将金属加鸡到足够高的温度·内部电子的能量随 热电子发财现象可利用如图42所示的实验装置进行观称,射就叫做千子的 量足以克面表面势坐面由金属体内进入真空,这样用到的化子为明 将图中玻壳内抽成真空,并在其中装上平板阳极A 和金属丝做成的阴K,给阴极接上电源而通过电流使阴 段加热,则毫安表指出阴极阳极线路内有电流通过。显 然、这个电流是由高温的阴极发射电子并且电子向着具有 正电位的用极运动面引起的。将阳极电源U极性改变(即 正负电极对调),则线路中的电流消失,这就证明了传导 图42热电子发射实验电流的是从炽热阴极发射出来的电子 装置示意图 热电子发射的机理可以用金属中自由电子按能量分布 曲线加以解释。当企属中自由运动的电子从内部打到金属表面时,如果其能量小于势垒高度 则它们不能克服势全而逸出金属,只有其垂直于金属表面的动能足以克服势垒的那些电子,才 能形成发射.如图41所示,图中右侧画的是金属表面势垒,左侧画的是不同温度下电子按能 量分布曲线,其中曲线1是7=0K的情形,这时电子的能量E都不高于EF,没有任何发射; 曲线2表示室温状态时的情形,电子具有的最高能量仍未超过表面势垒,实际上也观察不到电 子发射;曲线3则表示温度已高到一定程度,已有较多电子的能量大于势度,相当于图中 曲线3下画阴影线的部分,这时就有相当大的热发射电流了。 纯金属表面的热电子发射密度,可由李查生道斯曼公式计算 (4-2) A一27,开有种的金属都相同,A=12WNmK T—金属表面温度,K —该种金属的表面逸出功,J k玻耳兹曼常数,k=1.38×10-23J/K; D—平均透射系数,考虑了金属表面势垒对不同能量电子的反射作用,因为并非能 量高于势垒的电子都一定能越过势垒。不同材料的平均透射系数D或发射常数 A=A0·D,可在有关书籍中查到 电子枪设计中通常就是利用式(4-2)计算阴极温度和发射面积的 当金属表面有加速电场存在时,其热电子发射现象会加强,这就是肖特基效应,在 如图42的热电子发射实验中,为了收集阴极发射出来的电子,阳极必须加正电压。实验发现,阴极 温度一定时,电流随电压升高而略有增长。这说明当阴极表面存在加速电场时,该电场除了加 速电子使之被阳极收集外,还有帮助电子从阴极逸出的作用。产生的原因是外界加速电场使阴 极表面势垒降低,有效逸出功减小,或者理解为电子在逸出过程中受到外电场力的加速,外电
