasi, maydon emissiyasi... Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Kitoblar

• Portlovchi elektron emissiyasi, G. A. Mesyats, ... Kategoriya: Elektr va magnitlanish
• Ikkilamchi elektron emissiya, I.M.Bronshteyn, B.S.Fraiman, Kitob zamonaviy fizik elektronika masalalaridan biri - ikkilamchi elektron emissiyasiga bag'ishlangan. O'lchov usullari ko'rib chiqiladi: ikkilamchi emissiya koeffitsienti (SE), noelastik va elastik... Kategoriya: Qattiq jismlar fizikasi. Kristallografiya Seriya: Muhandisning fizika-matematika kutubxonasi Nashriyot:

Elektron qurilmalarda erkin elektronlar oqimini olish uchun maxsus metall yoki yarim o'tkazgich elektrod mavjud - katod.

Elektronlarning katoddan tashqariga chiqib ketishi uchun ularga tashqi tomondan qarama-qarshi kuchlarni yengish uchun etarli bo'lgan energiyani berish kerak. Elektronlarga qo'shimcha energiya berish usuliga qarab, elektron emissiyasining quyidagi turlari ajratiladi:

• termion, bunda katodni isitish natijasida elektronlarga qo'shimcha energiya beriladi;
• fotoelektronik, unda katod yuzasi elektromagnit nurlanishga ta'sir qiladi;
• ikkilamchi elektron, bu katodni yuqori tezlikda harakatlanadigan elektronlar yoki ionlar oqimi bilan bombardimon qilish natijasidir;
• elektrostatik, bunda katod yuzasida kuchli elektr maydoni uning chegaralaridan tashqarida elektronlarning qochishiga yordam beradigan kuchlarni yaratadi.

Keling, sanab o'tilgan elektron emissiya turlarining har birini batafsil ko'rib chiqaylik.

Termion emissiyasi. Termionik emissiya hodisasi 18-asrning oxirida ma'lum bo'lgan. Ushbu hodisaning bir qator sifat ko'rsatkichlari V.V.Petrov (1812), T.L.Edison (1889) va boshqalar tomonidan o'rnatildi.

Metall qizdirilganda o'tkazuvchanlik zonasida elektronlarning energiya taqsimoti o'zgaradi (1-rasm, egri 2). Elektronlar Fermi darajasidan yuqori energiya bilan paydo bo'ladi. Bunday elektronlar metalldan qochishi mumkin, natijada elektron emissiyasi paydo bo'ladi. Termionik emissiya oqimining kattaligi katod harorati, ish funktsiyasi va sirt xususiyatlariga bog'liq (Richardson-Dashman tenglamasi):

Qayerda Je— emissiya oqimining zichligi, A/sm²; A- emissiya konstantasi, emissiya yuzasining xususiyatlariga qarab va ko'pchilik sof metallar uchun teng - 40...70 A/(sm² K²’); T— katodning mutlaq harorati; e— natural logarifmlar asosi (e = 2,718); epho— metalldan chiqadigan elektronning ish funksiyasi, J; κ = 1,38 10‾²³ J/K Boltsman doimiysi.

Berilgan termion emissiya tenglamasi metallar uchun amal qiladi. Nopoklik yarimo'tkazgichlar uchun bir oz boshqacha bog'liqlik mavjud, ammo emissiya oqimi qiymati va harorat va ish funktsiyasi o'rtasidagi sifat munosabatlari bir xil bo'lib qoladi. Tenglama shuni ko'rsatadiki, emissiya oqimining kattaligi eng ko'p katod haroratiga bog'liq. Biroq, harorat oshishi bilan katod materialining bug'lanish tezligi keskin oshadi va uning xizmat qilish muddati kamayadi. Shuning uchun katod qat'iy belgilangan ish harorati oralig'ida ishlashi kerak. Pastki harorat chegarasi kerakli emissiyani olish imkoniyati bilan, yuqori chegara esa emissiya materialining bug'lanishi yoki erishi bilan belgilanadi.

Katod yuzasida harakat qiluvchi tashqi tezlashtiruvchi elektr maydoni emissiya oqimining qiymatiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bu hodisa Shottki effekti deb ataladi. Katoddan chiqib ketayotgan elektronga tashqi elektr maydon mavjud boʻlganda ikki kuch taʼsirida boʻladi - elektronni qaytaruvchi elektr tortishish kuchi va elektronni katoddan yoʻnalishda tezlashtiradigan tashqi maydon kuchi. sirt. Shunday qilib, tashqi tezlashtiruvchi maydon potentsial to'siqni kamaytiradi, buning natijasida katoddan elektronlarning ish funktsiyasi pasayadi va elektron emissiyasi ortadi.

Fotoelektron emissiyasi. Fotoelektron emissiya hodisasi (yoki tashqi fotoelektr effekti) birinchi marta 1887 yilda G. Gerts tomonidan kuzatilgan. Fotoelektron emissiyasi uchun miqdoriy munosabatlarni o'rnatish imkonini beruvchi eksperimental tadqiqotlar 1888 yilda A. G. Stoletov tomonidan amalga oshirilgan. Fotoelektr effektining asosiy tamoyillari. yorug'likning foton nazariyalari asosida A. Eynshteyn tomonidan tushuntirilgan. Ushbu nazariyaga ko'ra, nurlanish energiyasi uzluksiz oqim shaklida emas, balki faqat ma'lum qismlarda (kvanta) uzatilishi va so'rilishi mumkin va har bir kvant energiya miqdoriga ega. hv, bu yerda h - Plank doimiysi, va v- radiatsiya chastotasi. Shunday qilib, elektromagnit nurlanish (ko'rinadigan va ko'rinmas yorug'lik, rentgen nurlari va boshqalar) fotonlar deb ataladigan individual energiya kvantlarining oqimidir. Fotokatod yuzasiga tushganda, fotonlarning energiyasi elektronlarga qo'shimcha energiya berishga sarflanadi. Bu energiya tufayli massaga ega bo'lgan elektron men, ish vazifasini bajaradi Voy va Eynshteyn tenglamasi bilan matematik ifodalangan Vo boshlang'ich tezligini oladi:

Agar ish funktsiyasi kvant energiyasidan kamroq bo'lsa, elektron katodni tark etishi mumkin, chunki faqat shu sharoitda dastlabki tezlik Vo, va shuning uchun elektronning kinetik energiyasi:

Fotoelektrik effekt hodisasining asosiy xususiyatlarini ta'kidlaymiz:

• Fotokatod yuzasi doimiy spektral tarkibga ega nurlanish oqimi bilan nurlantirilganda, fotoelektron emissiya oqimi oqim intensivligiga proportsional bo'ladi (Stoletov qonuni):

Qayerda Agar— fototok qiymati; F— nurlanish oqimining kattaligi; TO— fotokatod sirtining nurlanishga sezgirligini tavsiflovchi proportsionallik koeffitsienti.

• Fotokatod tomonidan chiqarilgan elektronlarning tezligi qanchalik katta bo'lsa, chastota shunchalik yuqori bo'ladi v so'rilgan nurlanish; fotoelektronlarning dastlabki kinetik energiyasi v chastotasining ortishi bilan chiziqli ravishda ortadi.
• Fotoelektrik effekt faqat chastotali nurlanish oqimi bilan nurlanganda kuzatiladi V ≥ Vcr, bu erda Vcr kritik chastota bo'lib, fotoelektr effektining "qizil chegarasi" deb ataladi. Kritik to'lqin uzunligi:

, bu erda c - elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi. Da l > lk, fotoelektron emissiyasi yo'q.

• Fotoelektr effekti amalda inersiyasizdir, ya'ni nurlanish boshlanishi va fotoelektronlarning paydo bo'lishi o'rtasida kechikish bo'lmaydi (kechikish vaqti 3 10∧-9 s dan oshmaydi).

Termionik emissiya holatida bo'lgani kabi, fotokatodda tashqi elektr maydon kuchini oshirish ham katodning potentsial to'sig'ini kamaytirish orqali fotoelektron emissiyasini oshiradi. Bunday holda, fotoelektr effektining chegarasi uzoqroq irodalar tomon siljiydi.

Fotokatod ishlab chiqarilgan metallning ish funktsiyasi qanchalik past bo'lsa, berilgan fotokatod uchun chegara chastotasi shunchalik past bo'ladi. Masalan, fotokatod ko'rinadigan yorug'likka sezgir bo'lishi uchun uning materiali 3,1 eV dan kam ish funktsiyasiga ega bo'lishi kerak. Bu ish funktsiyasi ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari (seziy, kaliy, natriy) uchun xosdir. Fotokatodning nurlanish oqimlarining boshqa diapazonlariga sezgirligini oshirish uchun yarimo'tkazgichli fotokatodlarning murakkabroq turlari qo'llaniladi (ishqoriy-vodorod, kislorod-seziy, surma-seziy va boshqalar).

Ikkilamchi elektron emissiyasi. Ikkilamchi elektron emissiya mexanizmi termion va fotoelektron emissiya mexanizmidan farq qiladi. Agar termion va fotoelektron emissiya paytida elektronlar asosan o'tkazuvchanlik zonasi sathlarida joylashgan bo'lsa, u holda katod yuzasi birlamchi elektronlar yoki ionlar bilan bombardimon qilinganda, ularning energiyasi to'ldirilgan bantlarning elektronlari tomonidan ham so'rilishi mumkin. Shuning uchun ikkilamchi emissiya o'tkazgichlardan ham, yarim o'tkazgichlardan va dielektriklardan ham mumkin.

Ikkilamchi elektron emissiyasini tavsiflovchi eng muhim parametr ikkilamchi emissiya koeffitsientidir σ . Bu katod yuzasidan chiqarilgan ikkilamchi elektronlar sonining nisbati n2, katodga tushgan birlamchi elektronlar soniga n1, yoki ikkilamchi aileron emissiya oqimining nisbati I2 birlamchi elektronlarning oqimiga I1:

Ikkilamchi elektron emissiya ba'zi elektron qurilmalarda - fotoko'paytiruvchi naychalarda, televizion trubkalarda va ma'lum turdagi vakuum naychalarida qo'llaniladi. Biroq, ko'p hollarda, ayniqsa, ko'pchilik vakuum naychalarida, bu istalmagan va uni kamaytirishga harakat qilinmoqda.

Elektrostatik chiqindilar. Agar katod yuzasidagi tashqi elektr maydoni potentsial to'siqning inhibitiv ta'sirini to'liq qoplash uchun etarli kuchga ega bo'lsa, u holda past katod haroratida ham sezilarli elektron emissiyasi paydo bo'ladi. Potensial to'siqni qoplash uchun katod yuzasidagi kuchlanish 10∧8 V/sm ga teng bo'lishi kerakligi hisoblab chiqilgan. Biroq, allaqachon 10∧6 V/sm maydon kuchida sovuq yuzalardan sezilarli elektron emissiyasi kuzatiladi.

Elektrostatik emissiya paydo bo'lishi uchun etarli bo'lgan maydon kuchi qiymatlarini texnik jihatdan olish katta qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Shuning uchun elektrostatik emissiya asosan suyuq simob katodli ion qurilmalarida qo'llaniladi. Bunday holda, katod yuzasi yaqinida ionlangan simob bug'ining qatlamini yaratish orqali etarli maydon kuchini olish mumkin.

Manba - Gershunskiy B.S. Asosiy elektronika (1977)

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 undan katta bo'lgan holatga ega bo'ladilar va ular sirt bilan aloqani yo'qotadilar 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, yuqori elektr maydon kuchida (10 6 - 10 7 V/sm) hal qiluvchi bo'lishi mumkin, bu M.Ya.Braun bo'yicha. 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.

Fotoemissiya va ionlanishni keltirib chiqaradigan 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;

Malter effekti

Oqim kuchlanish xarakteristikasining uchinchi qismida yarimo'tkazgichli katodlardan dala emissiya oqimining harakati sirt qatlamida kuchli potentsial pasayish mavjudligi va bu bilan bog'liq ta'sirlar bilan izohlanadi: elektron gazning isishi, zarba ionlanishi, band-band tunnel. Bunday hodisalarning mavjudligi yarimo'tkazgichlar va dielektriklarning elektr xususiyatlarini o'rganishda aniqlangan. Tabiiyki, taxmin paydo bo'ladi - sun'iy ravishda potentsialning pasayishini yaratish mumkinmi, bu elektronlar harakati tezligining bunday o'sishiga olib keladi, bu ularning hech bo'lmaganda ba'zilari potentsial to'siqni engib o'tishga va yo'q bo'lganda ham vakuumga kirishga imkon beradi. yuzasida kuchli elektr maydoni.

Keskin bir xil bo'lmagan xususiyatlarga ega bo'lgan tizimlarda kerakli kattalikdagi maydonlar yaratilishi mumkin. Ulardan biri tizimdir metall-dielektrik-metall (MDM). Xususiyatlari va qalinligida iloji boricha bir xil bo'lgan nozik dielektrik qatlam metall taglikka qo'llaniladi (3.5.1-rasm). Ikkinchisining yuzasida juda nozik (bir necha o'nlab angstromlar tartibida) metall plyonka hosil bo'ladi, uning asosiy maqsadi kondansatör plitasi bo'lib xizmat qiladi. Dielektrikning kichik qalinligi bilan dielektrikda maydon kuchini yaratish uchun bir necha volt etarli. 10 5 ...10 6 V/sm.

Bunday holat uchun energiya diagrammasi 3.5.2-rasmda ko'rsatilgan. Bundan kelib chiqadiki, etarli qiymatga ega F dielektrik qatlamga elektronlarni kiritish mumkin bo'ladi. Avvalo, bu metall substratdan dielektrikga elektronlarning (I) termal emissiyasi tufayli yuzaga kelishi mumkin. To'siq balandligi da fazalararo chegara metall-izolyator dielektrikning o'tkazuvchanlik zonasining pastki qismidan metallning Fermi darajasigacha bo'lgan energiya masofasiga teng bo'lib, odatda metallning ish funktsiyasidan sezilarli darajada kamroq bo'ladi. Bundan tashqari, dielektrikda elektr maydoni mavjud bo'lganda, Shottki effekti to'siqni ham ta'sir qiladi. Bularning barchasi past haroratlarda ham etarli elektron oqimini ta'minlashi mumkin. Dielektrikning o'tkazuvchanlik zonasida elektronlar paydo bo'lishining yana bir imkoniyati - bu metalldan (II) elektronlarning maydon emissiyasi.

Dielektrikning o'tkazuvchanlik zonasida erkin tashuvchilar, maydon mavjud bo'lganda, er yuzasiga qarab harakatlanayotganda kinetik energiya oladi, elektron gaz isitiladi va zarba ionlanishi tufayli ularning soni ko'chkisimon ko'payadi. Metall plyonka bilan chegarada potentsial to'siq yo'q. Agar metallning yuqori qatlami yupqa bo'lsa, elektronlarning o'rtacha erkin yo'lidan kamroq bo'lsa, u holda elektronlar panjara bilan termal muvozanatga kelishga ulgurmaydi. Ularning katta qismi vakuum bilan chegaradagi to'siqni engib o'tish uchun etarli energiyaga ega.

Tajribalar shuni ko'rsatdiki, emissiya oqimining paydo bo'lish jarayoni juda murakkab. Past haroratlarda o'tkazuvchanlik va emissiya oqimlarining qiymatlari plyonkadagi elektr maydon kuchi bilan belgilanadi, ular haroratga nisbatan kamroq bog'liq. Ularning kuchlanishga bog'liqligini maydon emissiyasi uchun Fauler-Nordxaym tenglamasi bilan tavsiflash mumkin. Biroq, to'g'ri hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, o'rtacha qiymatlar, qaerda d- Dielektrik qatlamning qalinligi kuzatilgan oqimlarning kattaligini nazariy tushuntirish uchun etarli emas. Nazariya muvaffaqiyatli bo'lishi uchun bu kerak F kattaroq tartib edi. Buni osongina tushuntirish mumkin edi substratning pürüzlülüğü. Mavjudligidan qochib bo'lmaydigan protrusionlar va mikronuqtalar mahalliy maydon kuchini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Biroq, bu bir necha o'ndan biriga yetadigan emissiya oqimining kuzatilgan zichligini tushuntirmaydi A/sm 2.

O'sishning yana bir sababi bor F uning o'rtacha qiymati bilan solishtirganda. Dielektrik plyonkalar odatda nomukammaldir. Ularda ta'sir yoki tunnel ionlanishi tufayli elektron etkazib beruvchilar bo'lishi mumkin bo'lgan juda ko'p nuqsonlar (bo'sh joylar, stexiometriyaning buzilishi, interstitsial atomlar, aralashmalar va boshqalar) mavjud. Bunday holda, ijobiy hajmli zaryad hosil bo'ladi. U ko'proq elektron in'ektsion elektrod yaqinida to'plangan, chunki o'rtacha tezlikda bo'lgan zarralar ionlanishning eng katta ehtimoliga ega. Yuqori energiyali elektronlar kichikroq samarali kesimga ega. Elektron tezligi oshishi bilan nuqson bilan o'zaro ta'sir qilish vaqti kamayadi, bu uning ionlashuvi ehtimolini kamaytiradi. Kosmik zaryad salbiy zaryadlangan elektrod yaqinidagi maydon kuchini oshiradi (3.5.3-rasm). Barcha muammolar, hech bo'lmaganda, printsipial jihatdan hal qilinganga o'xshaydi. Ammo yangi qiyinchilik paydo bo'ladi. Dielektriklardagi parchalanish kuchlanishining kattaligi odatda tartibda bo'ladi 10 6 V/sm, ya'ni. eksperimental kuzatilgan oqimlarni tushuntirish uchun zarur bo'lgan bir xil. Biroq, kichik o'lchamlarda materiallarning o'ziga xos mexanik mustahkamligi oshishi ma'lum bo'lgan eksperimental haqiqatdir. Misol uchun, yupqa simlarni sindirish katta diametrli novdani sindirishdan ko'ra birlik maydoniga sezilarli darajada ko'proq kuch talab qiladi. Ko'rinib turibdiki, bu birinchi holatda massiv qattiq jismlarga xos bo'lgan katta hajmdagi nuqsonlarning yo'qligi bilan bog'liq. Xuddi shu narsa elektr quvvatiga ham tegishli bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, MDM tizimlarida past haroratlarda dielektrik qatlamda elektronlar paydo bo'lishining asosiy sababi metall substratdan maydon emissiyasi deb taxmin qilish mumkin.

Yuqori haroratli mintaqada, aksincha, kuchli haroratga bog'liqlik kuzatiladi, maydon kuchi esa zaif ta'sir ko'rsatadi. Bu yuqori haroratlarda keng tarqalgan termion mexanizmning muhimligini ko'rsatadi. Ba'zilari oqim kuchayib borishi bilan ortadi F Substrat-dielektrik qatlam interfeysidagi to'siq balandligiga Schottky effektining ta'siri bilan izohlash mumkin. Ko'zgu tasvir kuchlarining mavjudligi taglik va dielektrik plyonka o'rtasidagi to'siqning pasayishiga olib keladi.

Kutilganidek, yuqori elektrodning qalinligi emissiya oqimiga kuchli ta'sir qiladi. Kuchli, eksponent bog'liqlik mavjud: , Qayerda d– plyonka qalinligi, a – metall plyonkaning xususiyatlariga bog‘liq qiymat.

Yuqorida keltirilgan MDM tizimidan elektron emissiyasining rasmi juda oddiy, uni amaliy amalga oshirish haqida aytib bo'lmaydi, bu esa kino ishlab chiqarishning yuqori darajasini talab qiladi. Dielektrik plyonkalarning bir xilligi talabi ayniqsa muhimdir. Ular bir xil qalinlikka ega bo'lishi kerak, teshiklarning mavjudligi butunlay chiqarib tashlanadi.

Bugungi kunga qadar juda ko'p sonli turli xil tizimlar o'rganilgan. Asosiy elektrod materialiga maxsus talablar yo'q. Sirtning yaxshi tartiblangan tuzilishga ega bo'lishi va substratning yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi etarli.

Dielektrik plyonkalar ko'pincha asosiy elektrodning sirt qatlamining oksidlanishi natijasida hosil bo'ladi. Bunday hollarda alyuminiy, berilliy, tantal va niobiy ishlatiladi. Filmlar ishlatilgan tizimlar eksperimental tarzda eng batafsil o'rganildi. Al 2 O 3, SiO 2, SiO, MgO, BeO, BN va boshqalar, keng tarmoqli oralig'iga ega va yuqori elektr maydonlariga buzilmasdan bardosh bera oladi. Filmlar nozik tashqi elektrod sifatida ishlatilgan Au, Pt, Al, Be, Ag va hokazo. 3.5.4-rasmda Al/Al 2 O 3 /Au tizimi uchun olingan natijalar ko'rsatilgan. Hatto past kuchlanishlarda ham, bir necha volt tartibida, amaliy foydalanish uchun etarli kattalikdagi oqimlarni olish mumkin.

MDM katodlari uchun muhim miqdor samaradorlikdir g 0, emissiya oqimining nisbati sifatida aniqlanishi mumkin ( men um) dielektrik qatlam orqali o'tadigan iste'mol qilinadigan oqimga ( men d/e). g 0 keng farq qilishi mumkin: dan 10 -2 oldin 10 -7 . Bu ko'p jihatdan filmning sifatiga, uning qalinligiga va yuqori metall qatlamining ish funktsiyasiga bog'liq. Xususan, tizim holatida Be-BeO-Au qiymati olindi g 0 =10 -3 (j em =0,2 A/ sm 2 da j d/e =200 A/sm 2).

Xususan, qalinligi bo'lgan silikon qatlamidan tashkil topgan tizimda 5 mkm yupqa qatlam olingan alyuminiy substratda ( 400 nm) oksid bilan qoplangan Pt, qiymati olindi g 0 =0,28 (j em =1,4 mA/sm 2 da j d/e =3,6 mA/sm 2). .

Katodlarning samaradorligi emissiya oqimi zichligi nisbati bilan tavsiflanadi j V mA Buning uchun zarur bo'lgan quvvatga V V Seshanba

So'nggi paytlarda uchi sifatida ishlatiladigan metall taglikka yotqizilgan yupqa dielektrik qatlamdan tashkil topgan oddiyroq tizimlar ham faol tadqiq qilinib, amaliy qo'llanilishini allaqachon topmoqda (3.5.5-rasm). Tashqi elektr maydoni dielektrik qatlamga kirib boradi va interfeysdagi to'siq orqali metalldan tunnel o'tadigan elektronlar bu maydon tomonidan tezlashadi. Vakuum bilan chegarada kichik to'siq bo'lsa, ular tizimdan chiqishga qodir. Tegishli dielektrik tanlovi bilan (past yaqinlik, Fermi darajasining o'tkazuvchanlik zonasining pastki qismiga yaqin joylashishi va boshqalar), hatto nisbatan past kuchlanishlarda ham intensiv emissiyani olish mumkin. Misol tariqasida, 3.5.6-rasmda dielektrik qatlamning turli qalinligida olmos/kremniy tizimi uchun olingan oqim kuchlanish xarakteristikalari ko'rsatilgan. Yupqa qatlamlar bo'lsa, sezilarli emissiya oqimi allaqachon bir necha yuz voltlik kuchlanishlarda sodir bo'ladi.

Elektron emissiya ishlab chiqarish uchun yuqori quvvatli elektr maydonidan foydalanadigan boshqa tizim dispers plyonkadir. Yupqa metall plyonkaga ega orol tuzilishi (3.5.7-rasm). Potensial farq qo'llanilganda, plyonka bo'ylab oqadigan oqim bilan birga, elektron emissiya ham sodir bo'ladi. 3.5.8-rasmda elektron mikroskopda olingan dispers oltin plyonkaning tasviri, shuningdek plyonka bo'ylab oqayotgan oqimning bog'liqligi ko'rsatilgan. I, va emissiya oqimi men e plyonka bo'ylab kuchlanishdan. Orollar orasidagi bo'shliqlar mavjudligi filmning ohmik bo'lmagan o'tkazuvchanligiga olib keladi. O'tkazuvchanlik mexanizmi murakkab, ammo asosiy rolni emissiya jarayonlari o'ynashi aniq, buning natijasida elektronlar bir oroldan ikkinchisiga o'tadi. Ularning asosiylari termion emissiya hisoblanadi, orollar orasidagi kichik bo'shliqlar tufayli to'siqni pasaytirish, dala emissiyasi va substrat orqali o'tish orqali kuchaytiriladi. Yuqori kuchlanish qiymati butun kuchlanish pasayishi metall orollar orasidagi bo'shliqlarda to'planganligi sababli yuzaga keladi. Oroldan orolga ko'chib o'tishda elektronlar ko'proq kinetik energiyaga ega bo'ladilar, ammo ularning impulsi plyonka bo'ylab yo'naltiriladi. Ammo, keyinchalik, orol bo'ylab harakatlanayotganda, tarqalish sodir bo'ladi, buning natijasida elektronlarning energiyasidagi kichik o'zgarishlar bilan ularning harakat yo'nalishida kuchli o'zgarishlar yuz berishi mumkin orol vakuum bilan chegaradagi to'siqni engib o'tishga qodir. Bunday emitentlardan foydalanish shakli, o'lchami va joylashuvi bo'yicha takrorlanadigan kino tizimlarini yaratishga imkon beruvchi texnologiyaning etishmasligi bilan cheklangan.

Elektron gazni isitish uchun zarur shart-sharoitlar ham yaratilishi mumkin pn- o'tish. 3.5.9-rasmda ushbu holat uchun energiya diagrammasi ko'rsatilgan. Agar tutashuvga blokirovka yo'nalishida kuchlanish qo'llanilsa, u holda o'tkazuvchanlik zonasining pastki qismidagi energiya R-mintaqa vakuum darajasining energiyasidan katta bo'lishi mumkin (3.5.9-rasm. b). Shuning uchun elektronlar dan harakatlanadi p- Kimga n- turi va yuqori qatlamdan o'tayotganda energiyaning katta qismini yo'qotmagan, vakuumga chiqish imkoniyatiga ega.

Yuqori qatlamning qalinligi va maydonning kengligi juda muhimdir. pn- o'tish. Etarli samaradorlikni ta'minlash uchun ular iloji boricha nozik bo'lishi kerak.

3.5.10-rasmda emissiya oqimining at kuchlanishiga bog'liqligi ko'rsatilgan rp-kremniy asosida hosil bo'lgan birikma. O'nlab va yuzlab mikroamperlar darajasidagi oqimlarni ishlab chiqarish uchun allaqachon bir necha volt etarli. Sirt qatlamidagi tarqalish jarayonlari qanchalik muhimligini emissiya oqimining haroratga bog'liqligidan 3.5.11-rasmda ko'rsatilgan holda aniqlash mumkin. rp-

turli usullar bilan SiC sirt qatlamida hosil bo'lgan o'tish. Haroratning oshishi elektron-fonon tarqalishining ortishi tufayli emissiya oqimining sezilarli pasayishiga olib keladi. Elektronlarning akustik fononlar tomonidan tarqalishi haroratga eksponensial bog'liqlikka olib keladi: (3.5.2)

bu erda a - yarimo'tkazgichning xususiyatlariga bog'liq koeffitsient. Voltaj oshgani sayin, diod orqali oqim kuchayadi I, va emissiya oqimi yanada oshadi Men E. Rasmdan ko'rinib turibdiki, besh baravar ko'paygan I emissiya oqimining 2-3 darajali ortishiga olib keladi.

Elektron emissiyasi qachon bo'lsa ham mumkin rp- o'tish sirtga perpendikulyar joylashgan (3.5.12-rasm). Dispers plyonkalarda bo'lgani kabi, sirtdagi to'siq tarqalib ketganidan keyin sirtga normal yo'naltirilgan impulsni oladigan yuqori energiyali elektronlar tomonidan engib o'tiladi.

Keng tarqalgan amaliy foydalanish uchun to'siq rp-emitentlar sifatida o'tish joylari sirtdagi xususiyatlarni saqlab qolish uchun qattiq talablarga ega. Yuzaki holatlarning mavjudligi va zarrachalarning adsorbsiyasi elektron strukturani tubdan o'zgartirishi mumkin. Bu, o'z navbatida, darhol emitentning samaradorligiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, sifat katta ahamiyatga ega rp- o'tish. Bu etarlicha keskin bo'lishi kerak. Aks holda, elektronlar zarur kinetik energiyani olishdan oldin ularning termolizi sodir bo'ladi.

1936 yilda Malter deb nomlangan hodisa topildi Malter effekti va mexanizm jihatdan yuqorida muhokama qilingan jarayonlarga yaqin. U oksidlangan alyuminiydan ikkilamchi elektron emissiyasini tekshirdi va emissiya oqimining aniq anomal harakatini aniqladi. Keyinchalik shunga o'xshash natijalar boshqa dielektrik qatlamlar uchun olingan, masalan, kvarts, slyuda, B 2 O 3, KCl, MgO Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, metall izolyatorli tizimdan elektron emissiyasini olish uchun birlamchi elektronlar bilan nurlanish kerak emas. Ushbu elektronlarning roli faqat dielektrik plyonka yuzasida ionlanish natijasida yuzaga keladigan musbat zaryadni yaratish va saqlashdir. Bunga boshqa yo'llar bilan ham erishish mumkin: masalan, yorug'lik porlashi yoki sirtni ijobiy ionlar bilan nurlantirish yoki hatto dielektrik qatlam yuzasiga metall to'r qo'yish va unga ijobiy potentsialni qo'llash orqali.

Ushbu turdagi emissiya o'rtasidagi farq, birinchi navbatda, unda anormal darajada katta ba'zi hollarda ikkilamchi oqimning kattaligi 1000 birlamchidan bir necha marta katta. Bu odatda kuzatilganidan kattaroq buyurtmalar. Yana bir xususiyat shundaki, emissiya miqdori juda katta bo'lib chiqdi qalinligi sezgir oksid qatlami. Elektron emissiyasi diapazondagi qalinlikda maksimal qiymatga etadi 0,2...10 mkm. Ehtimol, eng hayratlanarli xususiyat inertsiya . Elektron oqimi vaqt o'tishi bilan ortadi va faqat keyin uning statsionar qiymatiga etadi 0,1...150s(3.5.13-rasm) birlamchi zarralar bilan bombardimon boshlanganidan keyin. Bundan tashqari, statsionar oqimning kattaligi sezilarli darajada anoddagi kuchlanishga bog'liq . Birlamchi nurni o'chirgandan so'ng, emissiya ham bir zumda yo'qolmaydi. Bundan tashqari, parchalanish vaqti soat va kunlarga yetishi mumkin. 3.5.14-rasmda birlamchi elektron nurni o'chirishdan keyin oqimning o'zgarishi ko'rsatilgan. Ikki soatdan keyin ham elektron emissiyasi kuzatiladi va joriy qiymat bir necha o'ndan birdir mA.

Asosiy jarayonlar dielektrik plyonkada sodir bo'lgan jarayonlar ekanligi eksperimental ravishda ko'rsatildi. Metallning xususiyatlari juda muhim emas. Bularning barchasi bizga asosiy narsa plyonkada kuchli elektr maydonining mavjudligi, ammo uni yaratish usuli muhim emas degan xulosaga kelishimizga imkon berdi.

Ushbu hodisani tushuntirishning bir nechta variantlari mavjud, ulardan taklif qilingani eng maqbuldir. Jeykobson . U elektronlarning emissiyasini keskin ishlatgan heterojen yuzada. Bu odatda dielektrik plyonkada mavjud bo'lgan bo'shliqlar va teshiklar muhim rol o'ynashini taxmin qilishimizga imkon berdi (3.5.15-rasm). A). Keng tarmoqli oralig'iga ega bo'lgan dielektrikning uzluksiz plyonkasida elektronning erkin yo'li shunchalik uzun emaski, valentlik zonasidan elektronlarni qo'zg'atish jarayonlari samarali bo'ladi. Agar bo'shliqlar bo'lsa, bu boshqa masala. Ularda harakatlanayotganda elektronlar tarqalishni boshdan kechirmaydi va energiya olishi mumkin, bu hatto ikkilamchi elektronlar to'plamini hosil qilish uchun etarli. O'z navbatida, ionlanish musbat zaryadlarning paydo bo'lishiga olib keladi, ularni tez elektronlar bilan neytrallash qiyin. Bu kuchli elektr maydonining paydo bo'lishiga olib keladi, bu metall substratdan dala emissiyasini ta'minlaydi. Rag'batlantiruvchi ta'sir tugagandan so'ng, musbat zaryadlangan markazlar bilan elektronlarning rekombinatsiyasi asta-sekin sodir bo'ladi, bu yuqori elektron tezligida bu jarayonning past ehtimoli bilan bog'liq. Bu uzoq vaqt davomida sezilarli emissiya oqimlarini ta'minlaydi.

rag'batlantirish tugagandan keyingi vaqt. Ammo, ehtimol, ko'proq afzalroq variant - bu teshiklarning mavjudligini taxmin qiladigan variant (3.5.15.b-rasm), chunki bu holda elektronlarning o'tishi dielektrik kristallar orqali harakat qilmasdan mumkin.

Portlovchi emissiya

Statik rejimda uchidan ancha katta oqimlarni olish mumkin. O'tga chidamli metallardan, masalan, volfram, molibden, niobiydan tayyorlangan katodlardan foydalanganda bir necha o'nlab statsionar oqimlarni olish mumkin. mkA, bu tartibning joriy zichligiga mos keladi 10 4 A/sm 2 ( ba'zi hollarda, maslahatlarning maxsus shakli bilan, gacha 10 7 A/sm 2).

Bunday holda, dala emissiya katodining xususiyatlari o'zgarishsiz qoladi. Biroq, agar siz ma'lum bir materialga xos bo'lgan elektr maydon kuchining ma'lum bir qiymatidan oshib ketsangiz, o'zgarishlar boshlanadi, ko'pincha qaytarib bo'lmaydi. Bunday jarayonlarni o'rganish ham nazariy, ham amaliy nuqtai nazardan katta qiziqish uyg'otadi. Ikkinchisi nafaqat kuchli impulsli elektron nurlarini olish uchun bunday ekstremal sharoitlarda dala katodlarini qo'llash bilan, balki parchalanish muammosi bilan ham bog'liq. Taxmin qilish mumkinki, bu mikroprotrusionlardan dala emissiyasi uning makroskopik tizimlarda rivojlanishiga sabab bo'ladi.

Impulsli rejimda tanlangan oqimning yuqori zichligida tadqiqotlar o'tkazish qulay: to'rtburchaklar kuchlanish impulsi qo'llaniladi va emissiya oqimining mos keladigan oscillogrammasi qayd etiladi. men (t). 3.6.1-rasmda kuchlanish kuchayishi bilan olingan oqim oscillogrammalarining ketma-ketligi ko'rsatilgan. Pulsning boshida va oxirida to'lqinlar o'lchash pallasida vaqtinchalik jarayonlar tufayli yuzaga keladi.

Past kuchlanishlarda shakl men (t) kuchlanishning vaqtga bog'liqligini takrorlaydi ( A). Bundan tashqari, joriy ko'tarilish vaqti kamroq 10 -11 s va, aftidan, faqat ishlatiladigan asbob-uskunalarning texnik imkoniyatlari bilan cheklangan. Bu shuni anglatadiki, avtoemissiya jarayoni amalda inertsiyasiz. Kuchlanish amplitudasi oshishi bilan ma'lum bir qiymatdan boshlab, maydon emissiya oqimining ortishi kuzatiladi, uning darajasi amplitudaga bog'liq. V va pulsning davomiyligi (egri xudo). Nisbatan kichik chegaralar ichida oqimning oshishi, oqayotgan oqim tufayli uchining qizishi bilan izohlanishi mumkin. Nihoyat, juda baland maydonlarda uchi portlaydi. Bunday holda, joriy oscillogramda (3.6.1-rasm, egri d) bir nechta xarakterli maydonlarni ajratish mumkin, ular sxematik tarzda 3.6.2-rasmda ko'rsatilgan. I bosqichda oqimning nisbatan sekin o'zgarishi sodir bo'ladi. Bu ma'lum bir daqiqadan boshlab - t orqaga- tokning (II) keskin ko'tarilishi bilan almashtiriladi. Pulsning oxirida joriy qiymat I bo'limdagi joriy qiymatdan ikki-uch daraja yuqori. Keyingi bosqichda (III) yana sekin o'sish kuzatiladi men, yangi joriy sakrash bilan almashtirildi (IV). Ikkinchi bosqichga o'tish vaqti oqayotgan oqimning zichligi bilan bog'liq. Eksperimental ravishda ko'rsatilgandek, oqimlarning katta diapazonida quyidagi bog'liqlik amal qiladi:

j 2 t orqaga =4×10 9 A 2 ×s/sm 4(3.6.1)

Ikkinchi bosqichda uchi portlaydi, bu parchalanishga va yoy oqimining paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday holda, uchi yonida yorqin mash'al paydo bo'ladi, katodli mash'al (3.6.3-rasm), keyinchalik anodga o'tadi.

Emissiya oqimining paydo bo'lish mexanizmi va uning o'zgarishi xususiyatlari (kechikish vaqtining mavjudligi, yorug'lik nurlanishining paydo bo'lishi va boshqalar) ushbu turdagi emissiya turini AEE dan farqli ravishda alohida ajratishga imkon beradi - portlovchi elektron emissiyasi .

Portlovchi moddalarni chiqarish mexanizmi qanday? Yuqori maydon emissiya oqimi zichligida, uchining alohida bo'limlari katod moddasi bug'lanib ketadigan darajada qizdiriladi deb o'ylash mumkin (3.6.4-rasm). Natijada
atomlari ionlashgan bug 'buluti paydo bo'ladi birinchidan, kuchli elektr maydonida ionlanish, ikkinchidan, ular tomonidan energetik maydon elektronlarining tarqalishi tufayli. Elektron va musbat ionlardan tashkil topgan plazma hosil bo'ladi. Bundan tashqari, u neytral emas. Kichik massasi tufayli elektronlar ionlarga qaraganda ancha yuqori tezlikka ega. Ular ionlardan oldinda. Bundan tashqari, plazmadan elektronlarni so'rib oladigan kuchli tashqi elektr maydoni mavjud. Shunday qilib, sirtda kompensatsiyalanmagan musbat zaryad hosil bo'ladi, bu esa, o'z navbatida, zich plazma mavjud bo'lgan butun mintaqada katod yuzasida maydon emissiya maydonini kuchaytiradi va shuning uchun emissiya oqimini yanada oshiradi. Ushbu plazma egallagan maydon asl maydonning o'lchamidan kattaroq bo'lganligi sababli, bu qo'shni hududlarning isishi, erishi va tashqi maydon va plazmadan ta'sir qiluvchi ponderomotor kuchlar tufayli ularda yangi mikronuqtalarning paydo bo'lishiga va ularning keyingi portlashiga olib keladi. (3.6.5-rasm). Natijada, plazma sirtning muhim qismini qoplaydi. Keyinchalik, plazma katod va anod orasidagi butun bo'shliqqa tarqaladi.

Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, portlovchi emissiyada ishtirok etadigan elektronlarning asosiy qismi bug'langan zarrachalarning ionlanishi natijasida emas, balki katoddan chiqariladi. Bu katoddan anodga o'tkazilgan moddani o'lchash orqali ko'rsatildi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, bitta uzatilgan atom uchun mavjud 100 va ko'proq elektronlar. O'tkazilgan massaning kichik miqdori maslahatlarni qayta-qayta ishlatishga imkon beradi. Bunday holda, boshqa usullar bilan erishib bo'lmaydigan ulkan oqimlarni olish mumkin. Davomiylik zarbasida ~ 100 ns buyurtmaning joriy ma'lumotlarini olishingiz mumkin 100 kA.

Bunday holda, katod yuzasida qaytarilmas o'zgarishlar sodir bo'ladi. Misol tariqasida, 3.6.6-rasmda 400 kV amplitudali kuchlanish impulsidan oldin va keyin olingan po'lat uchi sirtining elektron mikroskopik tasvirlari ko'rsatilgan. Dastlab ko'p yoki kamroq tekis yuzada katta o'simtalar va chuqurliklar paydo bo'lishi aniq ko'rinadi. Bu ponderomotor kuchlar ta'sirida sirtning erishi va o'simtalar hosil bo'lishini ko'rsatadi.