Вопрос 1.

Электровакуумными называют приборы, в которых электрический ток образуется в результате разряда, происходящего в вакууме или газе. При разряде в вакууме (дав­ление 10~8—10~4 Па) носителями заряда являются электроны, а в газе (давление 10~' —10~4 Па) —электроны и ионы. Электровакуумные приборы выполняются в виде газонепрони­цаемой оболочки из стекла, металла или керамики (баллона) и двух или более электродов. Один электрод предназначен для испускания электронов и называется катодом, а другой, к которо­му притягиваются электроны, — анодом. Для движения электро­нов от катода к аноду электровакуумный прибор подключают к внешнему источнику напряжения, соединяя катод с отрица­тельным полюсом, а анод — с положительным. Остальные элек­троды, обычно выполняемые в виде сеток, располагают на пути движения электронов между анодом и катодом. Сетки служат для управления электронным потоком, а следовательно, токами анода и катода. Электровакуумные приборы подразделяют на электронные лампы, электронно-лучевые трубки и газоразрядные приборы.

Вопрос 2.

Электрон в электрическом поле. Как известно из курса физи­ки, на электрон е в электрическом поле напряженностью Е действует сила Р — еЕ, противоположная по направлению векто­ру напряженности. Рассмотрим возможные случаи взаимодейст­вия электрона с электрическим полем. При движении электрона вдоль силовых линий электрического поля (угол между векторами скорости v электрона и напряжен­ности Е- поле а=0°) происходит его торможение, сопровождаю­щееся уменьшением энергии. При движении электрона под углом к силовым линиям поля (а<>0° или а<>1800) происходит искрив­ление траектории, сопровождающееся энергетическим обменом между электроном и полем. При движении навстречу силовым линиям поля (а = 180°) наблюдается ускорение электрона и его энергия увеличивается.

Вопрос 3.

Электрон в магнитном поле. В магнитном поле на заряжен­ную частицу действует сила Р, перпендикулярная векторам ин­дукции о поля и скорости v частицы. Рассмотрим возможные случаи взаимодействия электрона с магнитным полем. Электрон не взаимодействует с магнитным полем, если он неподвижен (о = 0) или летит вдоль силовых линий поля (угол между векторами скорости v и индукции В поля a=0° или a=180°). Если угол а отличается от 0, 90 или 180°, траектория электрона становится спиральной. Если угол а=90°, траектория электрона представляет собой окружность, лежащую в одной плоскости с вектором скорости V. Во всех случаях движения электрона в магнитном поле энер­гетического обмена между ними нет. Таким образом, воздействуя на электрон электрическим по­лем, изменяют его скорость, кинетическую энергию и направле­ние движения. Магнитное поле изменяет только направление движения электрона.

Вопрос 4.

Электронная эмиссия. Для того чтобы электрон перешел из твер­дого тела, которое называют эмиттером, в вакуум, необходимо сообщить ему энергию, достаточную для совершения работы выхода. Эта работа состоит в преодолении притяжения положи­тельно заряженного участка поверхности эмиттера, которую по­кинул электрон, а также сил поля электронного облака, всегда существующего над этой поверхностью. Электронное облако образуют электроны, энергия которых достаточна, чтобы поки­нуть эмиттер и перейти в вакуум. Электронное облако и эмиттер, поверхность которого оказывается заряженной положительно, образуют плоский конденсатор, расстояние между электродами которого порядка 10~8 см. Электроны, покидающие эмиттеры, движутся с торможением. Существует несколько способов возбуждения электронов и соответственно несколько видов электронной эмиссии. Автоэлектронная эмиссия происходит под дейст­вием сильного электрического поля и применяется в электрова­куумных приборах с холодным катодом. Термоэлектронная эмиссия происходит при разогреве поверхности эмиттера, вследствие чего увеличивается количество электронов, способных совершить работу выхода. Этот вид эмиссии применяют в электровакуумных приборах с катодом прямого или косвенного накала. Вторичная электронная эмиссия происходит при бомбардировке первичными электронами поверхности эмит­тера в вакууме. При этом вторичные электроны приобретают энергию первичных и совершают работу выхода. Этот вид эмис­сии применяют в фотоэлектронных умножителях. Фотоэлектронная эмиссия происходит при осве­щении поверхности эмиттера. Поглощая энергию квантов света, электроны эмиттера совершают работу выхода. Этот вид эмис­сии применяют в фотоэлектронных приборах.