4.4.2. Эмиссия электронов - Ашкинази Л.А.

Носители заряда могут попасть в вакуум только из электродов. Процессы выхода электронов из электродов назы­ваются эмиссией. Чтобы выйти, электронам необходимо преодо­леть потенциальный барьер. Его высота называется работой выхода. Если внешнее электрическое поле велико (порядка 10¹⁰ В/м), то потенциальный барьер становится «тонким», и электрон, чуть-чуть (примерно на 3-10"¹⁰ м) отлетевший от тела, подхватывается полем и дальше уже только ускоряется им. Действительно, при поле 10¹⁰ В/м на расстоянии 3 -10^{_ 10} м потенциальная энергия электрона изменяется на 3 В — порядка высоты потенциального барьера (рис. 33). Такая эмиссия называется автоэлектронной, и она сильно зависит от

напряженности электрического поля. Так, если катод сделан из меди, никеля, молибдена или вольфрама, то при увеличении поля лишь в 3 раза (от 10⁹ до 3 • 10⁹ В/м) эмиссия возрастает на 12 порядков (примерно одинаково для всех этих металлов).

Но как создать такие большие поля? В технике практически не работают с напряжениями более нескольких миллионов вольт, так что, казалось бы, вызвать заметную автоэмиссию при больших вакуумных зазорах невозможно. Но предпробой-ные токи все-таки текут, и если микро-, а зачастую и милли­амперметр показывает наличие тока, то приходится в него верить.

Мы уже знаем, что на поверхности могут расти вискеры. А тот факт, что электрическое поле концентрируется сильнее около остриев, выступов, кромок и т. п., известен нам из школь­ного учебника физики. Именно по этой причине молниеотвод острый, чтобы большее поле вызвало стекание зарядов в атмо­сферу, а электрофорная машина заканчивается шариками, чтобы накопленный заряд не стек в атмосферу преждевременно и ау­дитория могла полюбоваться искусственной молнией.

Усиленное на вискерах поле вызывает автоэлектронную эмиссию. Ток, протекающий по вискеру, разогревает его, те же электроны бомбардируют анод, разогревают и его, вакуум запол­няется десорбированным с электродов газом и испаренным материалом электродов, и в этой среде происходит электри­ческий пробой. Итак, пробой вакуумного промежутка — это процесс, в результате которого этот промежуток заполняется газом (затем следует пробой в газе).