基本介紹
- 中文名：陰極電子發射
- 外文名：electron emission from cat-hode
- 學科：電力科學
- 拼音：yīn jí diàn zǐ fā shè
釋義,光電發射,熱發射,場致發射,二次電子發射,
釋義
陰極發射電子的過程。在氣體放電中陰極起著重要作用，它提供電子，維持了電流的循環。在金屬陰極中，電子可以自由運動。但在陰極表面，由於電子和晶格離子之間靜電力的作用形成勢壘，使電子不能離開電極表面。為了克服表面勢壘的阻礙，把電子移到陰極之外，需要施加逸出功(或稱為功函式)eφ。逸出功決定於陰極的材料和表面狀態。給電子提供能量，把電子從陰極中釋放出來的方式有光電發射、熱發射、場致發射、二次電子發射等。
光電發射
波長足夠短的電磁輻射入射到陰極表面而引起的陰極電子發射。對於大多數的純金屬，λc落在紫外光譜區域，其光電發射係數(一個入射光子產生的光電子數)約在10～10的範圍。光電器件就利用了光電發射效應。在光電器件的陰極表面塗上一層氧化物或合金，使λc落在可見光區甚至紅外區，其光電發射係數也大大增加。
熱發射
由於溫度升高而引起的陰極表面電子發射。在室溫下，只有極少數的電子，它的能量超過金屬表面勢壘，可從陰極表面離開。當把陰極加熱到1500～2500K時，將有一部分電子具有足夠的能量，穿過勢壘而從表面發射出來。
場致發射
由於外加強電場而引起的陰極表面電子發射。在外加強電場的作用下，陰極中部分電子“穿過”勢壘而從表面發射出來。按照量子力學的理論，處於位阱中的電子，即使它的能量不超過勢壘的勢能，也有一定的機率穿過勢壘而跑掉，這就是所謂的“隧道效應”。在強電場的作用下，勢壘的形狀變窄變低，電子就容易穿過勢壘而從表面發射出來。對於一定的金屬，其場致發射電流密度可根據波動力學，用福勒-諾得海姆(Fowler-Nordheim)公式進行計算。
在氣體放電過程中，如果在電極表面有氧化物絕緣薄層，正離子會積聚在其上，可形成高達10V/m的強電場，引起場致發射，這種現象稱為馬爾特(Malter)效應。
二次電子發射
由正離子、受激勵的中性原子和分子轟擊陰極表面而引起的電子發射。正離子從陰極轟擊出電子，必須由一個正離子至少打出兩個電子，其中一個用於中和正電荷，另一個為自由電子。因此，正離子所具有的動能Wk和勢能Wp之和應大於逸出功eφ的2倍。
