Нестационарные процессы при предельных плотностях тока автоэлектронной эмиссии

• Автор: Глазанов, Дмитрий Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 224 c. : ил

ГЛАВА I. Современные представления о процессах, происходящих при отборе предельных плотностей тока

автоэлектронной эмиссии

§ 1.1 Определение плотности тока АЭЭ

§1.2 Факторы, ограничивающие величину предельной плотности автоэмиссионного тока

§1.3 Эффекты,'сопутствующие отбору предельных плотностей тока АЭЭ

§ 1.4 Влияние магнитного поля на процесс АЭЭ и предвзрывные эффекты

Выводы по главе I

ГЛАВА 2. Неустойчивость тока автоэлектронной эмиссии,

вызванная обменом частицами между электродами. 58 §2.1 Влияние ионов, десорбированных с поверхности анода на АЭЭ. Роль внешнего магнитного поля

§2.2 Основные механизмы десорбции частиц с анодной

поверхности
§2.3 Расчёт кинетики АЭЭ с учетом взаимного обмена
частицами между катодом и анодом
§2.4 Влияние поверхностных процессов и электрического тока на диффузионное выделение примеси из твердого тела
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Постановка и метод решения задачи о нагреве
эмиттера автоэмиссионным током
§3.1 Постановка задачи

§3.2 Аппроксимация формы эмиттера и расчёт поля на
эмиссионной границе
§3.3 Описание метода решения сеточных уравнений . . 115.
§3.4 Особенности метода решения уравнения Пуассона . 140.
ГЛАВА 4. Результаты расчёта кинетики тепловыделения
в эмиттере и их обсуждение
§4.1 Тепловые процессы в эмиттере
§4.2 Расчёт нагрева эмиттера протекающим током в
одномерной модели
§4.3 Возможность разрушения острия термоупругими
напряжениями
Выводы по главе 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность проблемы. Интерес к явлению автоэлектронной эмиссии ( АЭЭ ) и автоэмиссионным методам исследования обусловлен необходимостью создания высокоинтенсивных источников электронов, которые широко используются для решения целого ряда научно-технических задач. К ним, в частности, относятся получение больших электронных токов в вакууме для импульсных ускорителей, создание мощных источников рентгеновского излучения, формирование интенсивных электронных пучков для накачки мощных квантовых генераторов и др. Кроме того, высококоллимированные точечные источники электронов большой яркости используются в рентгеновских и растровых электронных микроскопах, электроннолучевых и телевизионных устройствах.
Как известно, автоэмиссионный источник электронов потенциально способен обеспечить плотности тока до Ю11 А/см2 , что на много порядков превышает предельные плотности тока термоэмиссии. Наряду с высокой эмиссионной способностью, автоэмис-сионный источник обладает и другими преимуществами перед термокатодом. Для такого источника не требуется затрат энергии на накал эмиттера, энергетический спектр эмиттированных электронов достаточно узок ( его ширина не превышает I эБ вплоть до полей (7*8 ).Ю7 В/см ). Кроме того, этот источник практически безинервдонен.
Однако, наряду с отмеченными достоинствами автоэмиссион-ного источника, имеется ряд факторов, которые ограничивают его широкое использование. К ним, в частности, относится необходимость создания в объеме автоэмиссионного диода сверхвысокого вакуума ( лучше І0-9 торр. ). Повышенные требования к вакуум-

составлять 10 % от среднего значения.
АЭЭ в магнитном поле исследовалось также в / 62 /, где рассмотрено приближение свободных электронов и треугольная форма потенциального барьера. Условие (1.50) также предполагается выполненным. Зависимость плотности тока от напряженности поля, согласно / 62 /, также имеет осциллирующий характер, обусловленный зависимостью плотности электронных состояний от |—1 , а также
осцилляциями величины химического потенциала (вклад второго эффекта меньше ). Согласно оценкам авторов, для материалов с малой эффективной массой ( ^ КГ3 * 1СГ2 о ) амплитуда осцилляций составляет I % от значения тока в отсутствие магнитного поля. В целом результаты работы / 62 / согласуются с / 61 /. Известна также работа / 63 /, посвященная данному вопросу, результаты которой в основном не отличаются от / 61 , 62 /.
Таким образом, можно сделать вывод, что влияние магнитного поля на АЭЭ должно выражаться в уменьшении плотности тока при увеличении поля. На это накладываются незначительные по величине осцилляции тока. Условием применимости данных представлений является выполнение условия (1.50).
Экспериментально автоэмиссия в магнитном поле исследовалась
впервые в работе / 66 /. Измерения велись при гелиевых темпера-

турах в вакууме ^ 10 д0рр » магнитное поле менялось в диапазоне 0 * 100 Кэ. В результате не было обнаружено никаких изменений в эмиссионном токе в пределах I %. Тогда же вышло сообщение / 67 / об АЭЭ из вольфрама в магнитном поле до 15кЭ при температурах 78° К и 300° К . Давление остаточных газов составляло ~ Ю“3 торр . При комнатной температуре наблюдалось необычное уменьшение тока при увеличении магнитного поля.
При температурах жидкого азота возникали осцилляции тока величиной в несколько процентов при одновременном уменьшении тока