Übungsvorlesung zur Theorie der Elektronenemission

Grundlegendes Konzept der Elektronenemission

Das Phänomen der Emission von Elektronen von der Materialoberfläche in die Umgebung unter Verwendung einer bestimmten externen Energie wird als Elektronenemission bezeichnet. Denn jedes Metall besteht aus solchen Atomen, die in Kristallform sehr eng miteinander verbunden sind. Alle Elektronen sind durch ihre Atomwirkung begrenzt. Elektronische Geräte verwenden freie Elektronen, um den Strom durch sich selbst fließen zu lassen. Valenzelektronen sind jene Elektronen, die sich in ihrer letzten Schale drehen. Diese Elektronen sind an das Metall gebunden. Es erfordert ausreichend äußere Energie, um von der Materialoberfläche zu entweichen. Nun wird die maximale externe Energie, die erforderlich ist, damit die Oberflächenelektronen von einer Materialoberfläche bei 0 °C emittieren, als Arbeit bezeichnet Funktion .

Erfahren Sie, wie Sie die Emission von Elektronen von der Körperoberfläche untersuchen 

                  Die Elektronenemission kann je nach Situation und verschiedenen Geräten durch verschiedene externe Methoden erreicht werden. Die gebräuchlichste und einfachste Technik zur Elektronenemission ist die thermionische Emission / Primäremission. Bei diesem Verfahren wird Wärmeenergie auf die Oberflächenelektronen des Materials aufgebracht. Durch das Absorbieren von thermischer Energie wird die kinetische Energie der Elektronen erhöht und die Rückhaltekraft der Elektronen wird nun aufgrund der Änderung der kinetischen Energie der Elektronen immer geringer. Diese Energieemissionsmethode wird üblicherweise auf Metalle angewendet, wenn sie in Vakuum oder Inertgase gebracht werden. Ein hocheffizienter thermionischer Emitter muss eine niedrige Austrittsarbeit haben, damit er bei niedriger Temperatur betrieben werden kann. Die zweite Methode der Elektronenemission wird durch eine mechanische Kollision von Elektronen erreicht. Wenn ein sich bewegendes Teilchen (Primärelektron) mit einer gewissen Geschwindigkeit auf die Oberflächenelektronen eines Materials trifft, überträgt das sich bewegende Elektron seine Energie durch die physikalische Kollision auf das stationäre Elektron. Dies erhöht im Ergebnis die kinetische Energie des Oberflächenelektrons, das dazu neigt, sich von der Oberfläche zu entfernen, die als Sekundärelektron bezeichnet wird. Die Sekundäremission kann durch einige Faktoren wie die Energie der Primärelektronen, das emittierende Material, die Masse der auftreffenden Elektronen, die Art der Primärelektronen, die Oberfläche des Zielmaterials und den Auftreffwinkel beeinflusst werden. Siehe entsprechende Abbildungen unten.
Emission eines Elektrons von der Metalloberfläche 

In ähnlicher Weise kann die Elektronenemission durch Lichteffekt erfolgen. Dieses Verfahren ist in Fotoröhren weit verbreitet. Wenn Licht auf ein lichtempfindliches Material (Kalium, Radium usw.) einfällt, absorbieren seine Oberflächenelektronen Lichtenergie, die im Ergebnis die kinetische Energie eines Elektrons erhöht und beginnt, über der Oberfläche zu emittieren. Diese besondere Technik der Elektronenemission ist als photoelektrische Emission bekannt. Einige Schlüsselfaktoren betreffen die photoelektrische Emission, die den Prozess beeinflussen kann, dh die photoelektrische Emission beginnt und stoppt direkt mit dem Einfall von Licht auf die Oberfläche, Strahlungsfrequenz, Photoelektronenemission erfordert unterschiedliche Lichtfrequenzen für verschiedene Materialien und die kinetische Energie des emittierten Elektrons ist unabhängig vom Lichtfluss . Die Lichtfrequenz darf nicht kleiner als die Grenzfrequenz sein. Es gibt auch eine andere Technik, die für die Elektronenemission verwendet wird, die Feldemission / Kaltkathodenemission genannt wird, da wir wissen, dass Elektronen negativ geladene Teilchen sind. Wenn wir also ein hohes positives Feld in die Nähe der Oberfläche eines Materials bringen, absorbieren die Oberflächenelektronen diese Energie Anziehung und die Elektronen neigen dazu, sich von der Materialoberfläche in die Umgebung zu bewegen. So hoch wir ein positives elektrisches Feld außerhalb der Elektronenemission bereitstellen, so hoch wird es sein. Wenn die externe Feldstärke auf 

10 ⁶ v/cm, dann steigt die Elektronenemissionsrate enorm an. Ein weiterer zu beachtender Punkt ist, dass die Kaltkathodenemission nicht von der Temperatur abhängt, aber das angelegte positive Potential höher als eine Schwellenspannung sein muss. Alle Elektronenemissionsprozesse werden in verschiedenen Geräten wie Kathodenstrahlröhren, Röntgenstrahlen, medizinischen Geräten usw. verwendet. Nach den Prozessen siehe die folgenden Diagramme.