Glühemission

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Die Glühemission oder auch Edison-Richardson-Effekt beschreibt das Austreten von Elektronen aus einer beheizten negativ geladenen Elektrode (Glühkathode). Dieser Effekt wird z.B. in Röntgenröhren und Linearbeschleunigern genutzt um initial Elektronen zu erzeugen. An einem beheizbaren Glühdraht (Filament), der in der Regel aus dem hitzebeständigen Wolfram besteht, wird eine negative Spannung angelegt und das Material aufgeheizt. Oftmals sind die Kathodenmaterialien dotiert (z.B. mit Rhenium oder Thorium), um die Austrittsarbeit zu reduzieren bzw. erforderliche Temperatur zu senken und die Emissionsrate zu erhöhen.

Die Stromdichte J wird von der Richardson-Gleichung beschrieben:

J = A \cdot T^2 \exp(- \frac{W_\text{e}}{k_\text{B}\cdot T})

mit

  • A = Richardson-Konstante
  • T = Absolute Temperatur
  • W_\text{e} = Austrittsarbeit für Elektronen
  • k_\text{B} = Boltzmann-Konstante

Typische Werte für Austrittsarbeiten liegen zwischen 1 – 6 eV.

Elektronenkanone (electron gun) Zoom
Elektronenkanone (electron gun) eines ELEKTA-Linearbeschleunigers (vergrößert).