Электронная эмиссия

Известно, что в природе все предметы (тела) состоят из очень мелких частиц - атомов. Каждый атом состоит из ядра, имеющего положительный заряд и электронов, которые вращаются вокруг атома и имеют отрицательный заряд. Электроны расположены на разных расстояниях от ядра. Те, что близко к ядру имеют с ним сильную связь, сильно притягиваются к нему. Те, что дальше, имеют уже меньшую силу притяжения. А есть электроны, которые расположены от ядра на таком расстоянии, что связаны с ним очень слабыми силами электростатического взаимодействия. Поэтому, это наиболее подвижные электроны, они могут перемещаться внутри объёма тела и называются свободными электронами.

Свободные электроны, в определённых условиях, способны покидать объёмы тела. Для этого им надо сообщить как-либо дополнительную энергию и тогда они преодолеют оставшиеся силы притяжения к ядру и вырвутся в окружающее пространство. Излучение электронов с поверхности тела в окружающее пространство под воздействием внешней энергии называется электронной эмиссией.

В зависимости от того, каким способом электронам сообщается дополнительная энергия, различают разные виды электронной эмиссии: термоэлектронная, фотоэлектронная, электростатическая, вторичная.

Катод радиолампы

Термоэлектронная эмиссия, возникающая обычно при нагревании тела, - наиболее используемая в электровакуумной технике. Устройство, которое использует термоэлектронную эмиссию, называется радиолампой. Она имеет несколько электродов. Один из них, который служит для излучения электронов в процессе его нагревания, называется катод.

На заре радиоламп катоды делали из вольфрамовой проволоки и подключали к гальваническим элементам для нагрева. Но они обладали очень низкой эффективностью. Поэтому для её увеличения их начали покрывать специальным металлом - торием. А в последствии катоды радиоламп стали покрывать тонким слоем окислов щелочноземельных металлов - кальция, бария, стронция и др.

Когда катоды радиоламп, сделанные из тонкой проволоки, стали нагревать от переменного тока (вместо постоянного, от гальванических элементов),  то оказалось, что такие катоды успевали остывать в интервалах между импульсами тока, т.к. такая проволока обладала очень низкой тепловой инерцией. В результате электронная эмиссия происходила также импульсами. Если на такой радиолампе сконструировать звуковой усилитель, то на его выходе будет слышен фон переменного тока. Для подогрева переменным током разработали специальные лампы со специальным подогревателем, который нагревал катод. Такие лампы называются "с подогревным катодом".

Такой подогревный катод изготавливается в виде цилиндра из металла, на которую снаружи наносится слой окислов щёлочноземельных металлов. Проводник, свёрнутый в спираль и вставленный внутрь цилиндра выполняет роль подогревателя. Электроток подаётся на этот проводник, который изолирован от катода, и нагревает его. От него нагревается цилиндр и, соответственно, слой металла, нанесённый на его внешнюю часть. В следствие чего из этого слоя начинают излучаться электроны. Такие катоды называются "с косвенным подогревом".