Emise elektronů, elektronky

10. emise elektronů, elektronky

Elektronky jsou součástky, jejichž činnost je založena na přenosu elektronů prostorem mezi katodou a anodou, která katodu obklopuje a na jejíž povrch elektrony dopadají. Elektrony zachyceny anodou vytvářejí anodový proud elektronky. Aby popsaný jev mohl nastat musí být splněny dvě podmínky:

1. Anoda musí mít proti katodě kladné napětí , kterému říkáme anodové.

U malých elektronek je to asi 100 až 300 V , u vysílacích i více než 10 kV

2. Katoda musí emitovat elektrony.

Elektrony se uvnitř krystalické mřížky materiálu katody pohybuji neuspořádanými pohyby velikou rychlostí. K tomu aby mohly samovolně opustit katodu však jejich energie nestačí. Elektron, který se dostane těsně nad povrch katody je zpět přitažen tzv. zrcadlovou silou. Tato síla se zmenšuje s druhou mocninou vzdálenosti elektronu od katody. Aby mohl elektron katodu trvale opustit, musí svou kinetickou energií zrcadlovou sílu překonat.

Energie, která se spotřebuje k výstupu elektronu z katody se nazývá výstupní práce. Udává se v elektronvoltech a je pro různé materiály různá. Pro katodu se hodí pouze materiály s malou výstupní prací.

Podle toho jakým způsobem je energie potřebná k emisi elektronů dodána rozeznáváme následující druhy emisí.

1. tepelná emise

2. světelná emise (fotoemise)

3. sekundární emise

4. vlastní emise

Tepelná emise

Katoda se ohřívá průchodem proudu žhavícím vláknem. Když je vlákno samo katodou mluvíme o přímo žhavené katodě. Když je katoda tvořena kovovou trubičkou, ve které je zasunuto izolované žhavící vlákno a na jejíž povrchu je nanesena emisní vrstva ze směsi sloučenin prvků s malou výstupní prací mluvíme o nepřímém žhavení.

Přímo žhavené katody se používají u velkých vysílacích elektronek , nepřímo žhavený katody se využívají v elektronkách pracujících s malými výkony. Velikost emisního proudu je závislá na materiálu a na ploše katody a je úměrná druhé mocnině její teploty.

Světelná emise

Elektrony jsou emitovány z fotokatody , na jejíž povrch dopadá záření. Světelná emise se řídí dvěma fotoelektrickými zákony.

První z nich (Stoletovův) říká , že velikost emitovaného proudu je při stálém složení světla úměrná světelnému toku φ dopadajícímu na fotokatodu.

I = Cφ (A; A/lm , lm )

Konstanta C se nazývá citlivost fofokatody . Závisí na materiálu a ploše fotokatody a na vlnové délce světla (záření).

Druhý fotoelektrický zákon se nazývá Einsteinův a stanovuje frekvenci záření jehož energie se rovná výstupní práci dané látky.

Zákon Einsteinův je odvozen od zákona o zachování energie : Při pohlcení fotonu získává elektron jeho energii. Její část použije ke zrušení své vazby s látkou, z níž je emitován a zbývající část upotřebí pro svoji kinetickou energii.

υ…kmitočt pohlceného záření