Взрывная электронная эмиссия - возникновение электронного тока из металлич. эмиттера вследствие перехода
материала эмиттера из конденсир. фазы в плотную плазму в результате разогрева
локальных микроскопич. областей эмиттера током автоэлектронной эмиссии.
Взрывная электронная эмиссия используется в импульсных генераторах мощных электронных пучков и рентг.
лучей, то единств. вид электронной эмиссии, к-рый позволяет получать
потоки электронов мощностью до 1013 Вт с плотностью тока до 109
А/см2. Плотность тока термоэлектронной эмиссии ограничена
температурой плавления эмиттера. Повышение плотности тока j при фотоэлектронной
эмиссии требует столь мощных источников излучения, что это приводит к разрушению
поверхности эмиттера. С помощью автоэлектронной эмиссии принципиально возможно
получение j~106-108 А/см2, но для этого
нужны эмиттеры в виде совокупности большого числа острий идентичной формы, что
практически невозможно. Кроме того, увеличение j до 108 А/см2
приводит к взрывообразному разрушению всего эмиттера.
Для получения взрывной электронной эмиссии необходимо создать на поверхности эмиттера первонач. фазовый переход металл-
плазма, к-рый бы обеспечил ток электронов, способный затем поддерживать этот
переход. Такой переход создаётся посредством концентрации большой энергии в
микрообъёме эмиттера, достаточной для взрыва этого объёма. Большая концентрация
энергии в микрообъёме может осуществляться разл. способами, напр. ударом быстрой
макрочастицы о катод, с помощью сфо-кусир. луча лазера и т. д. Наиб. часто для
инициирования взрывной электронной эмиссии используется автоэлектронная эмиссия. Ток автоэлектронной
эмиссии разогревает микрообъём эмиттера за счёт джоулева тепла и Ноттингема
эффекта. Оба эти эффекта приводят к повышению электронной температуры Те (к "разогреву" электронов; см. Горячие электроны ).Темп-pa
кристаллич. решётки повышается в результате электронно-фононного взаимодействия. Время запаздывания t3 взрыва кончика острия относительно
подачи импульса напряжения определяется скоростью передачи энергии от электронного
газа к решётке. Это создаёт возможность для получения мощных кратковременных
импульсов электронного тока без разрушения эмиттера.
Время запаздывания tз связано с плотностью электронного тока j соотношением
где А - постоянная
(в широком интервале /), характерная для материала эмиттера, напр. для W А =4*109 А2 с/см4. Поэтому при j=109
А/см2 t3 = 10-9 с, что достигается при
электрич. поле Е~108 В/см. Поле такой величины можно получить
вблизи поверхности очень тонкого металлич. острия. Однако
взрывная электронная эмиссия возникает и на плоских эмиттерах и при меньших полях (E ~ ~105 в/см)
из-за того, что на их поверхности обычно имеются диэлектрич. включения, плёнки
и микроско-пич. выступы. В результате в отд. точках поверхности поле увеличивается
в неск. раз, и работа выхода электронов снижается.
После взрыва микрообъёма
эмиттера образуется т. н. катодный факел, состоящий из плазмы и паров материала
эмиттера. Распределение концентрации частиц в плазме в катодном факеле неоднородно
(у поверхности превышает 1020 см-3 и уменьшается по мере
удаления от неё). Плазма расширяется, заполняя вакуумный промежуток. В нач.
период (t<10-7 с) скорость 
разлёта плазмы для большинства металлов составляет (1-3)*106 см/с,
а затем уменьшается больше чем на порядок. Расширение факела сопровождается
интенсивной электронной эмиссией из плазмы. Электроны покидают факел, пересекают
вакуумный промежуток и попадают на анод.
Расчёт тока взрывной электронной эмиссии (без учёта релятивистских эффектов и магн. поля, создаваемого пучком) приводит к ф-ле:
где В - константа,
U - разность потенциалов между фронтом плазмы и анодом, F - функция
аргумента 
, где
d - расстояние между электродами, 
-
радиус плазменного сгустка, t - время. функция F определяется геометрией
вакуумного промежутка. Для случая, когда факел образуется на кончике острия
эмиттера при 
функция 
, где С=37*10-6
ab3/2 (а и b - радиусы анода и острия). В процессе
разлёта плазмы её концентрация снижается (ср. концентрация частиц в плазме при
токе ~100 А за время от 5 до 20 нc от начала взрывной электронной эмиссии уменьшается с 1017
до 5*l015 см-3). Когда она снизится настолько, что пропускаемый
ею ток сравняется с током, определяемым Ленгмюра формулой, скорость движения
её границы замедлится. Это приведёт к замедлению роста тока по сравнению с ф-лой
Ленгмюра. В этом случае электронный ток будет равен термоэлектронному току плазмы
(режим насыщения).
По истечении нек-рого времени
с момента образования факела, когда плотность тока, отбираемого из плазмы, достигает
величины ~102 А/см2, насыщение сменяется неустойчивым
режимом, для к-рого характерно появление хаотич. всплесков тока [их амплитуда
в 2-3 раза превосходит ток, определяемый ф-лой (2), а длительность 10-8
с]. Выход электронов из эмиттера в плазму обусловлен термоавтоэлектронной эмиссией
под действием электрич. поля, возникающего на границе эмиттер - плазма. Когда
это поле достигает (0,6-1)*108 В/см, это приводит к новому акту взрыва.
Описанная выше картина имеет место, если ток насыщения ~10 А. При меньших токах
(~1-2А) фаза насыщения может завершиться обрывом тока, т. к. процессы отбора
тока электронов с катода при взрывной электронной эмиссии и генерации плазмы на катоде, создающие
условия для взрывной электронной эмиссии, взаимосвязаны: чем меньше ток, тем меньше генерируется
плазмы. Существует пороговый ток, ниже к-рого взрывная электронная эмиссия не развивается.
На базе взрывной электронной эмиссии созданы
т. н. сильноточные вакуумные диоды, генерирующие мощные импульсы электронного
тока. Предельная длительность импульса тока ограничена временем, в течение к-рого
происходит замыкание вакуумного промежутка плазмой. Обычно это 10-7
с. Плотность тока достигает 107 А/см2. Такие диоды применяются
для исследования плазмы, радиац. дефектов в кристаллах для генерации
СВЧ-, рентг. и ИК-излучений,
для накачки газовых лазеров. В генераторах электронных пучков электроны
через полый анод выводятся за пределы диода. В генераторах рентг. импульсов
они направляются на установленную на аноде мишень.
А. Месяц
Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.
Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").
Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.
Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.
Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
