Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

develop@websor.ru

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.

p414_1_00
Рис. 3-4. Распределение фотоэлектронов по энергиям. 1 - при эмиссии из чистых металлов; 2 - при эмиссии из тонких металлических пленок
p414_1_01
Рис. 3-5. Зависимость квантового выхода от энергии фотона для некоторых металлов
p414_1_02
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.

p414_1_03
Рис. 3-7. Спектральные характеристики сурьмяно-цезиевого катода: сплошная кривая - обычного, пунктиро-чувствленного кислородом
p414_1_04
Рис. 3-8. Структура серебряно-кислородно-цезиевого катода
p414_1_05
Рис. 3-9. Спектральная характеристика серебряно-кислородно-цезиевого катода