光電子發射

當物體吸收了光輻射後，物體內也可能產生能量較大的電子，其中一部分將運動到達物體表面，並克服表面勢壘而逸出，成為發射電子。這種現象稱為外光電效應或光電子發射。發射出的電子稱為光電子，光電子所形成的電流稱為光電流。

光電子發射現象是赫茲於1887年在做電磁振盪的研究時首先發現的，但赫茲沒有做進一步的探討。在隨後的十多年中，光電子發射的實驗規律被逐漸確立。到1905年，愛因斯坦證明了光電子的最大動能與光輻射的頻率成線性關係，並提出了定量的理論解釋。以後的大量工作，使光電子發射的理論不斷深入，實用的光電陰極和它的套用也迅速發展。

基本介紹

• 中文名：光電子發射
• 外文名：Photoelectron emission
• 又稱：外光電效應
• 發現人：赫茲
• 發現時間：1887
• 發展深入：愛因斯坦定律的證明

光電子發射的套用

光電子發射是光能轉變為電能，或光信號轉變為電信號的一種形式，在許多電子器件(如光電管、光電倍增管、電視攝象管等)中都要利用這種發射形式。由於不可見光如紅外線、紫外線、X射線等也能引起光電子發射，所以它也被利用來把不可見光轉變為可見光，有時也用於把微弱的光轉變為較強的光。在變像管、亮度增強管等電子器件中，以及在紫外光電子能譜儀、X射線光電子能譜儀等表面分析儀器中，光電子發射都起著重要的作用。

另一方面，在一些並不利用光電效應的電子器件中，有時也會發生人們所不希望的光電子發射現象。如電子高速打到電子管陽極上，會產生X射線，這些X射線照到別的電極上，就會引起這些電極發射光電子，形成所謂的本底電流或噪聲電流。這種現象對靜電計管、電離計管等器件的性能提高形成嚴重的限制。因此，研究光電子發射現象對於電子器件來說具有普遍的重要性。

金屬光電子發射的規律

固體樣品在光作用下發射電子，這些電子通常被加有正電壓的收集極所收集，所收集的電子流與樣品特性、光的性質和電壓有關。

1．斯托列托夫定律

斯托列托夫定律為：當入射光的頻率或頻譜成分不變時，陰極單位時間內發射出的光電子數目或飽和光電流I_f與入射光的強度Φ成正比

2．愛因斯坦定律

愛因斯坦定律為：光電子的最大初動能W_max只與入射光的頻率v成線性關係，而與入射光的強度無關。

半導體光電子發射的物理過程

半導體的光電子發射，有3個主要過程：

(1)光子被吸收，產生電子躍遷。

(2)受激電子向固體一真空界面處運動。

(3)電子越過表面勢壘向真空逸出。

光電子發射探測器

依靠外光電效應製成的光電探測器稱為光電子發射探測器。光電倍增管是典型的光電子發射探測器。其主要優點是靈敏度高，穩定性好，回響速度快和噪聲小；主要缺點是結構複雜，工作電壓高和體積大。它是個電流放大元件，具有很高的電流增益，因而最適合在微弱光信號場合下使用，如在雷射測距、雷達、通信等接收系統中已廣泛使用。