Теория искры - Лозанский Э.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Однако, несмотря на то что при столкновении ускоренных электронов с атомами возбужденных атомов образуется несравненно больше, чем ионов, а интенсивность вырывания ими электронов из катода может быть даже выше, чем интенсивность вырывания элект-
118
ронов из катода ионами, это не может изменить суммарный коэффициент Таунсенда у на порядок. Во-первых, атомы или молекулы, возбужденные на оптически разрешенные уровни, раньше излучают, переходя в нормальное состояние, чем доходят до катода. Поэтому активными для образования электронов на катоде являются лишь атомы или молекулы, возбужденные на резонансный или метаста-бильный энергетический уровень.
ЇП
10
-2
10
-J
In
StO
5,0
W
J1O
Z1O
W
/ I — yXr В Ne Ar
—^Kr / Ae
10 10d IOj
EZp1 ВДсм-мм рт. ст.) а
I I S °уу/
/nt 0*1^
і // /I
He+
Hl
< '-T I
7п
0,28
0,Z4
O1ZO
O1IS
O112
0,08
OyOk
V" — -—
W+ ' T
\ . He*
Ar+
4 _ — — IPr r
SI I
О ZOO 400 600 800 1000
Энергия иона , эв в
Рис. 3 3. Коэффициент потенциальной ионно-электронной эмиссии:
ZO 40 60 80 100 1Z0 140 160 а —медный катод [1]; б — катод из воль-
Энергия UOHa1 кэв 6
фрама [59]; в — вольфрамовый (
молибденовый (---------) катоды [60]
-) и
Во-вторых, ионы движутся к катоду под действием электрического поля по закону подвижности, в то время как возбужденные атомы или молекулы приходят на катод лишь под влиянием диффузии. По пути они много раз сталкиваются, а в процессе столкновения возбуждение может перейти в кинетическую энергию относительного движения сталкивающихся возбужденной и невозбужденной молекул (удар второго рода). Таким образом, вероятность того, что молекула, возбужденная где-то вблизи анода, дойдет возбужденной до катода, мала. На самом деле нужно, конечно, говорить не о движении возбужденной молекулы, а о движении возбуждения ввиду резонансной передачи возбуждения от одной молекулы к другой. Резонансное возбуждение, кроме того, может передаваться далеко че-
119
рез излучение на крыльях спектральной линии. Этот процесс требует специального исследования, которое было произведено выше* Все же наблюдаемое значение 7 в газе при специально подобранном катоде может достигать ~0,1, в то время как измеренное непосредственно значение коэффициента ионно-электронной эмиссии не больше 0,05 может объясняться также вырыванием электронов возбужденными атомами и непосредственным фотовырыванием
электронов из катода.
На рис. 3.3, 3.4 представлены результаты . экспериментальных данных по измерению Tn-
Фотоэффект на катоде. При
освещейии поверхности твердых тел наблюдается вырывание электронов из . поверхности квантами света. Это явление существенно зависит от материала катода и энергии светового кванта.
Объяснение хорошо известных закономерностей фотоэффекта дал А. Эйнштейн на основе гипотезы М. Планка о том, что свет поглощается квантами — порциями энергии равными Hсо. Предполагается, что квант
света передается одному электрону. Тогда из основного уравнения Эйнштейна можно получить выражение для максимальной
кинетической энергии вырываемых электронов:
(тг?/2)ыако = ha — есрк, (3.29)
где фк — работа выхода электрона из катода, т. е. разность глубины
потенциальной ямы для валентных электронов и максимальной кинетической энергией валентных электронов в материале катода.
Мы не будем здесь рассматривать вопрос о функции распределения вылетающих электронов по энергии. Отметим лишь, что чем больше максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов, которой соответствует величина е (Ui — 2фк) или е (Ub — фк), тем больше интенсивность фотоэффекта с катода. Однако коэффициент С в формуле (3.28) в применении к фотоэффекту намнЬго меньше единицы. Это связано с тем, что средняя глубина поглощения светового кванта в металле порядка тысячи ангстрем, тогда как средняя длина пробега электрона до отношению к диссипации его энергии при столкновении с валентными электронами порядка десяти ангстрем (не путать с длиной пробега по отношению к рассеянию на ионном остове, которая имеет величину порядка сотни ангстрем и определяет электрическое сопротивление материала).
0 4 8 1Z е(VrZcpk)l3U
Рис. 3.4. Зависимость коэффициента потенциальной ионно-электронной эмиссии от превышения потенциала ионизации атома или молекулы над работой выхода [61]
120
Коэффициент С в формуле (3.28) в данном случае пропорционален вероятности того, что квант света поглотится электроном в пределах его длины пробега по отношению к диссипации энергии от поверхности катода. Эта вероятность пропорциональна отношению средней длины диссипации к средней длине поглощения фотона, т. е. .порядка 1%. Поэтому обычно максимальное значение коэффициента фотоэмиссии электронов из металла, т. е.^при достаточно больших энергиях кванта (обычно далеко в ультрафиолетовой области) порядка 1%, а иногда и значительно меньше. На рис. 3.5 приводится график зависимости коэффициента фотоэмиссии от Лео.
