|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Вторичная электронная эмиссия | Вторичная электронная эмиссия (далее В)испускание электронов поверхностью твердого тела при ее бомбардировке электронами. Открыта в 1902 немецкими физиками Аустином и Г. Штарке. Электроны, бомбардирующие тело, называются первичными, испущенные - вторичными. Часть первичных электронов отражается телом без потери энергии (упруго отраженные первичные электроны), остальные - с потерями энергии (неупруго отраженные электроны), расходуемой в основном на возбуждение электронов твердого тела, переходящих на более высокие уровни энергии. Если их энергия и импульс оказываются достаточно большими для преодоления потенциального барьера на поверхности тела, то электроны покидают поверхность тела (истинно вторичные электроны). Все три группы электронов присутствуют в регистрируемом потоке вторичных электронов (рис. 1).
В тонких пленках Вторичная электронная эмиссия наблюдается не только с той поверхности, которая подвергается бомбардировке (эмиссия на отражение, рис. 2, а), но и с противоположной поверхности (эмиссия на прострел, рис. 2, б).
Количественно Вторичная электронная эмиссия характеризуется коэффициентом Вторичная электронная эмиссия σ = iвт/iп , где - iвт ток, образованный вторичными электронами, iп - ток первичных электронов, коэффициент упругого r = ir/iп и неупругого η = iη/iп отражения электронов, а также коэффициентом эмиссии истинно вторичных электронов δ = iδ/iп (ir, iη, iδ - токи, соответствующие упруго отраженным, неупруго отраженным и истинно вторичным электронам, iвт = ir + iδ + iδ).
Коэффициент σ, r, η и δ зависят как от энергии первичных электронов Eп и угла их падения, так и от состава, метода изготовления и состояния поверхности облучаемого образца. В металлах, где плотность электронов проводимости велика, образовавшиеся вторичные электроны имеют малую вероятность выйти наружу. В диэлектриках, где концентрация электронов проводимости мала, вероятность выхода вторичных электронов больше. Вместе с тем вероятность выхода электронов зависит от высоты потенциального барьера на поверхности. В результате у ряда неметаллических веществ (окислы щелочноземельных металлов, щелочногалоидные соединения) σ > 1 (рис. 3). У специально изготовленных эффективных эмиттеров (интерметаллические соединения типа металлов, спецтальным образом активированные сплавы , , AgAlMgZi и др.) s 1. У металлов же и собственных полупроводников значение сравнительно невелико (рис. 4). У (сажи) и окислов переходных металлов σ < 1 ,и они могут применяться как антиэмиссионные покрытия.
С увеличением энергии Eп первичных электронов σ сначала возрастает (рис. 3, 4). Это происходит до тех пор, пока возбуждение электронов тела происходит вблизи поверхности на расстоянии меньшем, чем их длина пробега. При дальнейшем росте Eп общее число возбужденных электронов продолжает расти, но основная часть их рождается на большей глубине и число электронов, выходящих наружу, уменьшается. Аналогично объясняется рост s с увеличением угла падения пучка первичных электронов.
Монокристаллы анизотропны по отношению к движению электронов (см. Анизотропия). При движении электронов вдоль каналов, образуемых плотно упакованными цепочками вероятность рассеяния электронов и ионизации повышается (каналирование). Наблюдается также дифракция электронов в решетке. В результате этого зависимости s, h и r от угла падения первичных электронов и кривые s (Eп), r (Eп) и h(Eп) для монокристаллов имеют сложную форму с рядом максимумов и минимумов (рис. 5).
Приводимые для поликристаллов коэффициенты s, h, r, d обычно представляют собой величины, усредненные по различным направлениям.
Вторичная электронная эмиссия реализуется за время, меньшее чем 10-12 сек, т. е. является практически безынерционным процессом.
Самостоятельное значение получило исследование и применение Вторичная электронная эмиссия в сильных электростатических полях и электрических полях сверхвысоких частот. Создание в диэлектрике сильного электрического поля (105-106 в|см) приводит к увеличению s до 50-100 (вторичная электронная эмиссия, усиленная полем). Кроме того, в этом случае величина s существенно зависит от пористости диэлектрического слоя, так как наличие пор увеличивает эффективную поверхность эмиттера, а поле способствует "вытягиванию" медленных вторичных электронов, которые, ударяясь о стенки пор, могут вызвать, в свою очередь, Вторичная электронная эмиссия с s > 1 и возникновение электронных лавин. Развитие лавин при определенных условиях приводит к самоподдерживающейся холодной эмиссии, продолжающейся в течение многих часов после прекращения бомбардировки электронами.
Вторичная электронная эмиссия применяется во многих электровакуумных приборах для усиления электронных потоков (фотоэлектронные умножители, усилители изображений и т. д.) и для записи информации в виде потенциального рельефа на поверхности диэлектрика (электроннолучевые приборы). В ряде приборов Вторичная электронная эмиссия является "вредным" эффектом (динатронный эффект в электронных лампах, появление электрического заряда на поверхности стекла и диэлектриков в электровакуумных приборах).
В высокочастотном электрическом поле E = E0coswt, вследствие Вторичная электронная эмиссия, на поверхностях электродов наблюдается явление лавинообразного размножения электронов (вторично-электронный резонанс). Это явление открыто Х. Э. Фарнсуортом в 1934. Для возникновения резонанса необходимо, чтобы время между двумя последовательными соударениями электронов с поверхностями электродов (рис. 6, а) было равно нечетному числу полупериодов высокочастотного поля Е (условия синхронизма). При этом электроны могут приобрести в поле энергию, при которой s > 1. Размножение электронов происходит на поверхностях двух электродов, между которыми приложено высокочастотное электрическое поле, или на одной поверхности, помещенной в скрещенные электрическое и поля (рис. 6, б). Быстрое нарастание концентрации электронов ограничивается ростом пространственного заряда, что нарушает условие синхронизма. Явление вторичного электронного резонанса играет существенную роль в механизме возникновения плотного прикатодного объемного заряда в магнетронах и амплитронах, а также в механизме работы динамических фотоэлектронных умножителей. С другой стороны, это явление может быть причиной нестабильной работы этих приборов и может ограничивать их выходную мощность.
Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Брюининг Г., Физика и применение вторичной электронной эмиссии, пер. с англ., М., 1958; Браун С., Элементарные процессы в плазме газового разряда, М., 1961; Гавичев Д. А. (и др.), Исследование резонансного высокочастотного разряда в скрещенных полях, "Журнал технической физики", 1965, т. 35, с. 813.
А. Р. Шульман.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
