Работа выхода

При переходе электронов из вакуума (состояния с равной нулю кинетической энергией) в твёрдое тело энергия, равная работе выхода, выделяется, превращаясь в кинетическую энергию частиц. Для меттов работа выхода (Р.В.) равна разности энергий между уравнением энергии электрона в вакууме и энергией Ферми (внешняя Р.В.). Для проводников и диэлектриков Р.В. отсчитывается обычно от дна зоны проводимости (внутренняя работа выхода).

Существование работы выхода вызвано двойным энергетическим слоем на границе твёрдого тела (т.т.), возникающим из-за неодинакового окружения повнерхностных атомов со стороны т.т. и вакуума или другой контактирующей среды. Двойной слой образуется в металлах вследствии сдвига центра Геетеби(?) электронного облака у атомов поверхностной плоскости т.т. относительно расположения их ядер. В проводниках и диэлектриках толщина двойного энергетического слоя значительно превышает межатомные расстояния. Велечину работы выхода определяет дипольный момент поверхностного двойного слоя.

Работа выхода – это характеристика поверхности твёрдого тела. На величину Р.В. влияют: кристаллографическая ориентация плоскости монокристалла, наличие адсорбции и(или) примесей с малой величиной работы выхода и с малой энергией ионизации (напр., Cs). При адсорбации атомы (типа Cs) приобретают дипольный момент, направленный в сторону вакуума, снижающий Р.В. в некоторых случаях до 1 эВ.

Величину работы выхода можно измерить:

I. По количеству теплоты, которое нужно подвести к нему при.... термоэмиссионного тока, для того, чтобы температура оставалась неизменной

II. По температурной зависимости и величине термоэмиссионного тока, для того, чтобы температура оставалась неизменной

III. В металлах и вырожденных полупроводниках – по красной границе фотоэлектронной эмисси

Рис 4.1. К определению внутреннего потенциала, режимы:

а) схематическое расположение положительно заряженных ионов в одной из атомных плоскостей металлического кристалла

б) распределение потенциала вдоль линии АВ, параллельной одной из атомных цепочек, в предположении, что потенциал внутри кристалла постоянен, ϕ – работа выхода

в) характер истинного распрееления потенциала вдоль линии АБ

Табл.4.1. Работа выхода, ϕ эВ.

Материал	ϕ, эВ	U, 1й потенциал	Материал	ϕ, эВ	U, 1й потенциал
Pt	4.8	8.8	Ba	2.29	5.21
W	4.52	7.2	Cu	4.4	7.67
Mo	4.41	6.92	Fe	4.29	7.83
Zr	4.50	6.95	Ni	4.57	7.6
Cs	1.36	3.86	BaO	1.0
Na	2.12	5.9	BaO+SrO	1.04
K	2.02	4.32	CaO	2.2
Ca	3.34	6.25	MgO	1.0

ϕ определяется опытным путём. Работа выхода весьма чувствительна к составу эмитирующего вещества, загрязнениям и плёнкам на поверхности. Часто она заметно изменяется от незначительных труднообнаруживаемых загрязнений, поэтому результаты определения работы выхода у различных исследователей заметно различаются.

Поскольку работа выхода значительно меньше работы ионизации, твёрдые и жидкие тела часто служат источниом свободных электоронов для прилегаемого газового объёма. Подобно видам ионизации в газе (соударением, самоионизацию, термическую ионизацию) имеем аналогичные процессы и для эмиссии электронов: термоэлектронную, автоэлектронную (электростатическую), фотоэлектонную, вторичную (при бомбардировке поверхности различными частицами), экзоэлектронную (возникает при механическом разрушении металла, при резании или взрывную).

Приэлектродные области электрического разряда – катодная и анодная – представляют собой переходные зоны между твёрдыми (или жидкими) поверхностями электродов и плазмой разряда,. В катодной области сварочных дуг, как пока предполагают, в основном протекаюдт электронно-эмиссионные процессы. Другие гипотезы появления электродов в катодной области опытом не подтверждены.

Ниже приведены в сокращенном виде основные положения теории эмиссии чистых металлов и реальных катодов, встречающихся на практике при дуговой сварке и электронно-лучевой обработке.

Дата добавления: 2014-01-03