Техника - молодёжи 1951-03, страница 7

Энергия света, которую электроны могут поглощать только определенными порциями — квантами, может повысить энергию электрона настолько, что он сможет перескочить через этот барьер. Величина кванта света зависит от длины волны света; она тем больше, чем короче длина волны. Высоты потенциальных барьеров, или, иначе, количества энергии, которые нужно сообщить электронам, для того чтобы они покинули поверхность катода, различны для разных металлов. Таким образом, фотоэффект при освещении поверхности металла будет возникать только в том случае, когда энергия кванта равна или больше той энергии, которая нужна электрону для преодоления потенциального барьера.

Максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще возникает, называется пороговой волной. Для большинства металлов порог этот лежит в невидимой, ультрафиолетовой части спектра. Однако есть металлы, которые, наоборот, реагируют лучше всего на желтые, синие или красные лучи видимой части спектра. Самым низким потенциальным барьером обладает щелочной металл — цезий. Однако в течение долгого времени изготовить катод фотоэлемента из цезия не удавалось. Цезий уже при комнатной температуре

■ -1- 'ijfi^

чТ/ hhrtv

v ь/ Г» VIлг I

Электронный умножитель. Так как отношение «выбитых;- из пластинки электронов к «выбивающим» больше единицы, после каждой пластинки фототок усиливается.

становится жидким. Практически применить его в таком виде невозможно.

В настоящее время это затруднение удалось преодолеть.

Для изготовления фотокатода, основой которого был бы цезий, так называемого кислородно-цезиевого катода, берут серебряную пластинку и окисляют ее в кислороде. Затем ее обрабатывают парами цезия и сверху eitfe напыляют тонкую пленку серебра, которая при прогревании собирается в крошечные шарики, не заслоняющие от света обработанную цезием поверхность.

В этом многослойном катоде молекулы цезия удерживаются силами сорбции, то-есть силами, аналогичными тем, которые удерживают на поверхности активированного угля в противогазе частицы отравляющих паров и газов.

Такой фотокатод действует даже лучше, чем действовал бы фотокатод из чистого цезия: сорбированный атом цезия легче отдает электрон, связи электрона с атомом ослаблены силами сорбции.

Если для фотоионизации свободного атома цезия нужен фиолетовый свет (с длиной волны 300 Ш|л), то сорбированный цезий фотоионизируется красным и даже инфракрасным светом (с длиной волны до 1 500 ш |х).

Кроме кислородно-цезиевого катода, в фотоэлементах широкое применение получил сурьмяно-цезиевый катод. Этот катод представляет собой пленку сурьмы, обработанную парами цезия.

В настоящее время нашей промышленностью выпускаются фотоэлементы с сурьмяно-цезиевыми и кисло-родно-цезиевыми катодами.

Прямо использовать электрический ток, возникающий при освещении катода, для каких-нибудь практических целей все-таки трудно: он слишком мал.

Встает вопрос: как усилить эти слабые токи?

Газонаполненный фотоэлемент. Вылетающие из катода электроны отрывают от молекул газа новые электроны. Ионы газа, ударяясь о катод, также выбивают дополнительные электроны. Все это увеличивает фототок.

ЭЛЕКТРОННЫЕ УМНОЖИТЕЛИ

До недавнего времени прибегали чаще всего к такому способу усиления фототока. Электрический ток, возникающий в фотоэлементе, направляли в усилитель с радиолампами. При этом добивались усиления фототока в десятки миллионов раз. Но такие устройства зачастую капризны и вообще сложны.

Советский ученый Л. А. Кубецкий нашел необычайно простой способ усиления фототока без помощи радиоламп.

Идея прибора Кубецкого, названного им «вторично-электронной трубкой», такова.

Известно, что если «бомбардировать» металлические пластинки потоком достаточно быстрых электронов, то они будут вырывать из поверхности пластинок новые, так называемые вторичные электроны. Количество этих вылетевших электронов может быть больше того, которым «бомбардировали» пластинки.

Это явление вторичной электронной эмиссии (то-есть испускания) и используется в трубке КуОецкого. В трубке располагаются одна за другой 11 пластинок, покрытых веществом, которое дает большую вторично-электронную эмиссию.

Между каждой парой таких пластинок «вторичных катодов» включены батареи. Благодаря этому электроны летят с катода на первую пластинку, с первой — на вторую и т. д.

Представьте, что из катода такой трубки под действием света вырвался один электрон и, попав на первую пластинку, выбил из нее благодаря приобретенной скорости два новых, вторичных электрона. Они летят ко второй пластинке. Ударившись о ее поверхность, они выбьют уже четыре электрона.

Можно рассчитать, что после одиннадцати пластинок окончательный ток будет примерно в две тысячи раз

Внутренний фотоэффект. Здесь электроны, выбитые фотонами ив атомов, не уходят за границу металла, а увеличивают собой количество свободных электронов и тем самым проводимость пластинки.

7