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素粒子物理学では、二次放出とは、十分なエネルギーを持つ一次入射粒子が、表面に衝突したり、何らかの物質を通過したりする際に、二次粒子の放出を誘発する現象です。この用語は、真空管内の電子やイオンなどの荷電粒子が金属表面に衝突した際に放出される電子を指すことが多く、これらは二次電子と呼ばれます。[ 1 ]この場合、入射粒子1個あたりに放出される二次電子の数は、二次放出収率と呼ばれます。二次粒子がイオンの場合、その効果は二次イオン放出と呼ばれます。二次電子放出は、光電子増倍管やイメージインテンシファイア管で、光電子放出によって生成される少数の光電子を増幅し、管の感度を高めるために利用されます。また、電子真空管では、陰極からの電子が陽極に衝突する際に望ましくない副作用として発生し、寄生発振を引き起こす可能性があります。
一般的に使用される二次発光材料には、
光電子増倍管では、[ 2 ]光電陰極から 1 個以上の電子が放出され、研磨された金属電極 (ダイノードと呼ばれる) に向かって加速されます。電子は電極表面に十分なエネルギーで衝突し、二次放出によって多数の電子を放出します。これらの新しい電子は別のダイノードに向かって加速され、このプロセスが数回繰り返され、全体として通常 100 万程度のゲイン (「電子増倍」) が得られ、最後のダイノードで電子的に検出可能な電流パルスが生成されます。
同様の電子増倍管は、電子やイオンなどの高速粒子の検出にも使用できる。
1930年代には、電子ビームをダイノードに当てて反射させて陽極に送り込むことで、意図的に電子ビームを「折り返す」特殊な増幅管が開発されました。これにより、管のサイズが一定の場合、プレートとグリッド間の距離が大きくなり、管の相互コンダクタンスが増加し、雑音指数が低減されました。このような「軌道ビーム六極管」の代表例は、1939年に発表されたRCA 1630です。このような管では電子電流が大きいため、ダイノード表面が急速に損傷し、従来の管に比べて寿命が非常に短くなる傾向がありました。[ 3 ]
最初のランダムアクセスコンピュータメモリは、二次電子放出を利用して管面にビットを記憶するウィリアムズ管と呼ばれるタイプの陰極線管を使用していた。二次電子放出を利用した別のランダムアクセスコンピュータメモリ管として、セレクトロン管があった。どちらも磁気コアメモリの発明によって時代遅れとなった。
二次電子放出は、例えば四極管熱電子管のように望ましくない場合があります。この場合、正に帯電したスクリーングリッドが電子の流れを十分に加速し、陽極（プレート）で二次電子放出を引き起こす可能性があります。これにより、スクリーングリッド電流が過剰になることがあります。また、このタイプの真空管、特に二次電子放出を低減するための処理が施されていない陽極を持つ初期のタイプでは、「負性抵抗」特性を示す原因の一つにもなっており、真空管が不安定になることがあります。この副作用は、古いタイプの真空管（例えば、77型五極管）をダイナトロン発振器として使用することで利用されることがあります。この効果は、四極管にサプレッサグリッドと呼ばれる3番目のグリッドを追加して電子をプレートの方に反発させることで防止されました。この真空管は五極管と呼ばれていました。