Способы и средства получения вакуума

1. Литература

1. Розанов Л.Н. Вакуумная техника. – М.: Высшая школа, 2007.
2. Шимони К. Физическая электроника. – М.: Энергия, 1977.
3. Воробьев М.Д. Полупроводниковая и вакуумная электроника. – М.:
Издательский дом МЭИ, 2005..2010.

2. Способы и средства получения вакуума

3. Вакуум

2 mv2
p n
3 2
Единицы давления: Н/м2 – Паскаль (Па)
мм ртутного столба – мм.рт.ст.
1 мм.рт.ст = 133,3 Па

4. Структурная схема установки для получения высокого вакуума в откачиваемом объеме

5. Пластинчато-роторный форвакуумный насос

6. Пластинчато-статорный форвакуумный насос

7. Схема молекулярной откачки

8. Схема пароструйной откачки

9. Турбомолекулярный насос

10. Вакуумметры

11. Термопарный манометрический преобразователь

12. Термопарный манометрический преобразователь

13. Схема включения ионизационного манометрического преобразователя

14. Ионизационный манометрический преобразователь

15. Охлаждаемые ловушки

16. Система для получения высокого вакуума

17. 1. Способы получения вакуума 2. Методы и приборы для получения вакуума 3. Система для получения высокого вакуума

18. Термоэлектронная эмиссия Термоэлектронные катоды

19. Термоэлектронная эмиссия Контакт металл - вакуум

Металл
Вакуум
1
e2
F
4πε 0 4 x 2
x
A Fdx.
x
0

20. Энергетическая диаграмма контакта металл – вакуум

eφ(x)
Металл
Вакуум
Eв
x
eφ
EF
eφ( x) Fdx.
x
0
e работа выхода электрона из твердого тела

21. Основное уравнение термоэлектронной эмиссии (уравнение Ричардсона)

eφ
jэ A0T exp
kT
2
A0=120,4 А/см2К2 – постоянная Зоммерфельда

22. Энергетическая диаграмма контакта полупроводник - вакуум

eφ(x)
Полупроводник
Вакуум
Eв
Eс
EF
Ev
eφ
x

23. Распределение эмитированных электронов по начальным скоростям

mvx2
m
dnvx jэ
vx exp
dvx
ekT
2kT
dnvx число электронов, выходящих с катода за 1с и имеющих
скорости в диапазоне значений vx vx dvx
dnxv
dvx
vx

24. Вольт-амперная характеристика вакуумного диода при задерживающем электрическом поле между анодом и катодом

I a Se
vx
2e Ua
eU а
vx dnvx I э exp
kT
m
Uа 0

25. Задача1 Рассчитать ток в диоде, у которого плоский эмиттер электронов имеет площадь 0,1 кв.см, температуру 2700 К и напряжение коллектора элект

Задача1
Рассчитать ток в диоде, у которого плоский эмиттер
электронов имеет площадь 0,1 кв.см, температуру
2700 К и напряжение коллектора электронов (анода)
минус 1 В. Работа выхода эмиттера составляет 4,5 эВ.

26. Термоэлектронные катоды из чистых металлов (W)

а)
б)

27. Снижение работы выхода при нанесении пленки чужеродных атомов

eφ
eφ(x)
eφ′(x)
eφ′
l
0
x
e l
Металл
-
+
-
+
-
+
Вакуум

28. Оксидный катод косвенного накала

4
3
2
1
3
1
2

29. Металлопористый катод

2
1

30. Оксидные катоды

31. Металлопористые катоды

32.

Металлопористые катоды

33. 1. Механизм термоэлектронной эмиссии, энергетические диаграммы контактов металл-вакуум, полупроводник – вакуум. 2. Уравнение Ричардсона, п

1. Механизм термоэлектронной эмиссии,
энергетические диаграммы контактов металл-вакуум,
полупроводник – вакуум.
2. Уравнение Ричардсона, последовательность вывода,
работа выхода.
3. Распределение электронов по начальным скоростям
при термоэмиссии, вольт-амперные характеристики при
задерживающем электрическом поле, влияние
температуры.
4. Влияние внешнего электрического поля на
термоэмиссию, нормальный эффект Шоттки.
5. Термоэлектронные катоды из чистых металлов,
эффективные термокатоды. Основные эмииссионные
параметры, виды конструктивного оформления.

34. Автоэлектронная эмиссия Автоэлектронные катоды

35. Энергетическая диаграмма контакта металл-вакуум при больших электрических полях

Eв
eφ(x)
eφ
EF
x
eφ′(x)
Металл
Вакуум
-eεx

36. Прозрачность потенциального барьера

eφ΄(x)
E
x
x1
x2

37. К расчету тока автоэлектронной эмиссии

Концентрация электронов в твердом теле, импульсы которых
заключены в диапазоне px px dpx ; p y p y dp y pz pz dpz
dn px py pz
2
3
h
dpx dp y dpz
px2 p y2 pz2
exp
EF / kT 1
2
m
Число электронов в твердом теле, падающих на 1 см2 эмитирующей
поверхности изнутри твердого тела, и имеющих импульсы в диапазоне
px px dpx ; p y p y dp y pz pz dpz
vx dn px py pz
px 2
m h3
dpx dp y dpz
px2 p y2 pz2
exp
EF / kT 1
2
m

38. Плотность тока автоэлектронной эмиссии

39. Уравнение Фаулера - Нордгейма

lg
jэ
ε2
1/ε

40. Диодная микроячейка с автоэлектронным катодом

41. Матричный автоэлектронный катод

42. Просвечивающий электронный микроскоп

43. 1. Механизм и особенности АЭ эмиссии. 2. АЭ – катоды, конструктивные особенности. Области практического использования АЭ эмиссии.

44. Вторичная электронная эмиссия

45. Вторичная электронная эмиссиия Коэффициент вторичной эмиссии

Iп
I вт
I вт
Iп

46. Механизм возникновения вторичной электронной эмиссии

r

47. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии первичных электронов

48. Зависимость вторичной эмиссии от угла падения первичных электронов

49. Распределение вторичных электронов по энергиям

dn
dE
Ep
E

50. Зависимость вторичной эмиссии от рельефа поверхности

51. Подавление влияния вторичной эмиссии в электровакуумных приборах

Ip
Ip
Is
Is
а)
б)

52. Электронный умножитель

53. Вторичная эмиссия полупроводников с различными соотношениями энергии электронного сродства и ширины запрещенной зоны

Eв
а)
Eс
χ
ΔEg
Ev
Eв
б)
Eс
Ev
χ
ΔEg

54. 1. Вторичная электронная эмиссия. Механизм возникновения. Зависимость от энергии, угла падения первичных электронов и рельефа поверхности.

2. Влияние вторичной электронной эмиссии на
работу ЭВП. Способы подавления и усиления
вторичной электронной эмиссии.

55. Фотоэлектронная эмиссия

56. Оптический диапазон электромагнитного излучения

Оптический диапазон электромагнитного излучения = 10-9 10-3 м
Диапазон излучения, воспринимаемый глазом = 380 780 нм
Ультрафиолетовый диапазон − 380 нм
Инфракрасный диапазон − > 780 нм
3 10 м / c
E =h
8

57. Фотоэлектронная эмиссия

мощность монохроматического излучения
с частотой ν и длиной волны λ, падающего на поверхность
(лучистый поток)
число фотонов, падающих на поверхность за 1 с
Y
n
N
квантовый выход фотоэлектронной эмиссии
ток фотоэлектронной эмиссии
закон Столетова

58. Фотоэлектронная работа выхода Закон Эйнштейна

«Красная граница» фотоэффекта:

59. Задача 2. Определить максимальное значение работы выхода металлического эмиттера фотоэлектронов, у которого может наблюдаться фотоэффект

в видимой части
оптического диапазона

60. Задача 3 Определить, каким должно быть напряжение анода в диоде с металлическим фотоэмиттером, чтобы анодный ток был равен нулю. На эмиттер

Задача 3
Определить, каким должно быть напряжение
анода в диоде с металлическим
фотоэмиттером, чтобы анодный ток был
равен нулю. На эмиттер падает излучение с
длиной волны 200 нм, работа выхода
эмиттера равна 3,5 эВ.

61. Фотоэлектронная и термоэлектронная работа выхода полупроводников

“n”
Eв
“i”
“p”
eφ
EF
eφ
eφф
eφф
eφ
eφф
EF
EF
Ev
а)
б)
в)

62. Фотоэлектронные катоды

Фотокатод
Оболочка ЭВП
Подложка
Фотокатод
F
Iф
а)
F
Iф
б)

63. Cs2Te, MgF2, RbTe Cs3Sb 30 – 100 мкА/лм (40 – 80 мА/Вт) макс Ag0 - Cs

64. 1.Фотоэлектронная эмиссия из металлов и полупроводников. Основные законы, фотоэлектронная работа выхода. 2. Фотоэлектронные катоды, основн

1.Фотоэлектронная эмиссия из металлов и
полупроводников. Основные законы,
фотоэлектронная работа выхода.
2. Фотоэлектронные катоды, основные
параметры, спектральная характеристика.
Области использования