npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922050529npe-180Research ArticleУскорители заряженных частиц для ядерных технологийCharged Particles Accelerators for Nuclear TechnologiesДиффузионная модель для описания релаксационного процесса в обедненном электронами полупроводниковом слое фотокатодаA Diffusion Model for Describing Relaxation Process in the Semiconductor Electron Depleted Layer of a PhotocathodeВладимировМ. В.VladimirovM. V.

Москва, 115409

Moscow, 115409

MVVladimirov@mephi.ruПолозовС. М.PolozovS. M.

Москва, 115409

Moscow, 115409

РащиковВ. И.RashchikovV. I.

Москва, 115409

Moscow, 115409

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202331122023144389393Copyright © Владимиров М.В., Полозов С.М., Ращиков В.И., 20232023Владимиров М.В., Полозов С.М., Ращиков В.И.Vladimirov M.V., Polozov S.M., Rashchikov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/180

В рамках построения модели фотоэмиссии пикосекундных электронных сгустков в присутствии сильного электромагнитного поля разработана диффузионная модель, позволяющая описывать заполнение электронами металлической подложки предварительно обедненного полупроводникового слоя фотокатода. С учетом и без учета внешнего электрического поля получены аналитические зависимости распределения концентрации электронов в полупроводниковом слое, а также временные зависимости заряда полупроводникового слоя. Показана принципиальная возможность определения времени релаксации – времени, за которое заряд полупроводникового слоя уменьшится до заданного уровня, – что является очередным шагом развития модели фотоэмиссии.

To improve photoemission simulation model of picosecond electron bunches in a strong electromagnetic field, a diffusion model has been developed to describe the filling of a pre-depleted semiconductor layer of a photocathode with electrons from a metal substrate. With and without taking into account the external electric field, the analytical dependences of the distribution of the electron concentration in the semiconductor layer, as well as the time dependences of the charge of the semiconductor layer, are obtained. It is shown that it is possible in principle to determine the relaxation time, i.e., the time it takes for the charge of the semiconductor layer to decrease to a given level, which is the next step in the development of the photoemission model.

фотокатодэлектронные фотоинжекторыдиффузиязадача конвекции–диффузииphotocathodeelectron photoinjectorsdiffusionconvection-diffusion problemdrift-diffusion problemРабота выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-29-12036.ReferencesTeichert J. et al. Report on Photocathodes. CARE Report-05-028-PHIN. 2004. Geneva: CERN.Teichert J. et al. Report on Photocathodes. CARE Report-05-028-PHIN. 2004. Geneva: CERN.Hernandez-Garcia C., O Shea P.G., Stutzman M.L. // Phys. Today. 2008. V. 61 (2). P. 44−49.Hernandez-Garcia C., O Shea P.G., Stutzman M.L. // Phys. Today. 2008. V. 61 (2). P. 44−49.Polozov S.M., Rashchikov V.I., Krasilnikov M.I. // Proc. 12th Int. Particle Accelerator Conf. (IPAC’21). P. 2829–2832. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2021-WEPAB101Polozov S.M., Rashchikov V.I., Krasilnikov M.I. // Proc. 12th Int. Particle Accelerator Conf. (IPAC’21). P. 2829–2832. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2021-WEPAB101Красильников М., Полозов С.М., Ращиков В.И. // Ядерная физика и инжиниринг. 2022. Т. 13 (1). С.73−78 [Krasilnikov M., Polozov S.M., Rashchikov V.I. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84 (11). P. 1881–1885].Красильников М., Полозов С.М., Ращиков В.И. // Ядерная физика и инжиниринг. 2022. Т. 13 (1). С.73−78 [Krasilnikov M., Polozov S.M., Rashchikov V.I. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84 (11). P. 1881–1885].Kumar A., Jaiswal D.K., Kumar N. // Science (Washington, DC, U. S.). 2009. V. 118 (5). P. 539–549.Kumar A., Jaiswal D.K., Kumar N. // Science (Washington, DC, U. S.). 2009. V. 118 (5). P. 539–549.Golz W.J., Dorroh J.R. // Appl. Math. Lett. 2001. V. 14 (8). P. 983–988.Golz W.J., Dorroh J.R. // Appl. Math. Lett. 2001. V. 14 (8). P. 983–988.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.