8 Рис.7.1. Функция распределения вторичных электронов по энергиям . Литература

1. В.Ф.Власов. Электронные и ионные приборы, М., связьиздат,

1960, §24.1.

2. В.И.Талонов. Электроника. М., Физматгиз, 1960,

§§19-20, 34.

Работа№7

ИЗУЧНИЕ МНОГОКАСКАДНОГО ФОТОУМНОЖИТЕЛЯ

В работе изучаются закономерности вторичной электронной эмиссии, конструкция, принцип действия и характеристики многокаскадного фотоумножителя.

1. Введение

Эмиссия электронов с поверхности тела, бомбардируоемой потоком электронов – вторичная электронная эмиссия, находит широкое применение для усиления слабых электронных токов в фотоумножителях и передающих телевизионных трубках, используется для повышения крутизны электронных ламп и играет важную роль при работе многих электронных приборов. Коэффициент вторичной эмиссии σ определяется отношением числа вторичных электронов N_в(тока вторичных электроновJ_в) к числу электронов, бомбардирующих поверхность телаN₀(току первичных электроновJ₀)

(7.1)

Распределение вторичных электронов по энергиям приведено на рис.7.1. Кривая имеет три максимума 1, 2 и 3. Опыт показывает, что анергия электронов в третьем максимуме равна энергии первичных электронов. Следовательно, его дают электроны, упруго отразившиеся от кристаллической решетки твердого тела. Второй максимум отстоит от третьего на несколько электронвольт и так же смещается при изменении

энергии первичных электронов. Следовательно, второй максимум формируется также электронами первичного пучка, но эти электроны при отражении теряют некоторую энергию (отражаются неупруго). Порвый же максимум создается собственно вторичными электронами. Его форма зависит только от материала мишени.

Современные представления о механизме вторичной эмиссии следующие. Первичные электроны проникают в кристаллическую решётку на определенную глубину, пропорциональную их энергии. При этом они переводят валентные электроны в зону проводимости и передает электронам проводимости энергию. Если при движении этих возбуждённых электронов проводимости, они приблизятся к поверхности твёрдого тела имея энергию, превышающую работу выхода, то будет наблюдаться выход вторичных электронов в вакуум.

2 Рис.7.3. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от угла падения первичных электронов . Характеристики вторичной эмиссии.

З

Рис.7.2. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии первичных электронов

Рис.7.4. Схема многокаскадного фотоумножителя

акономерности вторичной эмиссии становятся понятными, если учесть, что первичные электроны наиболее эффективно передают энергию электронам твёрдого тела в конце своего пробега. Таким образом, возбуждённые электроны, которые имеют возможность стать вторичными, зарождаются на некотором расстоянии от поверхности тела. Потери их энергии при движении в твёрдом теле зависят от свойств вещества. Ясли это диэлектрик или полупроводник, то потери энергии этих электронов незначительны, и коэффициент вторичной эмиссии может быть большим. В металлах из-за больного числа электронов проводимости возбужденные электроны быстро теряют свою энергию, и коэффициент вторичной эмиссии металлов невелик. На рис.7.2. приведена зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии первичных электронов. Вначале σ растет, так как увеличивается число возбуждаемых электронов. Но при большой энергии первичных электронов электроны твёрдого тела возбуждаются слишком глубоко и σ начинает убывать.

Коэффициент вторичной эмиссии растёт при увеличении угла падения вторичных электронов (рис.7.3), так как в этом случае вторичные электроны зарождаются ближе к поверхности твёрдого тела.

Величина максимального значения σ_m зависит от материала мишени. Для металловσ_m близко к единице. Наибольший коэффициент вторичной эмиссии (до 10-15) наблюдается для некоторых окислов (ВеО,MgO и др.), а также сплавов (Ag-Mg,Cu-Mg,Cu-Al,Be-Ni и др.). Значительно превышает единицу значениеσ_m для стекла и некоторых других диэлектриков.