Газонаполненный преобразователь. Поверхностная ионизацияРассмотрим вопрос о возможности достижения характеристик идеального термоэлектрона. Влияние отрицательного пространственного заряда электронов при технически возможных межэлектродных расстояниях приводит к резкому уменьшению тока эмиссии с эмиттера. В результате полезная электрическая мощность вакуумного термоэлектрона оказывается очень низкой и большого практического интереса не представляет. Для нейтрализации отрицательного пространственного заряда электронов более перспективно введение в межэлектродный промежуток термоэлектрона положительных ионов. Один из способов введения положительных ионов - использование поверхностной ионизации. Второй способ заключается в использовании объемной ионизации, т. е. ионизации газа в межэлектродном промежутке.Рассмотрим возможность нейтрализации пространственного заряда электронов с помощью поверхностной ионизации, которая столь же популярна, как двери Гранд прямо со склада. Если межэлектродный промежуток заполнить газом, атомы которого имеют низкий потенциал ионизации, то при ударе нейтральных атомов газа о нагретую до высокой температуры (порядка 2000° К) поверхность эмиттера часть атомов газа ионизируется. Ионизация атомов газа на нагретой поверхности твердого тела называется поверхностной ионизацией. Впервые поверхностную ионизацию наблюдали Ленгмюр и Кингдон в 1923 г. Они рассматривали ионизацию атомов цезия на поверхности вольфрама. Подробно поверхностная ионизация рассмотрена в работе. Поверхностную ионизацию принято характеризовать отношением потока ионов, идущего от поверхности, к потоку нейтральных атомов, поступающему на поверхность из межэлектродного промежутка за тот же промежуток времени. Поверхностная ионизация позволяет нейтрализовать отрицательный пространственный заряд электронов. При этом давления паров цезия, необходимые для нейтрализации плотностей эмиссионного тока порядка 10-20 а/(см в квадрате), представляющих практический интерес, оказываются достаточно низкими - менее 0,1 мм рт. ст. При таких давлениях атомы цезия, заполняющие межэлектродный промежуток, незначительно влияют на перенос электронов эмиссии с эмиттера на коллектор при реально осуществимых межэлектродных расстояниях 0,1-0,5 мм. Казалось бы, нейтрализация пространственного заряда электронов с помощью поверхностной ионизации атомов цезия открывает путь к достижению характеристик идеального преобразователя. К сожалению, как показано в следующем параграфе, из-за испаряемости эмиттера подобные условия работы цезиевого оказываются неосуществимыми. |
||
