Dnes se pozornost zaměřuje na termionickou emisi. Jsou zvažovány varianty názvu efektu, jeho projevu v médiu a ve vakuu. Jsou zkoumány teplotní limity. Jsou stanoveny závislé složky hustoty saturačního proudu termionické emise.
Názvy účinku termionické emise
Termín "termionická emise" má jiná jména. Jména vědců, kteří tento jev objevili a poprvé zkoumali, je definována jako Richardsonův efekt nebo Edisonův efekt. Pokud tedy člověk v textu knihy narazí na tyto dvě věty, musí si pamatovat, že se předpokládá stejný fyzický pojem. Zmatek byl způsoben neshodou mezi publikacemi domácích a zahraničních autorů. Sovětští fyzici se snažili dát zákonům vysvětlující definice.
Pojem „termionická emise“ obsahuje podstatu tohoto jevu. Osoba, která vidí tuto frázi na stránce, okamžitě chápe, že mluvíme o emisi teplot elektronů, pouze zůstává v zákulisí, že k tomu dochází bez problémů v kovech. K tomu však existují definice, které odhalí podrobnosti. V zahraniční vědě jsou velmi citliví na nadřazenost a autorská práva. Proto vědec, který dokázal něco napravit, dostává nominální jev a chudí studenti by si měli vlastně objevovat jména objevitelů srdcem, a ne pouze podstatou účinku.
Stanovení termionické emise
Fenomén termionické emise spočívá v tom, že elektrony pocházejí z kovů při vysoké teplotě. Zdrojem těchto elementárních částic je tedy zahřáté železo, cín nebo rtuť. Mechanismus je založen na skutečnosti, že v kovech existuje zvláštní spojení: krystalová mřížka pozitivně nabitých jader je, jak to bylo, společným základem pro všechny elektrony, které vytvářejí mrak uvnitř struktury.
Mezi záporně nabitými částicemi, které jsou blízko povrchu, tedy vždy budou ty, které mají dostatek energie k opuštění objemu, tj. K překonání potenciální bariéry.
Teplota termionické emise
Díky kovové vazbě budou v blízkosti povrchu jakéhokoli kovu elektrony, které budou mít dostatečné síly k překonání potenciální výstupní bariéry. Avšak díky stejnému rozptylu energií se jedna částice jen stěží odtrhává od krystalické struktury, zatímco druhá část vzlétá a cestuje po určité vzdálenosti a ionizuje médium kolem ní. Je zřejmé, že čím více kelvinů v médiu, tím více elektronů získá schopnost opustit objem kovu. Vyvstává tedy otázka, jaká je teplota termionické emise. Odpověď není jednoduchá a vezmeme v úvahu dolní a horní hranice existence tohoto jevu.
Teplotní limity termionické emise
Spojení pozitivních a negativních částic v kovech má řadu vlastností, mezi nimiž je velmi hustá distribuce energií. Elektrony, které jsou fermiony, zaujímají každý svůj vlastní energetický výklenek (na rozdíl od bosonů, které jsou schopny být všechny v jednom státě). Přesto je rozdíl mezi nimi tak malý, že spektrum lze považovat spíše za spojité, než za diskrétní.
To zase vede k vysoké hustotě stavů elektronů v kovech.Avšak i při velmi nízkých teplotách, téměř absolutní nule (vzpomeňte, je to nulový Kelvin, nebo přibližně mínus dvě stě sedmdesát tři stupně Celsia), budou existovat elektrony s vyšší a nižší energií, protože všechny z nich nemohou být ve stejném okamžiku. To znamená, že za určitých podmínek (tenká fólie) bude velmi zřídka pozorován výstup elektronů z kovu i při extrémně nízkých teplotách. Hodnotu blízkou absolutní nule lze tedy považovat za dolní mez teploty termionické emise.
Na druhé straně teplotní stupnice je tavení kovů. Podle fyzikálně-chemických údajů je tato vlastnost pro všechny materiály této třídy odlišná. Jinými slovy, kovy se stejnou teplotou tání neexistují. Za normálních podmínek rtuť nebo kapalina přechází ze své krystalické formy již při teplotě mínus třicet devět stupňů Celsia, zatímco wolfram - ve třech a půl tisících.
Všechny tyto limity jsou však spojeny jednou věcí - kov přestává být pevný. To znamená, že se mění zákony a účinky. A říci, že v tavenině dochází k termionické emisi, není nutné. Bod tání kovu se tak stává horní hranicí tohoto účinku.
Vakuová termoelektronická emise
Vše výše uvedené se týká jevu v médiu (například ve vzduchu nebo v inertním plynu). Nyní se zaměřujeme na otázku, co je to termionická emise ve vakuu. Za tímto účelem popisujeme nejjednodušší zařízení. Do baňky, ze které byl čerpán vzduch, je umístěna tenká kovová tyč, do které je přiváděn záporný pól zdroje proudu. Povšimněte si, že materiál musí tát při dostatečně vysokých teplotách, aby během experimentu nedošlo ke ztrátě krystalické struktury. Takto získaná katoda je obklopena válcem z jiného kovu a je k ní připojen kladný pól. Anoda je přirozeně také v nádobě naplněné vakuem. Když je obvod uzavřen, získáme proud termionické emise.
Je pozoruhodné, že za těchto podmínek závislost proudu na napětí při konstantní teplotě katody nedodržuje Ohmův zákon, ale zákon tří sekundových. On je také pojmenován po Childovi (v jiných verzích Child-Langmuir a dokonce Child-Langmuir-Boguslavsky), a v německé vědecké literatuře - Schottkyho rovnicí. Se zvýšením napětí v takovém systému v určitém okamžiku všechny elektrony vytáhnuté z katody dosáhnou anody. Tomu se říká saturační proud. Pokud jde o charakteristiku proud-napětí, vyjadřuje se to tím, že křivka jde na plató a další zvýšení napětí není účinné.
Termionická emisní rovnice
To jsou vlastnosti, které má termionická emise. Vzorec je poměrně složitý, takže ho zde nedáme. Kromě toho je snadné najít v libovolném adresáři. Obecně platí, že vzorec termionické emise jako takový neexistuje, uvažuje se pouze hustota saturačního proudu. Tato hodnota závisí na materiálu (který určuje pracovní funkci) a termodynamické teplotě. Všechny ostatní složky vzorce jsou konstanty.
Na základě termionické emise funguje mnoho zařízení. Na tomto efektu jsou například založeny staré velké televizory a monitory.
