Движение вторичных электронов сопровождается потерей энергии при столкновении с другими электронами.
Сопоставление этих двух элементарных процессов позволяет качественно объяснить зависимость f (e U1).
Содной стороны, в результате увеличения энергии первичных электронов в эмиттере растет число вторичных электронов, создаваемых каждым первичным электроном. Это является предпосылкой увеличения .
Сдругой стороны, первичный электрон, обладающий большой скоростью, сравнительно редко передает энергию электронам эмиттера, причем небольшими порциями, недостаточными для выхода вторичных электронов. По мере торможения вторичного электрона его способность отдавать энергию растет, поэтому оставшуюся часть своей энергии он отдает в конце пути. Чем больше энергия первичного электрона, тем глубже он проникает в материал эмиттера и создает там вторичные электроны. Выход вторичных электронов при этом затрудняется, т.к. возрастают потери их энергии при многочисленных соударениях. Это является предпосылкой уменьшения .
Существенной особенностью вторичной электронной эмиссии является ее независимость от работы выхода материала эмиттера.
13.3 Вторичная электронная эмиссия полупроводников и диэлектриков
Вторичная электронная эмиссия наблюдается не только у металлов, но и полупроводников, и диэлектриков. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии первичных электронов у диэлектриков и полупроводников такая же, как и у металлов.
Однако у диэлектриков и сложных полупроводников значительно выше, чем у металлов (7÷12). Это обуславливает широкое применение полупроводниковых эмиттеров в приборах.
71
Рассмотрим зависимость f (e U1) для диэлектриков (рис. 13.4). Допустим, что энергия первичных электронов соответствует области I,
где 1 1. В этом случае на поверхность эмиттера приходит больше электронов, чем уходит, и поверхность заряжается отрицательно (до потенциала катода), что приводит к торможению первичных электронов, коэффициент уменьшается.
Рис. 13.4
Область II 1 вторичных электронов уходит больше, чем приходит первичных, и эмиттер заряжается положительно (до потенциала анода), что приводит к увеличению энергии первичных электронов. Накопление заряда будет проходить до тех пор, пока потенциал не станет соответствовать точке b.
При фактической энергии первичных электронов e Ub 1. Это означает, что по достижении первичными электронами этой энергии рост поверхностного заряда прекращается, наступает установившийся режим.
Область III ( 1 1) – то же, что и область I.
У полупроводниковых эмиттеров эффект зарядки выражен слабее, но и здесь фактическая энергия первичных электронов e U1 отличается от энергии, задаваемой ускоряемым электродом.
72
13.4 Аномальная вторичная электронная эмиссия
В 1936 г. Мальтер, исследуя вторичную электронную эмиссию с поверхности Al предварительно окисленного и затем обработанного парами цезия, обнаружил чрезвычайно большие значения ( 1000). Эта эмиссия, кроме высоких , отличалась от обычной вторичной электронной эмиссии рядом особенностей:
Инерционность (после прекращения бомбардировки вторичный ток спадает не сразу, а постепенно в течение длительного времени).
Непостоянные при одних и тех же e U1 , зависящих от первичного
тока ( I1 , ).
Сильная зависимость вторичного тока от потенциала коллектора относительно подложки эмиттера (Uкол , I2 ).
Эти особенности послужили основанием назвать такую вторичную эмиссию – аномальной.
Мальтер дал следующее объяснение этому явлению:
Пучок первичных электронов бомбардирует поверхность эмиттера, которая представляет собой тонкую (~10–6 м) пленку диэлектрика Cs2O, и вызывает вторичную эмиссию 1. При этом поверхность эмиттера заряжается положительно, и в такой пленке у поверхности Al создается сильное электрическое поле (108÷109 В/м), вырывающее электроны из алюминиевой подложки в зону проводимости диэлектрика; эти электроны приобретают большую скорость и простреливают поверхностный слой положительного заряда, почти не нейтрализуя. Таким образом, к току собственно вторичной эмиссии добавляется значительно большая по величине компонента тока электростатической эмиссии.
73