В целом, конечно, металлическая проволока электрически нейтральна, как и плазма, но в ней также имеется огромное количество свободных электрических заряженных частиц. Правда, в плазме такими частицами являются и тяжелые ионы, и легкие электроны; и те и другие движутся свободно, хаотически, во всех направлениях со скоростью тем большей, чем выше температура плазмы, В металле так способны передвигаться лишь электроны, ионы же лишь колеблются относительно некоторого фиксированного положения в кристаллической решетке. Поэтому металлический проводник можно представить себе в виде некоего «электронного газа», омывающего слегка вибрирующую кристаллическую решетку, служащую как бы костяком, скелетом металла. Такой электронный газ состоит из внешних электронов, срывающихся с электронной оболочки каждого атома, превращая его, таким образом, в ион, и является как бы общей, коллективной «собственностью» всех атомов в металле.
Свободные электроны в обычном состоянии располагаются у самой поверхности проволоки. Что заставляет эти свободные частицы «забыть» о своей свободе двигаться хаотически во всех направлениях, как это происходит с молекулами таза, и сконцентрироваться в верхнем слое металла?
Причиной этому являются хорошо известные из школьного курса физики так называемые электростатические, или ку лоно вы силы. Между электрическими зарядами возникают силы взаимодействия — одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются друг к другу.
|
Затем, очевидно, нужно добиться того, чтобы все атомы паров цезия обязательно столкнулись, по меньшей мере один раз, с поверхностью вольфрама. Ни один атом не должен ускользнуть от этого, ибо он приведет к снижению коэффициента ионизации, т. е. доли ионизованных атомов в их общем числе, и, следовательно, к ухудшению работы источника, его утяжелению и др.
Материал ионизующей поверхности должен обладать высокой температурой плавления. Этому требованию вполне отвечают вольфрам (температура плавления 3370° С), рений (3167° С), углерод (3550° С). Вот почему наиболее часто предполагается применение именно этих веществ, в особенности вольфрама.