6-mavzu. Avtoelektron proyektor. Avtoelektron emissiya mexanizmi. Avtoelektron emissiya yordamida o’rganish metodlari. Avtoelektron emissiya qo’llanilgan asboblar

4-mavzu. Avtoelektron proyektor. Avtoelektron emissiya mexanizmi. Avtoelektron emissiya yordamida o’rganish metodlari. Avtoelektron emissiya qo’llanilgan asboblar.

Avtoelektron emissiya (AEE) o’tkazgich sirtida tashqi yuqori kuchlanganlikli elektr maydoni (E = 107 V·sm-1) borligida yuzaga keladi.
Bunday sharoitdagi elektronlar emissiyasi qattiq jism elektronlarining sirt-vakuum chegarasidagi potensial to’siqni tunnellanib o’tishi natijasida yuzaga keladi va energiya sarfi bilan amalga oshadigan boshqa tur elektron emissiyalariga nisbatan bunda emissiya energiya sarfisiz amalga oshadi.
Agar elektron tashqi elektr maydonida E joylashgan bo’lsa, unga yana bitta kuch eE ta’sir qiladi. Qandaydir a masofada bu ikkita kuch bir biriga tenglashadi:
Bundan
(1)
Kulon tortishuv sohasidan elektronni to’liq ketgazish uchun, unga a masofani bosib o’tish uchun yetarli bo’lgan energiya, hamda uni chesksizlikga siljitish uchun kerak bo’ladigan qandaydir qo’shimcha energiya berish kerak. Shunday qilib elektron quyidagicha energiya olishi kerak:
To’liq energiyaga elektr maydoni qo’shgan ulushi (2) ifoda bilan beriladi. (2)dagi a ning o’rniga (1) ni qo’yamiz. Unda elektr maydoni hisobiga elektron oladigan qo’shimcha energiya
(2)
Bu qo’shimcha energiya chiqish ishini quyidagi kattalikga pasaytiradi
Tashqi maydon potensial to’siqqa ikki yoqlama ta’sir ko’rsatadi: birinchidan uning balandligini pasaytirib, bu bilan chiqish ishini kamaytiradi (Shottki effekti), ikkinchidan to’siq shaklini o’zgartirib uning shaffofligini oshiradi. AEE tok zichligi j o’tkazgich ichidan to’siqqa kelayotgan ne elektronlar oqimi zichligining bir qismi bo’lib, to’siqning shaffofligi D bilan aniqlanadi:
bu yerda α- o’tkazgich sirtiga normal bo’lgan elektron impulsi komponentasi bilan bog’langan energiyasining ulushi; E- sirtdagi elektr maydon kuchlanganligi.
Keltirilgan formuladan, AEE tok zichligi o’tkazgichdagi elektronlar konsentrasiyasiga va ularning energiya bo’yicha taqsimotiga, hamda shaffoflikni belgilaydigan potensial to’siqning balandligi va shakliga bog’liqligi kelib chiqadi.
T= 0 K da, metall sirti oldida elektronni potensial energiyasining o’zgarishi.
Avtoelektron emissiyaning to’yinish toki quyidagicha baholanishi mumkin.
AEE intensivligini va uning energiya spektrini o’lchash orqali metall yoki yarimo’tkazgich sirtining elektron strukturasi aniqlanadi. Sirt diagnostikasi uchun quyidagi metodlar keng rivojlangan: avtoelektron chiqish ishi metodi;
avtoelektron spektroskopiya;
avtoelektron mikroskopiya.
Avtoelektron chiqish ishi metodida chiqish ishi φ ning qiymati emitter sirtida kuchli elektr maydoni hosil qilinganda, yuzaga keladigan tok orqali aniqlanadi. Fauler-Nordgeym nazariyasiga asosan, Shottki effektini hisobga olgan holda, emission tok zichligi quyidagi formuladan aniqlanadi:
bu yerda-Nordgeymning jadvallashtirilgan elliptik funksiyasi; x=3,62·10-4E1/2/φ.
Tenglamadagi chiqish ishi moddaning yagona doimiysidir. U lg(j/E2) ning 1/E bog’lanishidagi

ifoda bilan aniqlanadigan og’ish burchagidan topiladi.
Bu yerda funksiya jadvallashtirilgan.
Amaliyotda o’lchanadigan parametrlar bo’lib, qo’yilgan kuchlanish va kollektordagi tok hisoblanadi. Bu miqdorlar mos ravishda maydon kuchlanganligi bilan U=βE va tok zichligi bilan i=sj bog’langan, bu yerda β- maydon faktori, s-emitter yuzasi. Real o’lchash lg(i/U2) ning 1/U ga bog’liqlik egriligini beradi va uning og’ishi
ga teng,
chunki β va s, U ga bog’liq emas. Ushbu holda φ ni aniqlash, maydon faktori β ni baholash imkoniga bog’liq bo’ladi.
Avtoelektron mikroskopning prinsipi shundan iboratki, agar ingichka tig’dan emissiyalanayotgan elektronlar oqimi yo’liga fluoressensiyalovchi ekran (anod) o’rnatilsa, tig’ cho’qqisining proyeksiyasi ekranda juda kattalashtirilgan tarzda aks etadi.
Avtoelektron mikroskopning boshqa mikroskoplardan farqi shundaki, unda fokuslovchi linzalar yo’q.
Tig’ sirtidan emissiyalanayotgan elektronlar deyarli radial tarzda tarqaladi, shuning uchun, bunday mikroskop-proyektorlarning kattalashtirishi, tig’dan ekrangacha bo’lgan masofaning tig’ cho’qqisi radiusiga nisbatiga teng.
Aniqlashtirilsa, elektronlar trayektoriyasiga tig’ asosi va u mahkamlangan elektrodlar ham ta’sir qiladi. Shu sababli elektronlar trayektoriyasi to’liq radial emas, ya’ni elektronlar qandaydir qiya parabola bo’yicha harakatlanadi, ekrandagi proyeksiya esa bir oz qisilgan bo’ladi.
Bu holatni hisobga olgan holda, kattalashtirish oddiy formula orqali ifodalanadi:
bu yerda: γ - siqilish koeffisiyenti (1,5<γ <2);
R - anod-katod orasidagi masofa, r - emitter tig’i radiusi.
Tig’ning radiusi mikrometrning o’n yoki yuz ulushi tartibida, R - masofa esa 3-10 sm tartibida bo’lishi mumkinligi sababli, bunday qurilmaning kattalashtirishi juda yuqori va 105 ÷ 106 martagacha yetishi mumkin.
Avtoelektron mikroskopiya.
Avtoelektron mikroskopiya (AEM) toza monokristall emitterning turli qirralaridagi chiqish ishi taqsimotini sifatiy tasvirini olishga va qizdirish, begona atomlarni changlash yoki gazlar adsorbsiyasi va boshqa ta’sirlar natijasida chiqish ishining qiymati o’zgarishini o’rganishga imkon beradi.