Часть I. Глава 1. Электронные и ионные процессы в газовом разряде

возникает только за счет ударной ионизации газа. Явление взрывной эмиссии нашло применение при разработке приборов, мощность которых за счет тока взрывной эмиссии может достигать 1012 вт.

1.10.4. Фотоэффект на катоде

При облучении катода различными видами лучистой энергии (фотонами) также возможна эмиссия электронов (фотоэффект с катода). В этом случае фотоны с энергией ближнего и дальнего ультрафиолета, падая на поверхность катода, могут вырвать из него электрон. Такие фотоны образуются в газовом разряде при рекомбинации и девозбуждении метастабильных атомов. Эффективность фотоэффекта на катоде зависит от энергии (длины волны) фотона. В табл. 1.6 приведены значения энергии фотонов и соответствующие им длины волн различных видов излучения.

Фотоэмиссия возможна только в том случае, когда длина волны излучения меньше некоторого граничного значения, которому соответствует условие λ ≤1240 / Wв в нм, где Wв – работа выхода в эВ.

Таблица 1.6

Следует отметить, что фотоэлектронная эмиссия играет значительную роль в газовом разряде, о чем будет сказано позже.

1.11. Элементы кинетического уравнения для электронов

Элементарная теория развития ударной ионизации электронами предполагает, что все электроны имеют одинаковые параметры. На самом деле электроны характеризуются разными параметрами (энергией, направлением движения и др.). Эти параметры можно определить с помощью кинетического уравнения [2, 3].

Функция распределения электронов определяется как f ( t,r,υ ),

где t – момент времени, r – положение электронов, υ – его скорость. Значение функции f (t, r,υ)drdυ показывает число электронов в объе-

ме dr = dxdydz , обладающих набором скоростей dυ = dυxdυy dυz . Плотность распределения электронов

о

Данная функция представляет собой сложное интегральнодифференциальное уравнение, решение которого может быть выполнено только при определенных допущениях. Упрощенным решением

27

Часть I. Глава 1. Электронные и ионные процессы в газовом разряде

данной функции является ее разложение по полиномам Лежанда, ограничиваясь первыми двумя членами:

длина свободного пробега λ = соnst и когда число столкновений ν = const . Первое распределение получило название максвелловского, а второе – распределение по Драйвестейну (рис. 1.7).

Считается, что наибольшую вероятность вызвать ударную ионизацию газа имеют быстрые электроны, находящиеся в «хвосте» функции распределения. В этом отношении распределение по Максвеллу более предпочтительно для рассмотрения процесса пробоя. Однако действительное распределение электронов не соответствует ни одному из вышеуказанных [3].

Строгое решение кинетического уравнения выходит за рамки данной книги и рассмотрено в работах [3,6] в связи с разработкой мощных газовых лазеров на СО2 .

28