Фотоэлектронная эмиссия
Фотоэлектронной эмиссией называется эмиссия электронов с поверхности тел под действием падающего на нее света.
Основные законы фотоэлектронной эмиссии:
1. Закон Столетова:
где IФ — ток фотоэлектронной эмиссии; Ф — световой (или лучистый) поток; k — коэффициент пропорциональности, называемый чувствительностью фотокатода (спектральной в случае монохроматического лучистого потока или интегральной при неразложенном потоке).
2. Закон Эйнштейна:
Здесь 
-максимальная кинетическая энергия покидающих катод электронов; ν — частота падающего на катод света; φ — работа выхода материала катода: 
— постоянная Планка.
Закон Эйнштейна может быть также записан в виде
где ν0 — порог фотоэлектронной эмиссии, т. е. минимальная частота света, при которой возможна эмиссия с данного катода.
Пороговая частота ν0 или пороговая длина волны λ0 связана с работой выхода катода соотношениями
где 
, нм.
В табл. 3-5 приведены значения λ0 и работы выхода φ для некоторых металлов, найденные по порогу фотоэлектронной эмиссии.
| Таблица 3-5 | ||
|---|---|---|
| Металл |  |  |
| Pt Ag Ni Mg Ba Na K Cs | 232 278 268 345 490 525 550 640 | 5,32 4,55 4,61 3,68 2,52 2,35 2,25 1,93 |
Закон распределения фотоэлектронов по энергиям примерно одинаков для всех металлов (рис. 3-4) и почти не изменяется при изменении частоты света.
Зависимость спектральной чувствительности фотокатода от частоты (или длины волны) падающего света называют спектральной характеристикой катода.
Спектральная чувствительность измеряется в А/Вт, Кл/Дж, Кл/кал или электронах на квант:
Спектральная чувствительность, измеренная в электрон/квант, называется также квантовым выходом.
На рис. 3-5 изображены спектральные характеристики некоторых металлов.
Для частот света, близких к порогу ν0, и при Т = 0 К (или близкой к ней)
где с — некоторая постоянная для данного металла; ν — частота света.
Рис. 3-4. Распределение фотоэлектронов по энергиям. 1 - при эмиссии из чистых металлов; 2 - при эмиссии из тонких металлических пленок
Рис. 3-5. Зависимость квантового выхода от энергии фотона для некоторых металлов
Рис. 3-6. Структура сурьмяно-цезиевого катода
Интегральная чувствительность К фотокатода, измеряемая обычно в мкА/лм, характеризует ток фотоэлектронной эмиссии на единицу светового потока неразложенного (белого) света.
Так как спектральный состав такого излучения зависит от типа источника и режима его работы, установлен стандартный источник света — лампа накаливания с вольфрамовой спиралью при Т = 2850 К.
Интегральная чувствительность К связана со спектральной соотношением
где 
-энергия излучения источника при длине волны 
, Вт; 
-нормализованная функция относительной спектральной световой эффективности; 
— пороговая длина волны фотокатода; 
нм и 
— границы видимого спектра.
У большинства металлов порог фотоэффекта лежит в ультрафиолетовой или коротковолновой части видимого спектра, а квантовый выход вблизи порога не превышает 
электрон/квант. Поэтому и интегральная чувствительность оказывается ничтожной
Наиболее распространены в фотоэлектронной технике полупроводниковые фотокатоды.
На рис. 3-6 схематически показана структура сурьмяно-цезиевого катода, а на рис. 3-7 даны спектральные характеристики обычного и очувствленного кислородом сурьмяно-цезиевого катода. На рис. 3-8 показана структура серебряно-кислородно-цезиевого катода, а на рис. 3-9 — его спектральная характеристика.
В табл. 3-6 приведены параметры фотокатодов.
Полупроводниковые катоды обнаруживают утомление (изменение чувствительности в рабочем режиме) и старение (медленное, необратимое уменьшение чувствительности со временем).
Наибольшее утомление характерно для серебряно-кислородно-цезиевого катода (рис. 3-10), меньшее — для многощелочных катодов. Сурьмяно-цезиевый катод (особенно не очувствленный кислородом) утомляется еще слабее.
Рис. 3-7. Спектральные характеристики сурьмяно-цезиевого катода: сплошная кривая - обычного, пунктиро-чувствленного кислородом
Рис. 3-8. Структура серебряно-кислородно-цезиевого катода
Рис. 3-9. Спектральная характеристика серебряно-кислородно-цезиевого катода
Электрические процессы в вакууме и газах
Термоэлектронная эмиссия металлов
Термоэлектронная эмиссия оксидного катода
Электростатическая электронная эмиссия
Фотоэлектронная эмиссия
Вторичная электронная эмиссия
Электронная эмиссия
Прохождение тока в вакууме
Столкновение электронов
Движение электронов
Виды электрического разряда
Темный разряд
Тлеющий разряд
Дуговой разряд
Газовая плазма
Коронный, искровой и высокочастотные разряды