Теория эмиссии электронов

А. Теория эмиссии электронов [c.175]

Химические силы невозможно понять без квантовой теории, которую можно охарактеризовать как атомную теорию энергии. Одним из явлений, которые привели к квантовой теории, был фотоэлектрический эффект (используемый в настоящее время в фотоэлементах), открытый Герцем в 1887 г. Он обнаружил, что при падении света с определенной частотой на поверхность металла испускаются отрицательно заряженные частицы, вскоре идентифицированные как электроны. У каждого металла имеется своя граничная частота. Свет с меньшей частотой, как бы интенсивен он ни был, не вызывает эмиссии электронов, тогда как повышение частоты по сравнению с пороговым значением приводит к увеличению энергии испускаемых электронов. [c.11]

Первичный электрон, ударяясь о поверхность твердого тела, либо отражается обратно в газ (или вакуум), либо проникает внутрь тела и выбивает вторичные электроны. Этот процесс часто сопровождается испусканием рентгеновских лучей. Твердое тело, из которого выбиваются электроны, может быть металлом, изолятором или иметь какую-либо другую структуру. О взаимодействии между первичными электронами и электронами, принадлежащими твердому телу, известно мало, и все еще не существует удовлетворительной теории вторичной электронной эмиссии. [c.94]

Другим экспериментом, подтверждающим классическую теорию размножения электронов в газе при высоком давлении, является измерение коэффициента нарастания // ц в стационарном состоянии для низких значений Х р на пороге пробоя (рис. 90). Этот опыт показывает, что в случае плоских параллельных электродов при атмосферном давлении для описания предпробойного состояния не требуется никаких процессов, кроме электронных столкновений в электрическом поле (коэффициент а) и вторичной эмиссии с катода (коэффициент у) и что нет поэтому необходимости в рассмотрении искажения поля пространственными зарядами, объемной фотоионизации в газе и других процессов на электродах. Остается выяснить, верно ли это также и в случае неустановившегося состояния, когда к промежутку внезапно прикладывается большое избыточное напряжение или когда к промежутку приложено переменное поле. [c.221]

Объяснение термоэлектронной эмиссии оксидных катодов на основе зональной теории полупроводников. Электронная теория металлов Зоммерфельда, хорошо объясняющая количественно термоэлектронную эмиссию из металлов, не учитывает наличия кристаллической решётки металла, а также наличия иных электронов, кроме электронов проводимости. [c.45]

ТЕОРИИ ВТОРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ эмиссии 183 [c.183]

Предполагалось, что большая вторичная эмиссия сложных кислородно-цезиевых катодов [491—493, 496, 527—532, 567 —570] так же, как и фотоэффект, обусловливается низким потенциалом ионизации адсорбированных в поверхностной плёнке атомов цезия. Однако параллельное исследование фотоэффекта и вторичной эмиссии кислородно-цезиевых катодов показывает, что это не так [503—505, 536, 537]. При утомлении кислородно-цезиевых катодов путём их интенсивного освещения, а также при изменении толщины поверхностей плёнки цезия путём дополнительного прогрева всего прибора ход изменения коэффициента вторичной эмиссии далеко не соответствует ходу изменения фототока. Максимумы обеих кривых не совпадают. Точно так же не совпадают изменения вторичной эмиссии и фототока и при изменении структуры промежуточного слоя сложного катода. Поэтому при построении теории вторичной электронной эмиссии из сложных катодов их надо рассматривать как примесные полупроводники ) (как и в случае других видов электронной эмиссии со сложных катодов). При этом надо учитывать, что вторичные электроны вылетают не с самой поверхности сложного катода, а с некоторой глубины и что основной причиной, тормозящей их движение, является взаимодействие их с электронами полосы проводимости. Таким образом, влияние факторов, приводящих к увеличению числа этих электронов, должно отзываться на вторичной эмиссии более сложным образом, чем при термоэлектронной эмиссии. Возрастание числа электронов проводимости сверх некоторого оптимального значения должно уменьшать вторичную эмиссию из примесных полупроводников. [c.185]

В теории разряда Таунсенда из всех возможных элементарных процессов выделения электронов из катода только этот процесс и учитывался. Введённый Таунсендом коэффициент поверхностной ионизации у, равный числу электронов, эмиттируемых катодом, приходящихся на каждый ударяющийся о катод положительный ион, принимали за количественную меру вторичной эмиссии под действием положительных ионов. В действительности дело обстоит несколько сложнее. Чтобы получить значение-коэффициента вторичной эмиссии электронов при ударах о катод положительных ионов, нельзя просто приравнивать этот коэффициент коэффициенту у, а надо ещё учитывать фотоэффект с катода под действием коротковолновых излучений, возникающих в разряде, и в известной мере также действие метастабильных атомов и быстрых нейтральных частиц. Поэтому имеющиеся па отнощению к коэффициенту вторичной эмиссии экспериментальные количественные данные должны рассматриваться как верхний предел и нередко относятся к суммарному коэффициенту Т-Но и надёжных измерений суммарного у очень мало, особенна если принять во внимание, что как у, так и действительный коэффициент вторичной эмиссии — назовём его уо — должны зависеть как от природы газа, так и от природы катода. [c.188]

По представлениям авторов, электрической теории аномально высокие значения работы отрыва, зависимость работы отрыва от скорости, электрический разряд, происходящий в промежутке между разделенными поверхностями, остаточный заряд на поверхностях после разрушения, эмиссия электронов, наблюдаемая при отрыве в вакууме, корреляция между интенсивностью упомянутых электрических явлений и адгезионной прочностью — однозначно свидетельствуют о справедливости электрической теории адгезии. [c.16]

В самое последнее время в Институте электрохимии А. М. Бродским и Ю. Я. Гуревичем была развита количественная теория фотоэмиссии электронов из поляризованных электродов в раствор. Она существенно отличается от классической теории фотоэмиссии электронов в вакуум и позволяет вычислить ту энергию, которую мы реально выигрываем в результате взаимодействия эмитируемого электрона с растворителем. Она оказалась значительно меньше энергии, которая освобождается при сольватации электрона. Этот результат отодвинул границу возможной самопроизвольной эмиссии электронов в раствор в область более высоких катодных поляризаций, не реализуемых в условиях опыта. Таким образом, противоречие было снято. [c.12]

Было получено и прямое подтверждение электрической теории адгезии, а также измерена скорость и энергия электронов, выбрасыванием которых сопровождается отслаивание в вакууме пленок от металлических и неметаллических подкладок. На рис. 65 показано устройство для обнаружения эмиссии электронов при помощи фотопластинок (р), а для оценки скорости электронов использовались поглощающие экраны из тонкой фольги или слюды, а также отклонение электронов в магнитном поле известной напряженности. Проделан и ряд других опытов, подтверждающих электрическую теорию адгезии . [c.313]

Аналогичная картина наблюдается и для N1, активность которого выше, но в этом случае увеличение выхода при действии поля составляет лишь 30%. Полученные результаты объяснены с применением эмиссионной теории Шоттки [13]. По существу, происходит термоионная эмиссия электронов, которая облегчается наложением поля, в граничный слой и обратный переход электронов с адсорбированных ионов в металл. Эта работа очень интересна в плане влияния электронных эффектов в катализе. Однако пока имеются некоторые неясные моменты [c.9]

С помощью теории металлического состояния, помимо электропроводности и теплопроводности, можно установить и количественно рассчитать ряд других свойств металлов, например термоэлектрическое явление, контактные потенциалы (эффект Вольта), эмиссию электронов при накаливании (эффект Ричардсона) и магнитные свойства, а также некоторые химические особенности металлов. [c.578]

Теория Ферми. Как уже указывалось в гл. II, электрон не может существовать в ядре. По этой причине наблюдаемую эмиссию электронов при -распаде следовало бы объяснить образованием электрона (и нейтрино) в момент их испускания. Процесс испускания ядром -частицы с отрицательным зарядом (единственный вид -распада, известный в то время, когда Ферми первоначально сформулировал свою теорию) может быть, таким образом, представлен уравнением [c.243]

Исходя из модели свободных электронов, можно объяснить качественные закономерности эмиссионных свойств металлов (экспоненциальную зависимость от температуры тока термоэлектронной эмиссии, своеобразную зависимость тока холодной эмиссии от электрического поля, пороговый характер внешнего фотоэффекта и др.). Исследования, учитывающие сложный характер закона дисперсии электронов проводимости [58—61], подтвердили основные выводы теории свободных электронов. Однако, кроме того, теория, свободная от ограничений на закон дисперсии электронов, предсказывает ряд эффектов, главные из которых а) анизотропия работы выхода и б) отличие работ выхода разных эффектов. [c.188]

Теория туннельного эффекта позволила объяснить много важных явлений, в том числе явление а-распада ядер, холодной эмиссии электронов из металла и другие. А вот теперь послужила и диффузии. [c.190]

Электронная эмиссия пограничного слоя металла. Электроны проводимости почти свободно движутся внутри металла. Их энергию можно трактовать как кинетическую энергию. Однако эти результаты в теории получаются только для электронов в объеме, когда не учитывается граничный эффект. Как показал И. Е. Тамм (1931 г.), в пограничном слое необходимо учитывать потенциальную энергию притяжения. В результате в пограничном слое электрон уже не оказывается свободным. [c.205]

С точки зрения зонной теории, электронам необходимо передать энергию, поднимающую электрон с уровня энергии Ферми в область непрерывного спектра энергии (выше области полосового спектра энергии, характерного для металла). Такая необходимая энергия называется работой выхода, а сам процесс носит название электронной эмиссии. Это явление широко применяется в современной технике (электронные приборы). [c.205]

Наибольшее распространение получили вторично-ионная масс-спектрометрия (поток ионов вызывает эмиссию иоиов), электронная оже-спектроскопия (поток электронов вызывает эмиссию электронов), полевая ионная микроскопия (ионизадняи испарение атомов поверхности под действием электрического поля) и др. Теория и пркмененяе этих методов, интерпретация получаемвй [c.246]

Это уравнение — то же, что и для фотоэффекта, первоначально наблюдавшегося в впде эмиссии электронов с металлических поверхностей, за исключением того, что выражение для работы выхода заменено энергией, необходимой для вырывания электрона, то есть потенциалом ионизации. Такие измерения позволяют строить диаграммы энергии молекулярных орбиталеИ непосредственно по экспериментальным данный и дают возможность критически оценивать теории связи, ие прибегая к Н1 туиции. [c.30]

Частицы считались электропроводящими как известно, при достаточно высоких температурах даже оксиды обладают довольно большой проводимостью. Вторичная эмиссия электронов от ударов ионов пренебрежимо мала, когда падающие ионы имеют энергии, меньшие 5 эВ. В теории oy, Ву и Димика [16] рассматривалась как объемная, так и поверхностная рекомбинация ионов. Отражения ионов и электронов от поверхности частиц практически не происходит из-за наличия больших сил изображения. Диффузионные уравнения для электронов и ионов можно записать [32] в виде [c.161]

Эмиссия свободных электронов в жидкость дает возможность исследовать ряд явлений, связанных с проводимостью и пробоем жидких диэлектриков. Это может быть осуществлено несколькими способами а) фотоэффектом, б) термоэмиссией из нагретого электрода, в) холодной эмиссией электронов из катода, г) нанесением / -излучающего вещества на один из электродов. Изучение температурной зависимости самостоятельной проводимости чистых жидкостей показало линейную зависимость логарифма тока от обратной температуры. Вычисленная из этих данных энергия активации электропроводности для многих исследованных углеводородов составляет так же, как и в водных растворах электролитов, величину порядка 3 ккал/моль, что позволяет сделать предпо-ложепие о независимости самостоятельной проводимости от структуры жидкости. Правда, существуют и другие мнения о механизме проводимости. Поскольку многие явления в жидких и твердых диэлектриках обнаруживают большое сходство, поэтому теория, разработанная для твердых диэлектриков может быть применима и для жидких диэлектриков. В кристалличе ских структурах большое влияние оказывают различного рода примеси, создающие своеобразные ловушки , энергетиче ские уровни которых располагаются в промежутке между валентной зоной и зоной проводимости кристалла. Переход электрона, положим, с валентного уровня на промежуточный значительно облегчается, что и служит причиной увеличения проводимости загрязненных кристаллов. Точной теории подвижности заряженных частиц в жидких диэлектриках, а тем более в смесях или растворах, до сих пор нет. [c.191]

Поскольку электроны удерживаются в металле, для их извлечения необходимо совершить некоторую работу и, следовательно, энергия ер должна быть отрицательна. Это не протшоречит тому, что в теории свободных электронов р = h kp/2m > 0. Просто в теориях, предназначенных для расчета объемных характеристик и использующих модель бесконечного металла, выбор аддитивной постоянной в электронной энергии остается совершенно произвольным здесь этот выбор осуществлен в предположении, что энергия низшего электронного уровня равна нулю. При таком выборе для удержания электронов внутри металла потенциальная энергия электрона снаружи кристалла должна быть большой положительной величиной (больше ер). Здесь мы однако воспользовались традиционным в электростатике выбором аддитивной постоянной — потенциал считается равным нулю на больших расстояниях от металлического образца. Значение этой константы не существенно при определении объемных характеристик, но при сравнении энергии электронов внутри и снаружи кристалла необходимо либо явно учесть такое слагаемое, либо отказаться от предположения, что потенциал равен нулю вдали от металла. В самом деле, условием отсутствия суммарного заряда на поверхности кристалла является выражение О = J Spdz (где р — объемная плотность заряда), которое не приводит к появлению электрического поля. Однако эмиссия электронов за пределы кристаллической решетки создает возможность появления такого заряда, и потенциал будет стремиться не к нулю, а к некоторой величине Wg, равной работе переноса электронов через образовавшийся двойной слой (см. рис. 2.3). [c.39]

Первая попытка построить теорию вторичной электронной эмиссии из чистых металлов на основе волновой механики рассматривает возмущение собственной функции электронов в металле проникающими в металл первичными электронами. Из этой теории следует, что вторичная электронная эмиссия воздюжна (т. е. что в пучке электронов, отлетающих от эмиттора, появляются, кроме отражённых первичных электронов, также и электроны, вышедшие из металла), только начиная с некоторой минимальной энергии первичных электронов Ш i мин> близкой к максимальной энер-Аии электронов металла при абсолютном нуле. [c.84]

Другой вариант теории вторичной электронной эмиссии предложен советским физиком А. Е. Кадышевнчем. Исходные положения теории Кадышевича электронный газ в металле является вырожденным газом с распределением энергии по Ферми упругие столкновения с ионами решётки металла изменяют направление движения первичного электрона проникающий в металл первичный электрон и созданные им вторичные электроны тормозятся благодаря взаимодействию с электронами проводимости. Взаимодействие электронов с ионами решётки учитывается путём рассмотрения упругих соударений электрона с решёткой. Кадышевич учитывает суммарно как рассеяние, обусловленное наличием решётки и её периодического поля, так и рассеяние, вызванное тепловыми колебаниями решётки. Кадышевичу удаётся объяснить ряд типичных особенностей вторичной эмиссии, в том числе возрастание коэффициента о нри увеличении угла падения первичных электронов (возрастание тем более быстрое, чем больше скорость первичных электронов) и малые значения о для щелочных металлов. В последнем случае концентрация свободных электронов бо,пьше, чем у другах металлов следовательно, торможение, обусловленное кулоновым взаимодействием между электронами, тон е больше, а соответствующий полный пробег как первичных, так и вторичных электронов меньше. [c.85]

Явление утомления и возможнсють избежать этого утомления соответствующей обработкой катода, основанной на теории Дебура, можно считать подтверждением теории. Однако успехи, достигнутые при объяснении ряда физических явлений (фосфоресценция, эмиссия оксидных катодов, выпрямляющее действие контактов металл — полупроводник и др.), а также трудности, встретившиеся на пути приложения теории Дебура к сурьмяноцезиевым фотокатодам, заставляют пересмотреть теорию сложных фотокатодов с точки зрения условий эмиссии электронов из полупроводников. Наметка теории, следующей по этому пути, дана Н. С. Хлебниковым [372]. [c.171]

Теории вторичной электронной эмиссии. Эмиссия вторичных электронов, так же как и фотоэффект, невозможна для свободных электронов проводимости, так как в этом случае не jMor бы быть одновременно соблюдён закон сохранения энергии [c.181]

Попытка построить теорию вторичной электронной эмиссии из чистых металлов на основе волновой механики принадлежит 4>рёлнху [518]. Так же, как и в современных теориях фотоэф-4 екта. он рассматривает возмущение электронных волн внутри [c.182]

Другой вариант теории вторичной электронной эмиссии предложен Кадышевичем [519]. Исходные положеиия теории Кады-шевича электронный газ в металле является вырожденным газом с распределением энергии по Ферми упругие столкновения с ионами решётки металла изменяют направление движения первичного электрона проникающий в металл первичный электрон и созданные им непосредственно или ступенчатым путём вторичные электроны тормозятся благодаря взаимодействию с электронами проводимости. Взаимодействие электронов с ионами решётки учитывается путём рассмотрения упругих соударений электрона с решёткой. Вводя полный пробег >) упругого рассея- [c.183]

Я. И. Френкель, ЖЭТФ, 11, 706 (1941). (Механическая теория вторичной электронной эмиссии под действием ударов положительных ионов о катод.) [c.763]

Квантово-механическая теория туннельного эффекта была впервые применена к холодной эмиссии электронов Фаулером и Нордгеймом [2]. Здесь приводятся лишь упрощенные доказательства полученного ими уравнения, а не его строгий вывод. На рис. 1 приведены кривые потенциальной энергии электронов в металле и в прилегающем эвакуированном пространстве в присутствии и в отсутствие внешних электрических полей. Отметим, [c.104]

Дальнейшее подтверждение эта теория получила при прямом измерении сродства иода к электрону. Суттон и Майер[44]измерили скорости эмиссии электронов и отрицательных ионов с вольфрамовой нити, нагретой до высокой температуры в присутствии иода. Электроны можно отделить от ионов, воспользовавшись значительно большим отклонением электронов в магнитном поле вследствие их малой массы. Считается, что практически диссоциируют все достигающие поверхности нити молекулы иода (число которых в секунду может быть вычислено по давлению паров иода и величине поверхности нити). Некоторые из них превращаются [c.236]

Модели частицы в потенциальном ящике применяются не только для предсказания спектральных свойств Например, радиоактивный распад удается описать с использованием модели частицы в потенциальном ящике со стенками конечной толщины При этом процесс распада рассматривается как проявление квантово-механического эффекта туннельного или подбарьерного прохождения Туннельный эффект является специфическим лишь для волновой теории и не имеет аналога в классической механике На основе туннельного эффекта можно объяснить холодную эмиссию, т е вырывание электронов из металла под действием электрического поля, а также возникновение контактной разности потенциалов — явления, открытого еще Вольтом [c.24]

Используя метод УФЭС, Спайсер и др. [52] наблюдали изменение электронной структуры (валентной связи) поверхности для МоЗг, Си, Р1 и 51 при физической и химической сорбции Оа, СО, Нг и N2. Физическая адсорбция приводила только к незначительным изменениям электронной структуры, но при хемосорбции происходило значительное падение поверхностной эмиссии, что объяснялось гибридизацией орбиталей поверхности и адсорбированного газа. Было подтверждено, что в случае платины это падение эмиссии указывает на орбитали металла, участвующие в образовании связи. Сообщалось, что для меди эта гибридизация была способна образовывать новые орбитали, расположенные в пределах или выше -зоны. Было бы интересно применить для этих результатов последние теории для хемосорбции, особенно теорию Шрейфера [53, 54]. [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология