КИНЕТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОБОЯ, ИНИЦИИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИЕЙ, В ГАЗЕ ФОРВАКУУМНОГО ДИАПАЗОНА ДАВЛЕНИЙ

Введение 5
Глава 1. Эмиссия электронов с поверхности металлов и полупроводников 8
1.1 Термоэлектронная эмиссия 8
1.2 Фотоэлектронная эмиссия 8
1.3 Вторичная электронная эмиссия 10
1.4 Полевая эмиссия 11
1.5 Взрывная электронная эмиссия 13
Глава 2. Автоэмиссия с микрошероховатой поверхности 15
2.1 Экспериментальная регистрация тока автоэмиссии 15
2.2 Анализ площади эмиссии 18
2.3 Автоэлектронная эмиссия с шероховатого катода 21
2.4 Уточненное выражение для автоэмиссии 24
2.6 Автоэлектронная эмиссия с графитового катода 27
2.7 Электростатическая задача о поле металлического конуса 29
2.8 Приближенное решение для острых конусов 33
2.9 Расчет функции распределения для металлического конуса 34
2.10 Аналитический расчет плотности тока для металлического конуса 35
2.11 Графическое представление автоэмиссионного тока для металлического конуса 36
2.12 Расчет значения абсолютного тока 37
2.13 Ток автоэлектронной эмиссии с вершины конуса 39
с закругленной вершиной 39
2.14 Двумерный массив одинаковых конических эмиттеров 42
2.15 Плотность тока эмиссии на катоде со стохастическим нанорельефом поверхности 44
2.16 Расчет предельного (неразрушающего) тока единичного конического автоэмиссионного центра 46
ГЛАВА 3. КИНЕТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОБОЯ, В ГАЗЕ ФОРВАКУУМНОГО ДИАПАЗОНА ДАВЛЕНИЙ 51
3.1 Кинетика электронов в разряде низкого давления 52
3.2 Ионизация остаточного газа электронным пучком в вакуумном диоде 52
3.3 Общий критерий пробоя для плоского промежутка 53
3.4 Описание ионизации молекул газа 56
3.5 Анализ критерия пробоя 59
3.6 Функция распределения электронов 64
3.7 Граничное условие 66
3.8 Кинетика ионов 66
3.9 Напряженность электрического поля 67
3.10 Динамика разряда в промежутке с шероховатым катодом 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 75

Весь текст будет доступен после покупки

Возможность протекания постоянного тока в самостоятельном разряде обеспечивается испусканием (т.е. эмиссией) электронов и ионов поверхностями тел при воздействии на эти тела различных факторов, таких как тепловая или электромагнитная энергия, электрическое поле, потоки заряженных частиц, механическая обработка, физико-химические процессы на поверхности [1].
В настоящее время известно довольно много видов излучения заряженных частиц. Термоэлектронная и фотоэлектронная эмиссия были открыты на рубеже веков, автоэлектронная эмиссия была окончательно установлена в 20-30-х годах. А взрывная электронная эмиссия впервые была четко идентифицировано только в середине 60-х годов прошлого столетия.
Все виды электронного и ионного излучения используются в научных исследованиях, в приборах и устройствах. В последние десятилетия большое научное и практическое значение приобрели сильноточные виды излучения, связанные с испусканием заряженных частиц от стационарных и нестационарных источников плазменных образований. Сейчас невозможно представить исследования в области вакуумных и газовых разрядов, физики плазмы, лазерных систем, рентгеновских трубок, генераторов микроволнового излучения, ускорителей заряженных частиц без учета достижений сильноточной эмиссионной электроники. Основной тип эмиссии, который будет рассмотрен в данной работе это автоэлектронная эмиссия – это явление испускания электронов поверхностью тел при наличии у границы тела сильного внешнего электрического поля, ускоряющего электроны от поверхности.
Первая глава данной работы посвящена описанию различных типов эмиссии электронов с поверхности твердого тела, показаны преимущества и недостатки каждого типа эмиссии. Также содержится подробное описание автоэлектронной эмиссии, тип эмиссии, который является ключевым в этом исследовании.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Эмиссия электронов с поверхности металлов и полупроводников
1.1 Термоэлектронная эмиссия
Энергию необходимую для выхода из металла, электрон может получить в результате нагревания тела. При повышении температуры появляются достаточно быстрые электроны, которые благодаря своей кинетической энергии могут преодолеть потенциальный барьер на поверхности металла, когда они покидают твердое тело. Это следует из распределения электронов по энергиям согласно закону Ферми – Дирака с максимальным уровнем энергии при нулевой температуре.
Плотность тока j электронов, эмитируемых при абсолютной температуре T, равна

Это уравнение называют уравнением Ричардсона – Дэшмана. Входящая в него константа
(А/(м^2•К^2 ))
называется универсальной постоянной (или постоянной Зоммерфельда), D ? – это коэффициент прозрачности барьера, e? – работа выхода, k – постоянная Больцмана.
При наложении внешнего электрического поля происходит уменьшение высоты потенциального барьера, и, соответственно, к увеличению эмиссионного тока. Изменение работы выхода, т.е. минимальной энергии, которую необходимо передать электрону на уровне Ферми, чтобы он покинул металл, под действием внешнего электрического поля получило название эффекта Шоттки. Этот эффект применяется для усиления термоэлектронной эмиссии.
На явлении термоэлектронной эмиссии основана работа всех вакуумных электронных приборов и электронно-лучевых приборов, электронно-лучевой технологии, электронных микроскопах, термоэмиссионных преобразователей энергии [1].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Проскуровский Д. И. Эмиссионная электроника. /Д. И. Проскуровсикй. – Учеб. Пособие для вузов. – Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2010. – 272 с.
2. Физика газового разряда / Ю. П. Райзер – М.: Наука, 1987. – 736 с.
3. Вторичная электронная эмиссия / И. М. Бронштейн, Б. С. Фрайман - М.: Наука, 1969 - 408 с.
4. Фурсей Г.Н. Автоэлектронная эмиссия / Г.Н.Фурсей // Соровский образовательный журнал. – 2000. –Т.6, № 11. –С. 96-103
5. Елинсон М.И. Автоэлектронная эмиссия / Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. – М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1958. – 274 с.
6. Fowler R. H., Nordheim L. W. Electron Emission in Intense Electric Fields // Proc. Roy. Soc., 1928, V. A119, p. 173
7. Lewis T.J. Some Factors Influencing Field Emission and the Fowler-Nordheim Law // Proceedings of the Physical Society. Section B – 1955. Vol. 68, № 11. - P. 938–943. doi: 10.1088/0370-1301/68/11/318.
8. Месяц Г.А. Взрывная электронная эмиссия/ Г. А. Месяц – М.: Издательство физико-математической литературы, 2011. – 280 с.
9. Чепусов А.С. Свойства автоэмиссионных катодов из углеродных материалов в условиях технического вакуума: дис. …канд. тех. наук / А.С.Чепусов. – Екатеринбург, 2018. – 133 с.
10. Козырев А.В. Автоэмиссионные процессы и переход от тлеющего разряда к дуговому/ А.В. Козырев, Ю.Д. Королев, Г.А. Месяц// Журн. техн. физ.– 1987.– Т.57, В.1.– С.58–64.

Весь текст будет доступен после покупки