Avui el focus es centra en les emissions termionistes. Es consideren variants del nom de l’efecte, la seva manifestació al medi i al buit. S’investiguen els límits de temperatura. Es determinen els components dependents de la densitat del corrent de saturació de l’emissió termionica.
Noms de l'efecte de l'emissió termionària
El terme "emissió termònica" té altres noms. Pels noms de científics que van descobrir i investigar per primer cop aquest fenomen, es defineix com l’efecte Richardson o l’efecte Edison. Així, si una persona troba aquestes dues frases en el text d’un llibre, ha de recordar que el mateix terme físic està implicat. La confusió va ser causada pel desacord entre les publicacions d’autors nacionals i estrangers. Els físics soviètics pretenien donar lleis definicions explicatives.
El terme "emissió termionica" conté l'essència del fenomen. La persona que veu aquesta frase a la pàgina de seguida entén que estem parlant de l’emissió de temperatura dels electrons, només queda darrere de les escena, que això passa sense fallar en els metalls. Però, per això, hi ha definicions per revelar detalls. En ciències estrangeres, són molt sensibles a la primacia i al copyright. Per tant, un científic que pogués arreglar alguna cosa rep un fenomen nominal, i els estudiants pobres haurien de memoritzar de cor els noms dels descobridors i no només l’essència de l’efecte.
Determinació de l’emissió termionària
El fenomen de l’emissió termionària és que els electrons surten de metalls a alta temperatura. Així, el ferro escalfat, l'estany o el mercuri són la font d'aquestes partícules elementals. El mecanisme es basa en el fet que en els metalls hi ha una connexió especial: la gelosia de cristall de nuclis carregats positivament és, per tant, una base comuna per a tots els electrons que formen un núvol dins de l'estructura.
Així, entre les partícules carregades negativament que es troben a prop de la superfície, sempre hi haurà aquelles que tinguin prou energia per sortir del volum, és a dir, per superar la barrera potencial.
Temperatura de l'efecte d'emissió termional
A causa de l'enllaç metàl·lic, hi haurà electrons a prop de la superfície de qualsevol metall que tingui prou forces per superar la barrera de sortida potencial. Tanmateix, a causa de la mateixa dispersió d’energies, una partícula amb prou feines s’allunya de l’estructura cristal·lina, mentre que l’altra s’enlaira i recorre una certa distància, ionitzant el medi que l’envolta. Viousbviament, com més kelvin en el medi, més electrons adquireixen la capacitat de deixar el volum del metall. Així, sorgeix la pregunta de quina és la temperatura de l'emissió termionica. La resposta no és senzilla, i considerarem els límits inferior i superior de l’existència d’aquest efecte.
Límits de temperatura de l’emissió termionària
La connexió de partícules positives i negatives en els metalls té una sèrie de característiques, entre les quals hi ha una distribució d’energies molt densa. Els electrons, sent fermions, ocupen cadascun el seu propi nínxol energètic (a diferència dels bosons, que poden estar tots en un estat). Malgrat això, la diferència entre ells és tan petita que l'espectre es pot considerar continu, en lloc de discret.
Al seu torn, això condueix a una alta densitat d’estats d’electrons en metalls.No obstant això, fins i tot a temperatures molt baixes, properes a zero absolutes (recordem, es tracta de zero Kelvin, o aproximadament menys dos-cents setanta-tres graus centígrads), hi haurà electrons amb energia més alta i inferior, ja que tots no poden estar en un estat inferior. Això vol dir que, en determinades condicions (làmina fina), molt rarament l’observació d’electrons d’un metall fins i tot a temperatures extremadament baixes. Per tant, un valor proper a zero absolut es pot considerar el límit inferior de la temperatura d’emissió termònica.
A l'altre costat de l'escala de temperatura es fon metall. Segons dades fisicoquímiques, per a tots els materials d’aquesta classe aquesta característica és diferent. És a dir, no existeixen metalls amb el mateix punt de fusió. En condicions normals, el mercuri o el líquid passa de la seva forma cristal·lina fins i tot a menys de trenta-nou graus centígrads, mentre que el tungstè - a tres mil i mig.
Tot i això, tots aquests límits estan relacionats per una cosa: el metall deixa de ser un sòlid. Això vol dir que les lleis i els efectes canvien. I per dir que hi ha emissió termionària a la fosa no cal. Així, el punt de fusió del metall es converteix en el límit superior d’aquest efecte.
Emissió termoelectrònica de buit
Tot això fa referència al fenomen en el medi (per exemple, a l’aire o en un gas inert). Ara passem a la qüestió de què és l’emissió termionària al buit. Per fer-ho, descrivim el dispositiu més senzill. Es col·loca una fina barra de metall al matràs des del qual es bombava l’aire, al qual es porta el pol negatiu de la font actual. Tingueu en compte que el material s’ha de fondre a temperatures prou altes per no perdre l’estructura cristal·lina durant l’experiment. El càtode així obtingut està rodejat d’un cilindre d’un altre metall i s’hi connecta un pol positiu. Naturalment, l’ànode també es troba en un vas ple de buit. Quan el circuit es tanca, obtenim el corrent d’emissió termionària.
Cal destacar que, en aquestes condicions, la dependència del corrent a la tensió a una temperatura constant del càtode no obeeix la llei d'Ohm, sinó la llei de les dues segones. També rep el nom de Child (en altres versions de Child-Langmuir i fins i tot Child-Langmuir-Boguslavsky), i de la literatura científica en llengua alemanya - per l’equació de Schottky. Amb un augment de la tensió en un sistema com aquest, tots els electrons extrets del càtode arriben a l’ànode. Això s’anomena corrent de saturació. Pel que fa a la característica de corrent de tensió, això s’expressa en el fet que la corba es dirigeix a un altiplà i no és efectiu un augment més de la tensió.
Fórmula d’emissió termònica
Aquestes són les característiques que té l’emissió termionària. La fórmula és força complexa, així que no la donarem aquí. A més, és fàcil trobar-lo a qualsevol directori. En general, la fórmula d’emissió termònica no existeix com a tal, només es considera la densitat de corrent de saturació. Aquest valor depèn del material (que determina la funció de treball) i de la temperatura termodinàmica. Tots els altres components de la fórmula són constants.
Sobre la base de l’emissió termònica, funcionen molts dispositius. Per exemple, els antics grans televisors i monitors es basen en aquest efecte.
