Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիա

Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիա, Ռիչարդսոնի էֆեկտ, էլեկտրոնների առաքումը պինդ մարմիններից (հազվադեպ՝ հեղուկներից) տաքացման (էլեկտրոնների ջերմային գրգռման) դեպքում։ Առաջինը հետազոտել է Օուեն Ռիչարդսոնը 1900-1901 թվականներին։ Այս երևույթը լայնորեն կիրառվում է էլեկտրավակուումային սարքերում, որտեղ որպես ազատ էլեկտրոնների աղբյուր հիմնականում օգտագործվում են մետաղական կամ մետաղակիսահաղորդչային նյութերից պատրաստված կաթոդներ։


== Ռիչարդսոնի էֆեկտ ==
Մարմնի (էմիտերի) սահմաններից դուրս գալու համար էլեկտրոնները պետք է հաղթահարեն պոտենցիալ արգելքը։ Արգելքի հաղթահարման համար անհրաժեշտ էներգիա ունեցող էլեկտրոնների թիվն աճում է մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, և ջերմաէլեկտրոնային էմիսիայի երևույթն ավելի ինտենսիվ է դաոնում։ Քվանտային տեսության համաձայն, էներգիայի բաշխումը մետաղի ներսի ազատ էլեկտրոնների միջև ունի վիճակագրական բնույթ և նկարագրվում է Ֆերմի-Դիրակի բաշխման ֆունկցիայով, որի հիման վրա կառուցված կորերը՝ էլեկտրոնների բաշխումը ըստ էներգետիկ մակարդակների, տարբեր ջերմաստիճանների դեպքում բերված են նկար 1-ում։ Գծագրում 
  
    
      
        d
        n
      
    
    {\displaystyle dn}
  -ը մետաղի 1 սմ3-ում պարունակվող այն էլեկտրոնների թիվն է, որոնց էներգիան T բացարձակ ջերմաստիճանի դեպքում ընկած է W-ից մինչև W+dW տիրույթում, WF-ը Ֆերմիի մակարդակն է՝ էլեկտրոնների ամենամեծ էներգիան T=0 դեպքում։ Մետաղի ջերմաստիճանը բարձրացնելիս WF-ին հավասար և դրանից փոքր էներգիա ունեցող էլեկտրոնների թիվը պակասում է, միաժամանակ որոշ թվով էլեկտրոնների էներգիան աճում է՝ գերազանցելով WF-ը։ Ընդ որում, որքան մեծ է էներգիան, այնքան քիչ թվով էլեկտրոններ ունեն այդպիսի էներգիա, և որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան ավելի մեծ քանակությամբ էլեկտրոնների էներգիան է սկսում աճել։ Ցածր ջերմաստիճաններում Էլեկտրոնային էմիսիա տեղի չի ունենում հիմնականում երկու պատճառով. նախ՝ մարմնի արտաքին մակերևույթի մոտ, դուրս եկած էլեկտրոնների վրա ազդում է իրենց ստեղծած էլեկտրոնային ամպի և մարմնի դրական լիցքավորված մակերևույթի միջև առաջացած կրկնակի էլեկտրական շերտի արգելակող դաշտը և, երկրորդ՝ մարմնի արտաքին մակերևույթին մոտեցած էլեկտրոնների և բյուրեղացանցի հանգույցներում գտնվող դրական իոնների միջև առաջանում է ձգողության ուժ, որը նույնպես խանգարում է էմիսիային։ Այդ ուժերը հաղթահարելու և մարմնի սահմաններից հեռանալու համար անհրաժեշտ է W0 լրացուցիչ էներգիա (տես ելքի աշխատանք), այսինքն՝ էլեկտրոնի լրիվ էներգիան պետք է հավասար լինի

  
    
      
        
          W
          
            l
          
        
        =
        
          W
          
            F
          
        
        +
        
          W
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle W_{l}=W_{F}+W_{0}}
  ,որով և որոշվում է մարմնի տաքացման անհրաժեշտ ջերմաստիճանը։ Մարմնի ջերմաստիճանը T2-ի հասցնելիս, զգալի թվով էլեկտրոններ ձեռք են բերում Wl-ից մեծ էներգիա, և այդ էլեկտրոններն էլ հենց ստեղծում են Էմիսիոն հոսանք։
E ≥ 106-107 Վ/սմ լարվածությամբ արտաքին էլեկտրական դաշտերում ջերմաէլեկտրոնային էմիսիային ավելանում է թունելային էմիսիան, և այն վերածվում է ջերմաավտոէլեկտրոնային  էմիսիայի։
Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիայի հոսանքի խտությունը (je) մետաղական կաթոդների համար որոշվում է Ռիչարդսոն-Դեշմանի բանաձևով.

  
    
      
        
          j
          
            e
          
        
        =
        A
        
          T
          
            2
          
        
        
          e
          
            
              
                W
                
                  0
                
              
              
                k
                T
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle j_{e}=AT^{2}e^{\frac {W_{0}}{kT}}}
  ,որտեղ A-ն մետաղի տեսակից և քիմիական մաքրությունից կախված հաստատուն գործակից է, k-ն՝ Բոլցմանի հաստատունը։ Նկ. 2-ում բերված է վոլֆրամային կաթոդի (W0=4,52 էՎ, A~60 ա/սմ2·աստ2) էմիսիոն տեսական բնութագիծը։


== Տես նաև ==
Ռիչարդսոնի բանաձև


== Գրականություն ==
Добрецов Л․ Н, Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М, 1966.
Фоменко В․ С․, Эмиссионные свойства материалов, Киев, 1970․