Детекторы излучения. Загрубский А.А - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

4.3 ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Процессы эмиссии электронов с поверхности твердого тела нас
интересуют здесь постольку, поскольку они определяют принцип рабо-
ты и свойства фотоэлектронных умножителей (ФЭУ). Так что опишем
их основные законы и особенности проявлений, существенные именно в
этом специфическом случае.
4.3.1 Термоэлектронная эмиссия.
При любой конечной температуре имеется некоторая вероятность
обнаружения электрона с аномально большой энергией, достаточной
для выхода его в вакуум. Довольно простые соображения относительно
факторов, определяющих интенсивность такой эмиссии, приводят к
формуле Ричардсона-Дэшмана:
(
)
kTATj
t
Φ−⋅= exp
2
, (4.3.1)
где j - плотность термоэмиссионного тока с поверхности, А - постоян-
ная, Φ
t
- "термоэлектронная" работа выхода эмиттера. В металлах Φ
t
равна фотоэлектронной работе выхода Φ
ph
или "красной границе" фото-
эффекта, определяемой энергией верхних заполненных электронных
состояний. В полупроводниках Φ
t
< Φ
ph
(см. следующий раздел).
Для
А простая теория дает универсальное для всех веществ значе-
ние порядка 120 А
/(см
2
К
2
), реально может быть в 1,5 - 2 раза меньше.
При комнатной температуре (
Т = 295 К) для веществ с работами
выхода 1,5 и 2 эВ получим величины плотностей токов 2,6⋅10
-19
А⋅см
-2
и
7,6⋅10
-28
А⋅см
-2
соответственно, т.е. 1,6 и 4,8⋅10
-9
электрона в секунду с
1 см
2
. Обычно фотокатод имеет малую работу выхода, в некоторых слу-
чаях (оксидный катод) - около 1 эВ, так что термоэмиссионный ток с
него может быть значителен и обычно он и является основным источ-
ником "темнового" тока ФЭУ. Его величина сильно зависит от темпера-
туры и может быть уменьшена охлаждением фотокатода или
уменьшением его площади. В некоторых ФЭУ, предназначенных для
регистрации сфокусированных пучков длинноволнового излучения,
специально уменьшают рабочую площадь фотокатода, закрывая часть
окна слоем металла с большей работой выхода.
Охлаждение фотокатода, даже незначительное, до температур
(250 – 255)
K, снижает ток термоэмиссии на 4 и более порядков. Реально
44

Страницы