1.2 Экзоэлектронная эмиссия.

Экзоэлектронная эмиссия состоит в испускании электронов поверхностями тел после воздействия на эти поверхности механической обработкой, газовым разрядом, облучением ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, окисления, адсорбции и т. д. В ряде случаев эмиссия экзоэлектронов затухает весьма медленно – в течение многих часов и даже суток – и поэтому по аналогии с послесвечением при люминесценции это явление называется "послеэмиссией". Термин "экзоэлектронная эмиссия" появился в работах первооткрывателя этого вида эмиссии Крамера, который считал, что эмиссия с нарушенных металлических поверхностей происходит за счёт энергии, выделяющейся при экзотермических процессах, возникающих при выравнивании этих нарушений (т. е. реакций, идущих с выделением тепла).

Величина тока экзоэмиссии обычно очень мала: потоки экзоэлектронов в обычных условиях не превышают 10² – 10³ элек. (что соответствует плотности интегрального тока j = 10^-17 ÷ 10^-16 А/см²), и для её измерения применяют специальные приборы (счётчики отдельных электронов). Со временем эмиссия быстро падает.

Число испускаемых экзоэлектронов зависит от способа обработки поверхности (скобление, полировка, пластическая деформация и т. п.), глубины нарушенного слоя, скорости съёма материала. Экзоэлектронную эмиссию можно наблюдать и при фазовых превращениях вещества – плавлении и кристаллизации. Эмиссию экзоэлектронов можно стимулировать (т. е. вызвать) подогревая образец или облучая его светом. В первом случае говорят о термостимулированной, а во втором – о фотостимулированной экзоэлектронной эмиссии.

Исследования показали, что испускание экзоэлектронов можно связать с релаксационными процессами на реальной поверхности твёрдого тела, покрытой различными адсорбированными или оксидными плёнками. Обычно источниками электронов при экзоэлектронной эмиссии являются поверхностные уровни энергии электронов, уровни примесей, ловушки электронов, центры окраски. Распад таких возбуждённых центров приводит к эмиссии электронов.

Механически напряжённое состояние катода, вызывающее экзоэмиссию, может возникнуть при пластической деформации поверхностного слоя катода в месте привязки искрового канала, либо в результате плавления металла при эрозии и последующего застывания. Ввиду малости потока экзоэлектронов их роль в распределении статических напряжений пробоя по величине напряжения может сказаться лишь при длительностях пробного импульса напряжения не менее единиц миллисекунд и при малых длительностях пауз между двумя последовательными измерениями (из-за быстрого спада экзоэмиссии). Цикл измерений, определяемый временем спада послеразрядного экзоэлектронного тока с катода до фонового значения, составляет для экзоэмиссии от 10 до 10⁴ секунд.

Реально экзоэмиссия может проявляться лишь при низких напряжённостях электрического поля у катода Е < 10⁴ В/см; при более высоких напряжённостях поля основную роль начинают играть другие механизмы поступления электронов в межэлектродный зазор.