Кулоновская дезынтеграция слабых электронных потоков и фотоотсчеты

Обсуждается образование электронных сгустков в межэлектродном пространстве вакуумных детекторов оптического излучения, в результате которого во внешней цепи детектора возбуждаются всплески тока, интерпретируемые обычно как фотоотсчеты. Показано, что традиционная теория фотоотсчетов непоследовательна и, в частности, что в ней нарушается причинность. Посредством расчетов на базе вариационного метода показано, что распределенное электронное облако неустойчиво при низкой плотности по отношению к кулоновским силам и распадается на сгустки. При движении в межэлектродном пространстве электронные сгустки испытывают обострение, которое проще всего может быть понято на основе теории катастроф. В электронном потоке могут реализовываться пространственные (каустики) и временные (обгоны) катастрофы. Посредством численного моделирования рассмотрены сферический и линейный разлеты электронных сгустков под действием кулоновских сил и установлено формирование острых максимумов электронной плотности, напоминающих по своим свойствам точечноподобные частицы, способные при пролете в межэлектродном пространстве наводить всплески тока во внешней цепи детектора — фотоотсчеты. Отмечены обстоятельства, приводящие к повышенной вероятности образования одноэлектронных сгустков. В целом изложенное позволяет понять природу дискретности фотоотсчетов при возбуждении фотокатода плавным, высококогерентным цугом лазерного излучения.