Электростатическая электронная эмиссия

Электростатической (автоэлектронной) эмиссией называется эмиссия электронов, обусловленная наличием у поверхности катода сильного ускоряющего электроны электрического поля.

При наличии внешнего ускоряющего электрического поля у поверхности катода потенциальный барьер снижается и сужается, как это схематически показано на рис. 3-1 (кривая 4).

Расчет плотности тока эмиссии, возникающего в результате просачивания электронов сквозь потенциальный барьер (туннельный эффект), приводит к формуле Нордгейма - Фаулера:

Здесь jэ - плотность тока эмиссии, А/м²; Е - напряженность электрического поля у поверхности катода, В/м; j - работа выхода катода, В; q - функция относительного снижения потенциального барьера y,

рассчитанная Нордгеймом и приведенная в виде графика на рис. 3-3.

Рис. 3-3.

Зависимость коэффициента q в формуле Нордгейма - Фаулера от у (относительного снижения потенциального барьера)

Так как напряженность электрического поля на микроскопических выступах поверхности катода выше средней напряженности поля, электростатическая эмиссия идет в основном с этих выступов. Учет шероховатости катода приводит к уравнению

где g - коэффициент, учитывающий отношение действительно эмиттирующей поверхности катода ко всей его поверхности ; В - коэффициент поля, равный отношению напряженности поля на выступах к средней напряженности поля ; с1 и с2 - соответствующие коэффициенты уравнения Нордгейма - Фаулера .

В случае сравнительно высоких температур катода, при которых наряду с электростатической эмиссией происходит существенная термоэлектронная эмиссия, используется полуэмпирическая формула

где a, b и с - постоянные, характерные для данного материала катода.

Дополнительно по теме