Автоэмиттер

Для того чтобы получить очень большие поля, необходимые для автоэмиссии электронов, эмиттирующая поверхность, хотя она и "микроскопически" плоская, должна находиться в области большой кривизны и соответственно сильного локального электрического поля. С этой целью автоэлектронные эмиттеры изготавливают из гонких проводов, протравливая их до получения острой вершины (рис. 8.1, а). Термодинамически стабильное состояние поверхности вершины состоит из плоских областей, соответствующих хорошо определенным кристаллографическим плоскостям, которые в совокупности образуют изогнутую поверхность. Радиус вершины автоэлектронного эмиттера может варьироваться от 100 до 2000 А. Радиус типичного эмиттера r_э » 1000 А.

а б

Рис. 8.1. а  Типичные профили автоэлектронного эмиттера, полученные в электронном микроскопе, б  Проводящая сфера на ортогональном конусе и соответствующие эквипотенциальные поверхности (тонкие линии).

В целях оценки величины напряженности электрического поля на вершине эмиттера используют различные геометрические аппроксимации (см. рис. 8.2).

Рис. 8.2. Типичная геометрия для автоэмиссионных экспериментов

1) Параболическая аппроксимация. Катодное острие представляют в виде параболоида вращения с радиусом кривизны при вершине r_э. Анод – конфокальный гиперболоид с радиусом R. Напряженность поля на вершине острия

, (8.1)

где – разность потенциалов на промежутке катод-анод.

2) Гиперболическая аппроксимация. Катод – гиперболоид вращения с радиусом вершины r_э, анод – конфокальный параболоид с радиусом R. Напряженность поля на вершине острия

(8.2)

Иногда используется более сложная аппроксимация. Например, конус со сферой на вершине (рис. 8.1, б). Катод отождествляют с поверхностью одной из эквипотенциалей. как показано на рис. 8.3. Одной из особенностей величины напряженности электрического поля является то, что она спадает с увеличением угла q, показанного на рис. 8.3. На рис 8.4 показан характер этой зависимости.

Рис. 8.3. Производящая геометрия в виде конуса со сферой для катодного острия. В качестве образующей поверхности острия выбирается одна из эквипотенциалей (кривые 1 или 2)	Рис. 8.4. Характерная зависимость напряженности электрического поля от угла q