Перейти к содержанию

Главное меню:

Территория электротехнической информации WEBSOR

Найти

Фотоэлектронная эмиссия

Основы > Электрические процессы в вакууме и газах

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; v - частота падающего на катод света; j- работа выхода материала катода: - постоянная Планка.
Закон Эйнштейна может быть также записан в виде



где v0 - порог фотоэлектронной эмиссии, т. е. минимальная частота света, при которой возможна эмиссия с данного катода.
Пороговая частота v0 или пороговая длина волны l0 связана с работой выхода катода соотношениями



где , нм.
В табл. 3-5 приведены значения l0 и работы выхода j 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
v0, и при Т = 0К (или близкой к ней)

где с - некоторая постоянная для данного металла; v - частота света.
Интегральная чувствительность К фотокатода, измеряемая обычно в мкА/лм, характеризует ток фотоэлектронной эмиссии на единицу светового потока неразложенного (белого) 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.

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, пунктир - очувствленного кислородом.

Рис. 3-8. Структура серебряно-кислородно-цезиевого катода.

Рис. 3-9. Спектральная характеристика серебряно-кислород-но-цезиевого катода.

Таблица 3-6

Основы | Электромашины | Оборудование | Нормы | Подстанция | Электроснабжение | Освещение | Воздушная линия | Карта сайта


Назад к содержанию | Назад к главному меню