ческого поля. При этом объемный заряд отрицательных частиц у поверхности шлака компенсируется положительными термоионами.

По мере увеличения напряжения, ускоряющего электроны, поле становится таким, что положительные ионы уже не могут эмиттироваться. Компенсация объемного отрицательного заряда уменьшается, а плотность электронного тока снижается. Последующее увеличение плотности термоэлектронного тока возможно лишь при достаточно больших значениях ускоряющего напряжения, что и находит свое отражение на вольт-амперных характеристиках.

Щелочные элементы содержались во всех исследованных шлаках. Особенности же вольт-амперных характеристик, выражающиеся в виде максимумов на начальных участках кривых, обнаружены не во всех случаях. Это обстоятельство может быть объяснено различиями в эмиссионной способности шлаков. Если шлак эмиттирует незначительное количество электронов, то и эффекты усиления электронного тока незначительны, особенно в тех случаях, когда шлак эмиттирует еще и отрицательные ионы.

При исследовании термоэлектронной эмиссии из шлаков наблюдался еще один эффект. Установлено, что при температурах выше 1700 К и напряженности электрического поля Е ^ 500 В/см происходит резкое увеличение электронного тока из шлака, слой которого после расплавления не подвергается длительной выдержке в расплавленном состоянии и имеет достаточно большую толщину (0,2— 0,5 мм) (рис. 17). Особенно быстро растет ток при нагревании шлаков, обладающих повышенной эмиссионной способностью, у которых можно предполагать более высокую электропроводность (например, из-за наличия в шлаке нестехиометри-ческих оксидов титана 14]). В этих случаях по мере повышения Т и Е может происходить лавинообразное увеличение электронного тока со временем при неизменном значении Е.

Такое явление, как правило, наблюдалось при достижении плотностей термоэлектронного тока порядка 102 А/м2 и может быть объяснено тем, что в рассмат-

Рис. 17. Влияние напряженности электрического поля и температуры подложки на вольт-амперные характеристики электронной эмиссии шлаков

/ — шлак серии 1: 2 — шлак серии И

риваемых условиях имеет место так называемый режим поверхностного ПОЛЯ.

Этот режим [94] находится за областью насыщения в электронных лампах с полупроводниковыми катодами. Существование его обусловлено тем, что в поверхностном слое полупроводникового катода при прохождении в нем тока достаточной плотности создается электрическое поле, нарушающее равновесное состояние электронного газа в катоде [94]. В этом случае термоэлектронная способность катода оказывается непостоянной (при данной температуре катода), она возрастает с ростом катодного тока и зависит от электропроводности поверхностного слоя катода.

Уравнение, описывающее неравновесную термоэлектронную эмиссию, имеет вид [93]

где /е — плотность тока по уравнению Ричардсона; о — электропроводность поверхностного слоя полупроводникового катода; Еп — напряженность электрического поля в поверхностном слое катода.

Согласно существующим представлениям [93] основная роль электрического поля Ек в поверхностном слое такого катода заключается в том, что оно разогревает электронный газ, делает температуру его более высокой, чем температура