Feldemission

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Sobald das E-Feld an einer Kathodenoberfläche 109 - 1010 V/m ( 0,1 - 1 V/Angström) erreicht, kann man beobachten, dass die Emission sehr stark ansteigt. Der Emissionsanwachs ist unabhängig von der Kathodentemperatur. Die Potenzialbarriere an der Oberfläche der Kathode ist so schmal, dass einige Elektronen die Barriere überwinden können, obwohl sie eigentlich nicht genügend kinetische Energie dazu besitzen. Dieser Effekt ist als Tunneleffekt bekannt und resultiert aus der quantenmechanischen Natur der Elektronen. Die resultierende Elektronenemission wird Feldemission genannt. Die Feldemission wächst exponentiell mit dem angelegten Feld. Aufgrund der bei allen Temperaturen (inklusive Raumtemperatur) möglichen extrem hohen Emissionsdichte, wurden viele Versuche unternommen, Feldemissionskathoden für Mikrowellenröhren zu entwickeln. Leider waren diese Versuche bisher nicht sehr erfolgreich. Der wesentliche Grund hierfür sind die erforderlichen hohen E-Feldstärken. Sie können nur mit nadelförmigen Kathoden erreicht werden. Die emittierten Elektronen aber ionisieren Restgasmoleküle, die aufgrund ihrer positiven Ladung auf die nadelförmige Kathode beschleunigt werden. Durch den Ioneneinschlag wird die Nadelspitze zerstört und somit die Emission geschwächt.