Автоэмиссия

Cтраница 3

Исследования флуктуации тока автоэлектронной эмиссии представляют помимо чисто научного [280, 281] большой практический интерес [282] для разработки автоэлектронных катодов. Экспоненциальная зависимость тока автоэмиссии от прозрачности потенциального барьера, через который туннелируют электроны, обусловливает сильную зависимость флуктуации тока от процессов, происходящих на поверхности автокатода и в его приповерхностных областях, что дает высокую чувствительность метода измерения шумов для исследования поверхности. [31]

Вайбранс ( 1964) предложил модель катодного пробоя, основанную на том, что и сопротивление эмитирующего выступа, и автоэмиссия возрастают при повышении температуры. Следовательно, возрастание автоэмиссии увеличивает температуру, что в свою очередь приводит к увеличению автоэмиссии. Этот процесс становится критическим выше определенной температуры, когда ток растет даже при снижении напряжения. Однако выполненные расчеты являются весьма приближенными, в них не рассмотрены ни положительный тепловой эффект автоэмиссии, ни отрицательный эффект термоионный эмиссии. Таким образом, прежде чем сделать какие-либо заключения, необходимо изучить этот эффект. [32]

В проблеме получения больших автоэмиссионных токов, а, следовательно, и использования автокатодов с большой рабочей площадью, решающую роль играет геометрическая неоднородность микровыступов по рабочей поверхности катода. Однако неизбежно присутствующие при автоэмиссии адсорбция остаточных газов и ионная бомбардировка приводят к неодинаковому изменению радиусов закругления микровыступов или, если следовать терминологии уравнения Фау-лера - Нордгейма, форм-фактора. Это приводит к перегрузке отдельных микровыступов, их взрывному испарению, разряду между катодом и анодом, и, как следствие, к деградации катода. В случае автокатодов из углеродных материалов геометрическую однородность эмиттирующих микровыступов создать практически невозможно. Поэтому основным инструментом, выравнивающим эмиссионные характеристики поверхности автокатода, является формовка, о чем уже неоднократно упоминалось. Однако, как показано выше, простая формовка для автокатодов большой площади не приносит желаемых результатов. Это связано, по-видимому, не только с большой неравномерностью микро -, но и макроповерхности катода, а также с изменениями расстояния анод-катод, которые при их малой величине играют очень большую роль. Такие операции осуществляются с помощью вычислительно-управляющих комплексов на базе ЭВМ путем снятия вольт-амперных характеристик до токов, ббльших первоначального значения для формовки, после чего производится повторная формовка автокатода. После ее окончания вольт-амперная характеристика в области больших токов практически не изменяется ( в координатах Фаулера-Нордгейма), а в области минимальных токов - сдвигается до попадания в требуемый допуск. На основании указанных операций получен [214] автоэмиссионный ток 100 мА в непрерывном режиме с 9 автоэлектронных катодов из пучков углеродных волокон диаметром 70 мкм. [33]

Следовательно, увеличивается вероятность проникновения через барьер электронов, подлетающих к нему со стороны металла. Подчеркнем, что в случае автоэмиссии с поверхности металла электрическое поле не проникает вглубь него и не влияет на движение электронов в металле. Роль внешнего поля сводится только к изменению формы потенциального барьера, уменьшению его высоты и ширины. [34]

К сожалению, полученные результаты справедливы только для однородного высокочастотного поля, когда расстояние между анодной и катодной плоскостями значительно превышает высоту катодов. Но в этом случае напряжение, при котором возникает автоэмиссия, должно быть слишком большим. В работе [36] предлагается вместо чисто катодных решеток использовать спиндтовские решетки катодов с управляющими электродами. Дело в том, что при обычной толщине управляющих электродов порядка 0 2 мкм эта толщина на сверхвысоких частотах оказывается значительно меньше толщины скин-слоя ( Змкм для молибдена), и пленка управляющих электродов становится прозрачной для СВЧ-полей, которые существуют между анодом и катодом. Так как управляющий электрод находится вблизи катода, автоэмиссия возникает при невысоких величинах статического напряжения на этом электроде, а высокочастотное поле между анодом и катодом модулирует этот процесс автоэмиссии. Как отмечается в работе [36], приборы со средним углом пролета имеют обещающие перспективы и способны занять свое место между твердотельными и традиционными вакуумными приборами. [35]

Первые эксперименты с углеродными волокнами, используемыми в заостренном виде для растрового электронного микроскопа [155], показали очень большую ( на несколько порядков величины) долговечность в условиях высокого технического вакуума по сравнению с вольфрамовыми. Далее было показано, что такие волокна - для получения с них автоэмиссии - можно и не заострять [156], что создало предпосылки для развития исследований автоэмиссионных свойств таких материалов. Значительная часть подобных исследований представлена в данной главе или в ссылках на литературу. [36]

Зависимость пороговой напряженности электрического поля от напряжения смещения подложки для пленки, выращенной в плазме. Состав газовой смеси. 10 % СН, 1 % N2, 89 % Н2. [37]

В работе [257] пленки ta - С толщиной около 60 нм были получены методом дугового разряда на подложке из n - Si ( 100) при комнатной температуре. Для образцов, полученных при энергии ионов 100 эВ, проводились исследования автоэмиссии в зависимости от уровня азота в пленке. [38]

Уменьшение величины порогового автоэмиссионного поля связано с резким уменьшением концентрации х / - связей и слабым увеличением концентрации яр2 - связей в алмазной пленке. Следует заметить, что хотя определенное количество зр2 - связей требуется для проявления автоэмиссии из алмазной пленки, но этого совершенно недостаточно для появления автоэмиссии при низких пороговых полях. [39]

Зависимость напряженности порогового электрического поля ( поля, при котором эмиссионный ток достигает значения 1 нА от толщины пленки. А - а - С. Н пленка. - ta - C. N пленка. [41]

И, наконец, огромное, если не решающее, влияние на величину порогового напряжения имеет материал подложки и технология ее подготовки. Пока не обнаружено [260] прямой связи между работой выхода электронов металла и пороговым напряжением автоэмиссии нанесенной углеродной пленки. Пороговое напряжение уменьшается обратно пропорционально величине шероховатости поверхности ( в определенных пределах), что вполне объяснимо с точки зрения фактора усиления электрического поля на микровыступах. [42]

Было установлено, что отрицательное смещение меняет ориентацию алмазоподобной пленки. Однако механизм, по которому напряжение смещения подложки в течение роста пленки влияет на автоэмиссию, еще не известен. Тем не менее, пленки с минимальной величиной порогового электрического поля имеют примерно такую же ровную поверхность, как и пленки с большей величиной порогового поля. Это предполагает, что наблюдаемые низкие значения порогового электрического поля не связаны с увеличением локального электрического поля. [43]

Устройство и условное обозначение трехэлектрод-ной лампы. [44]

Обратное напряжение между электродами не должно превышать некоторого предельного значения. При слишком высоком обратном напряжении происходит вырывание силами поля свободных электронов из анода ( явление автоэмиссии) и возникает обратный ток, вызывающий порчу лампы. [45]

Страницы: 1 2 3 4 5