Вакуум - сильно розріджений газ, в якому середня довжина вільного пробігу частинки більше розміру судини. В результаті в вакуумі немає вільних носіїв заряду, і самостійний розряд не виникає. Для створення носіїв заряду в вакуумі використовують явище термоелектронної емісії.
Термоелектронна емісія - явище "випаровування" електронів з поверхні металу при нагріванні.
Електричний струм у вакуумі - впорядкований рух електронів, створених в результаті термоелектронної емісії з катода.
Катод - шляхом утворення (3000º K), або підігрівається катод (
Настає струм насичення, що означає, що всі електрони, випущені катодом, практично повністю потрапляють на анод.
Це електронна лампа
Для цього необхідно, щоб в лампі між катодом і анодом був вакуум. Досить тиску 10 -3 мм рт ст. Потрібно 10 -7 мм рт ст.
2 Закон Ленгмюра (закон 3/2)
нехай електрод буде плоским, запишемо рівняння Пуассона:
Для плоских електродів:
Це закон Богуславського - Ленгмюра; в залежності від форми катода, β буде іншим.
3 Формула Річардсона - Дешмана
Залежність δ (u) геометрично виглядає, як напівкубічна парабола. Але в який - то момент настає насичення. Чому дорівнює струм насичення?
Якщо використовувати розподіл Фермі:
Цю формулу отримав Дешман.
4 Робота виходу електрона з катода
Робота виходу - це енергія, яка витрачається на 2 процесу:
1) Енергія виривання електрона з металу (катода)
2) Створення навколо катода електронної хмари, яке перешкоджає переміщенню електронів на анод.
Поле можна знайти методом зображень:
Розташуємо площину так, що заряди будуть відносно неї симетричні. Поле на цій пластині дорівнюватиме нулю. Це геометричне місце точок нульового потенціалу. Ця пластина електростатично ділить простір на дві частини. Приберемо заряд. Поле, створене поблизу провідної поверхні, буде таким же, як і поле, створене цим зарядом і його дзеркальним зображенням щодо цієї поверхні.
Як зменшити роботу виходу? Можна взяти в облогу на катоді тонкі шари металу - цезію, торію, барію. Виникає подвійний електричний шар, який сприяє виходу електронів. Після нанесення цезію на вольфрам робота виходу становить 1,36 еВ (замість 4,56 еВ).
Барієве покриття. На метал наносять BaCO3. потім його нагрівають і виходить