Холодная эмиссия электронов из металлов

В сильных полях (порядка десятков миллионов в см) имеет место так называемая холодная эмиссия электронов из металла. Измеряя зависимость тока эмиссии / от поля Е вблизи поверхности и пользуясь формулой Фаулера [c.90]

Холодная эмиссия электронов из металлов [c.104]

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]

I,Энергию, необходимую для выхода электронов из металла, можно сообщить различными способами, например действием света (фотоэлектрический эффект), нагревом (термоэлектронная эмиссия) или сильным электрическим полем (холодная эмиссия). Первое явление мы обсудили в гл. VHI, второе и третье рассмотрим ниже. [c.452]

Вернемся к простейшему случаю адсорбции молекулы без диссоциации с захватом лишь одного электрона. При адсорбции на поверхности образуется слой отрицательных ионов и вместе с тем создается потенциальный барьер, который увеличивает работу выхода электрона из металла. Высоту барьера Аф можно измерить на опыте (методами холодной эмиссии, контактного потенциала и т. д.). Как показывает простейший расчет, Дф растет с увеличением концентрации адсорбированных частиц, т. е. с ростом 6. [c.97]

Как и при эмиссии электронов холодными металлами под дех ствием. света, при фотохимических реакциях существует предел частоты, ниже кото- [c.540]

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]

Таким образом, механизм дуги можно представить себе следующим. Из катода в результате высокой степени его разогрева (термоэлектронная эмиссия) или наличия около его поверхности больших напряженностей электрического поля (10 —10 в см — автоэлектронная эмиссия) вырывается поток электронов. Первый случай имеет место для материалов катода с высокой температурой плавления и испарения металла (уголь, графит, вольфрам, молибден), благодаря чему температура на их поверхности может достигать в катодных пятнах значений 2 500—3 000° С и выше, когда начинается заметная термоэлектронная эмиссия. Второй случай соответствует материалам с низкой температурой кипения и испарения (ртуть, титан, медь). В области катодного падения поток электронов разгоняется настолько, что за ее пределами происходит интенсивная ионизация частиц газа в дуговом промежутке, причем здесь, по-видимому, весьма существенна роль ступенчатой ионизации. Образовавшиеся положительные ионы под действием поля направляются к катоду и разогревают его вторичные и первичные электроны направляются через столб дуги в направлении анода. На их пути происходят новые соударения (главным образом термическая ионизация) и образование новых заряженных частиц, что компенсирует их исчезновение в более холодных частях столба путем рекомбинации и диффузии. При попадании на анод отрицательные частицы нейтрализуются, выбивая из него некоторое количество положительных ионов, устремляющихся через столб дуги к катоду. Плазма столба в целом нейтральна, т. е. концентрация положительных и отрицательных частиц одинакова, но из-за того, что подвижность электронов по [c.29]

При автоэлектронной эмиссии вырывание электронов из катода осуществляется полем. Поэтому напряженность поля в прикатодной области, а значит, и плотность положительного пространственного заряда должны быть еще выше. Соответственно и плотность тока должна быть больше, что возможно лишь при больших плотностях газа и пара. Поэтому образование дуги с холодным катодом связано всегда с испарением материала катода. Образование дуги с автоэлектронной или термоэлектронной эмиссией в каждом отдельном случае зависит от того, какой вид эмиссии при разогреве катода начинается раньше. У тугоплавких металлов испарение материала начинается тогда, когда уже установилась развитая термоэлектронная эмиссия. У материалов с низкой температурой испарения она достигает значительных величин раньше, чем появляется термоэлектронная эмиссия, и поэтому начинает действовать механизм автоэлектронной эмиссии. В анодной области образуется сравнительно мало новых заряженных частиц, и большинство попадающих на анод электронов приходит из области столба дуги. [c.30]

Разработан [162] прямой эмиссионный метод, основанный на известном газохроматографическом методе определения фосфора в фосфорсодержащих органических соединениях [161]. В этой работе использовали холодное азотоводородное диффузионное пламя, дающее некоторые преимущества. Фоновая эмиссия ниже, чем в других смешанных пламенах, относительно низкая температура пламени приводит к очень малому возбуждению даже щелочных металлов. Пламя обладает восстановительными свойствами. Более того, за счет низкой температуры и ограниченной подачи кислорода можно наблюдать эмиссию соединений, которые в обычных смешанных пламенах не проявляются. В случае фосфора наблюдают интенсивную зеленую эмиссионную полосу НРО. Излучение следует отнести за счет частицы НРО, переходящей в невозбужденное состояние за счет хемилюминесцентной реакции, возвращающей электроны на их низшие энергетические уровни. На рис. 52 показан эмиссионный спектр НРО, полученный распылением 1,2-10"2 м раствора ортофосфорной кислоты в азотоводородное диффузионное пламя. [c.465]

Известен ряд других способов измерения низких давлений. Основой некоторых из них является использование изменения физических констант чистой металлической поверхности при заполнении ее слоем адсорбированных газов. Не останавливаясь подробно на изложении этих способов, так как они не нашли широкого применения, перечислим лишь те, с помощью которых может быть оценена степень вакуума. К ним относится наблюдение за изменением работы выхода электронов с поверхности металла. Это изменение может быть обнаружено измерением фотоэлектронной эмиссии при фиксированной освещенности [143] или измерением длинноволновой границы фотоэффекта [144]. Другим способом, характеризующим изменение состояния металлической поверхности в зависимости от давления окружающего газа, является наблюдение за изменением контактной разности потенциалов [145]. В работе [146] описывается применение эмиссионного микроскопа с холодным катодом для определения состояния вакуума. [c.18]

Возможен, однако, и другой механизм электронной эмиссии на катоде. При больших плотностях тока, а также высокой плотности газа или пара у катода протяженность области катодного падения настолько мала, что напряженность поля может достигать величин порядка 10 в/см, достаточных для преодоления сил, удерживающих электроны внутри металла. Возникающая таким образом автоэлектронная эмиссия ведет к образованию дуги с холодным катодом . Особенно легко такие дуги получаются при хорошо испаряющихся катодах, например ртути. [c.47]

Для иллюстрации использования полученных выше формул вычислим вероятноегь испускания электронов из металла под действием сильного внешнего поля (холодная эмиссия электронов). В отсутствие поля потенциальная энергия электрона внутри и вне металла может быть изображена кривой и(х), указанной на рис. 5, а. Внутри металла электрон имеет энергию Е <С Оо, где С/о—потенциальная энергия электрона вне металла. [c.106]

В целом металл, конечно, нейтрален. Пока проводник не включен в электрическую цепь, электроны не покидают образец. Причина заключается в том, что ионы создают потенциальную яму, из которой электроны не могут выбраться, не приобретя необходимой энергии (ее называют работой выхода). Можно пронаблюдать высвобождение электронов из образца. Суш,ествует несколько эффектов, демонстри-руюш,их эмиссию электронов из металла и отличаюш ихся методом передачи им необходимой энергии фотоэффект, термоэлектронная эмиссия, холодная эмиссия, электрон-электронная эмиссия и другие. Мы сознательно не разъясняем упомянутые термины, поскольку не собираемся рассказывать об эмиссионных явлениях. Несколько типов эмиссий перечислено только для того, чтобы убедить читателя в наличии е металле свободных электронов. Вылетевшие из металлов электроны, конечно, ничем не отличаются от любых других, даже прилетевших из космоса в составе космических лучей. [c.311]

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]

Для Б. характерно наложение нескольких типов химич. связи. Существование металлич. электро- и теплонроводности у Б. показывает, что в химич. связи между атомами металла и бора принимает участие электронный коллектив в наибольшей степени это характерно для структур 4-го и 5-го типов. Этим обстоятельством обусловливаются такие практически важные свойства, как высокая электропроводность гексаборидов, малая работа выхода электронов при термоэмиссии, способность к автоэлектронной (холодной) эмиссии электронов. В Б. переходных металлов происходит обобществление не только валентных, но и внутренних электронов достраивающегося -уровня атомов этих металлов. Это проявляется в прочной межатомной связи, высоких темп-рах плавления, твердости, химич. устойчивости, жаропрочности и жаростойкости этих Б. Среди них известно большое число фаз с узкими областями гомогенности. Эти боридные фазы являются переходными между интер-металлич (электронными) фазами со строго определенными составами и фазами внедрения (карбиды, нитриды), имеющими широкие области гомогенности. В табл. приведены составы, структуры и пек-рые свойства Б. переходных металлов. [c.228]

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]

Излучение электронов (экзоэмпссия по Крамеру) также появляется как результат механической обработки, у многочисленных металлов и неметаллов. При этом во время механического воздействия может происходить спонтанное излучение электронов с высокой энергией (электроны Дерягина—Кротовой с энергиями порядка нескольких кэв). Интенсивность такого излучения, например у щелочных галогенидов, зависит от твердости. Объяснить это можно зарядкой поверхностей разрущения и механизмом холодного излучения. После проведения механического активирования процессы химической адсорбции или химического взаимодействия (процессы окисления) поверхности кристалла с окружающей газовой атмосферой могут привести к эмиссии электронов малых энергий (электроны Крамера с энергиями порядка 1 эв). Измерения контактных потенциалов приводят к заключению, что эмиссия возникает вследствие понижения работы выхода электронов. Работа выхода электронов с нарастанием окисного слоя проходит через минимум, который достигается при моно-атомном покрытии поверхности. [c.442]

Холодная эмиссия. Сог.ласно формуле (4,27) эмиссионный ток г ири малом Т очень мал. С другой стороны, внешнее поле, уменьшая работу выхода, увеличивает эмиссионный ток. Спрашивается, нельзя лп настолько увеличить внешнее поле, чтобы эмисснонный ток достиг заметной величины при температуре металла порядка комнатной. Опыт показывает, что подобное явление действительно имеет место. Если в вакууме поместить на очен1. близком расстоянии один от другого два металлических электрода п постепенно увеличивать наложенную между ними разность потенциалов, то вакуум, как бы высок он ни был, пробивается. Однако формула (6,8) к этому случаю не приложима, и при комнатной температуре электронная эмиссия наблюдается при напряжённостях поля, в 100 раз меньших, чем вытекает из этой формулы. Это явление называют холодной эмиссией. Оно не находит объяснения, если рассматривать любое явление электронной эмиссии только как выход электронов из металла благодаря перескакиванию наиболее быстрых из пих через потенциальный барьер на границе металла. Такое рассмотрение основано на представлении об электроне как о частице, обладающей электрическим -зарядом и массой и двигающейся в электрическом поле по законам классической электродинамики и механики. [c.36]

Кроме названной, ч и-сто термической ду- Катой <. г и, при электродах из некоторых металлов, имеющих низкую температуру кипения, наблюдается так называемая дуга с холодным катодом, в которой необходимая для поддержания разряда эмиссия электронов с катода создается за счет большого градиента электрического поля [5]. [c.371]

В электронном проекторе металлическая проволока, стравленная до очень тонкого острия, помещается в центре сферического анода, в качестве которого обычно используется люминесцентный экран. Система откачивается до давлений порядка 10 — 10 мм рт. ст., и острие подвергается тепловой обработке пропусканием электрического тока через проволочную петлю, к которой оно приварено. Это приводит к обезгаживанию металла и к образованию острия с гладким закругленным концом, радиус которого варьирует от 10 до 10 см в зависимости от температуры плавления применяемого металла и условий его обезгажи-вания. На рис. 3 приведено схематическое изображение электронного проектора. Если между острием и экраном создать разность потенциалов порядка 10 в, то возникает холодная эмиссия, поскольку у острия напряженность поля равна [c.108]

Другим способом исследования работы выхода электронов является метод холодной эмиссии в приложенном электрическом поле. Металлический адсорбент в виде тонкого острия с радиусом кри--визны порядка 500 А находится в электрическом поле напряженностью 10 в см. При этом поле вызывает такое уменьшение энергетического барьера на границе металл—вакуум, что электроны могут выходить наружу (туннельный эффет). Таким путем можно определять работу выхода электрона с разных плоскостей решетки, находящихся на поверхности монокристаллического острия. При адсорбции на острие различных газов можно наблюдать изменение работы выхода на различных участках поверхности [26]. Этот метод требует предварительного прокаливания острия в сверхвысоком вакууме при возможно более высокой температуре и поэтому применим лишь к тугоплавким металлам. Этим методом исследовали адсорбцию на вольфраме, молибдене, платине и никеле. [c.139]

Прохождение сквозь потенциальри й барьер играет существенную роль зонов от одного атома другому, так как масса элек- отметим, что масса входит в выражение для коэффициента прохождения в уравнении (В-9а) в экспоненте]. Поэтому это явление, несомненно, очень существенно при многих химических процессах, ири которых происходит перенос электрона, как-то при окислительно-восстановительных реакциях и реакциях на электродах. Прохождение через потенциальные барьеры является также определяющим фактором в эмиссии электронов из металлов при низких температурах и больших напряженностях электрического поля ( холодная эмиссия ). [c.151]

Серебро — диамагнитный металл. Его удельная магнитная восприим-ивость отрицательна и составляет при комнатной температуре х = = —0,181-10 . С изменением температуры магнитная восприимчивость практически не изменяется. В жидком состоянии магнитная восприимчивость серебра ничтожно мала при холодной обработке давлением снижается. Работа выхода электронов ср = 4,3 эВ Коэффициент вторичной электронной эмиссии Сттах=1,5 при ускоряющем напряжении первичных электронов 0,800 кэВ [c.74]

Другой путь выяснения механизма работы катода холодной дуги заключается в установлении энергетического баланса на катоде. Для этого следует тщательно выбрать систему координат и вычислить поток энергии для определенных участков системы. Для поверхности катода, поступающая энергия складывается из потенциальной и кинетической энергий положительных ионов, излучения и теплоотдачи раскаленных газов положительного столба, включая удары возбужденных атомов поток уходящей энергии (охлаждение) обусловливается электронной эмиссией, — если только это не автоэлектронная эмиссия,— испарением атомов и теплоотдачей в металл и в газ. Из данных табл. 29 и 30 можно видеть в противоположность более ранним исследованиям, что температура вдоль осп положительного столба распределена, как показано на рис. 132а, [c.289]

Для определения работы выхода пользуются трнкой проволокой или лентой из исследуемого металла, применяемыми обычно для катодов электронных приборов. Кроме того, целесообразно при этом воспользоваться конструкцией анода, изображённой на рис. 37. Оба крайних анода этой конструкции, соединённые между собой, перекрывают более холодные концы катода. Отдельно выведеншй средний анод расположен против средней части катода, обладающей постоянной температурой. При измерении эмиссии на все три части анода подаётся одно и то же напряжение, а прибор, измеряющий ток эмиссии, включается лишь в цепь среднего анода. Поэтому ни искажения полей в самой системе электродов, ни различие температуры вдоль катода не влияют на результаты измерений. [c.83]

Эффузионная печь новой конструкции, в которой в значительной мере устранили эти трудности, пригодная для получения пучков атомов Н и О термической диссоциацией, разработана авторами работы [34], которые предложили использовать узкие трубки, закрепляемые с одного конца и нагреваемые с другого конца до необходимых температур. Использование трубки с малым диаметром позволяет получить хорошо направленный поток частиц, если средняя длина свободного пробега частиц вблизи конца больше, чем его диаметр. Этот эффект еще более усиливается при нагреве конца диссоциатора, так как вероятность рассеяния на большие углы уменьшается с ростом скорости частицы. Для предотвращения попадания холодных молекул из газа в молекулярный поток, эффундирующий из горячей части трубки, внутрь ее помещался лепесток металла, экранирующий центральную часть трубки. Нагрев трубки осуществлялся с помощью электронов, эмитированных иридиевыми катодами, покрытыми окисью тория, с полным током эмиссии до 0,7 А. Для диссоциации Нг использовалась вольфрамовая трубка внутренним диаметром 2,57 мм и наружным 3,23. При мощности электронного нагрева 665 Вт конец трубки мог быть разогрет до 2500 К. Достигнутая степень диссоциации Нг составлял 70% при плотности атомов в пучке 10 1/см . Заменой вольфрамовой трубки на иридиевую тем же методом можно получить эффузионный пучок атомов кислорода с теми же параметрами. Авторы отмечают, что предложенная ими конструкция имеет существенные преимущества перед другими источниками с термической диссоциацией, особенно для получения атомов О, т. к. обеспечивает не только лучшие параметры эффузионного пучка, но и существенно большую долговечность устройства. [c.127]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология