Experimentelle Bestimmung der Energieverteilung in thermisch ausgelösten Elektronenstrahlen

Zusammenfassung

Durch Berücksichtigung elektronenoptischer Gesichtspunkte gelang es, dieLenardsche Gegenfeldmethode soweit zu verbessern, daß die Vermessung der Energieverteilung thermisch ausgelöster Elektronenstrahlen von 20 bis 60 keV Energie mit einer Genauigkeit bis zu 0,004 eV möglich wurde.

Die erwartetenMaxwell-Verteilungen entstehen nur bei sehr geringen Strahlstromdichten und -stärken. Mit steigenden Werten, besonders der Strahlstromdichte, treten Abweichungen von derMaxwell-Verteilung ein, die quantitativ als anomale Verbreiterung oder als anomale Rechentemperatur erfaßt werden. Die Abhängigkeit dieses Effekts von verschiedenen Parametern wird untersucht und keine unmittelbare Abhängigkeit von Kathodentemperatur, Raumladung an der Kathode und Steuerpotential gefunden. Allein von der Strahlstromdichte und in geringerem Maße von der Strahlstromstärke und wahrscheinlich auch von der Elektronenenergie hängt die Anomalie in der Rechentemperatur unmittelbar ab. Diese Abhängigkeit von der Stromdichte spiegelt sich besonders eindrucksvoll in der Abhängigkeit der Energieverteilung vom Abstand von der Achse des Elektronenstrahls und als Folge der Veränderung der mittleren Elektronendichte durch die Fokussierung mit Elektronenlinsen.

Die Deutung der Entstehung der anomalen Rechentemperatur mußte auf dem Wege der Ausschließung folgender Möglichkeiten vorgenommen werden: Meßfehler, Zusammenstöße mit dem Restgas, Spektrometerwirkungen des Strahlers, Querwiderstände der Kathode, örtliche Austrittsarbeitsdifferenzen. Mit den bisherigen Erfahrungen in Einklang ist dagegen die Annahme, daß die anomale Rechentemperatur bzw. die anomale Verbreiterung der Energieverteilung durch longitudinale, durch denSchrott-Effekt ausgelöste, Raumladungsschwingungen zustande kommt. Auf die Beziehungen zwischen dem Rauschen und der anomalen Rechentemperatur wird in einer weiteren Untersuchung eingegangen werden.

Außer der anomalen Verbreiterung treten auch Verschiebungen der Energieverteilung ein. Sie konnten auf Änderungen der Austrittsarbeit und auf die Ausbildung eines Potentialberges vor der Kathode als Folge der Raumladung und des Steuerpotentials zurückgeführt werden.