Nykyään painopiste on termionisissa päästöissä. Harkitaan vaikutuksen nimen variantteja, sen ilmenemistä väliaineessa ja tyhjiössä. Lämpötilarajat tutkitaan. Termionisen säteilyn kyllästymisvirran tiheyden riippuvat komponentit määritetään.
Termionisen säteilyn vaikutuksen nimet
Termillä "termioninen emissio" on muita nimiä. Tämän ilmiön löytäneiden ja ensin tutkineiden tutkijoiden nimillä se määritellään Richardson-efektiksi tai Edison-ilmiöksi. Siksi, jos henkilö kohtaa nämä kaksi lausetta kirjan tekstissä, hänen on muistettava, että kyseessä on sama fyysinen termi. Sekaannuksen aiheutti erimielisyys kotimaisten ja ulkomaisten kirjoittajien julkaisujen välillä. Neuvostoliiton fyysikot pyrkivät antamaan laeille selittävät määritelmät.
Termi "termioninen emissio" sisältää ilmiön ytimen. Henkilö, joka näkee tämän lauseen sivulla, ymmärtää heti, että puhumme elektronien lämpötilapäästöistä, jää vain kulissien taakse, että tämä tapahtuu epäonnistuneena metalleissa. Mutta sitä varten on olemassa määritelmiä yksityiskohtien paljastamiseksi. Ulkomaisessa tieteessä he ovat erittäin herkkiä primaatille ja tekijänoikeuksille. Siksi tutkija, joka kykeni korjaamaan jotain, saa nimellisen ilmiön, ja köyhien opiskelijoiden tulee tosiasiallisesti muistaa löytäjien nimet sydämestä, ei vain vaikutuksen ydin.
Termionisen päästön määritys
Termionisen päästön ilmiö on, että elektronit tulevat metalleista esiin korkeassa lämpötilassa. Siksi kuumennettu rauta, tina tai elohopea ovat näiden perushiukkasten lähde. Mekanismi perustuu siihen, että metalleissa on erityinen yhteys: Positiivisesti varautuneiden ytimien kidehila on ikään kuin yhteinen perusta kaikille elektronille, jotka muodostavat pilven rakenteen sisällä.
Siksi negatiivisesti varautuneiden hiukkasten joukossa, jotka ovat lähellä pintaa, on aina sellaisia, joilla on tarpeeksi energiaa poistua tilavuudesta, ts. Potentiaalisen esteen voittamiseksi.
Termionisen päästövaikutuksen lämpötila
Metallisidoksen takia minkä tahansa metallin pinnan lähellä on elektroneja, joilla on tarpeeksi voimia potentiaalisen poistumissulun ylittämiseksi. Saman energian hajonnan vuoksi yksi hiukkas tuskin kuitenkin irtoaa kiteisestä rakenteesta, kun taas toinen hiukkanen irtoaa ja kulkee tietyn etäisyyden ionisoimalla väliainetta sen ympärille. On selvää, että mitä enemmän kelviniä väliaineessa on, sitä enemmän elektronia saa kyvyn poistua metallin tilavuudesta. Siksi herää kysymys, mikä on termionisen päästön lämpötila. Vastaus ei ole yksinkertainen, ja otamme huomioon tämän vaikutuksen olemassaolon ala- ja ylärajat.
Termionisen päästön lämpötilarajat
Positiivisten ja negatiivisten hiukkasten yhdistymisellä metalleissa on useita piirteitä, joista energioiden jakautuminen on erittäin tiheää. Elektronit ovat fermioneina ja kullakin omaa energiarakoaan (toisin kuin bosonit, jotka pystyvät olemaan kaikki yhdessä tilassa). Tästä huolimatta ero niiden välillä on niin pieni, että spektriä voidaan pitää jatkuvana eikä erillisenä.
Tämä puolestaan johtaa suureen metallien elektronitilatiheyteen.Kuitenkin jopa erittäin alhaisissa lämpötiloissa, lähellä absoluuttista nollaa (muistettava, tämä on nolla kelviniä tai noin miinus kaksisataa seitsemänkymmentäkolme celsiusastetta), tulee olemaan elektronia, joilla on korkeampi ja matalampi energia, koska ne kaikki samanaikaisesti eivät voi olla alemmassa tilassa. Tämä tarkoittaa, että tietyissä olosuhteissa (ohut folio) erittäin harvoin havaitaan metallin poistuminen metallista jopa erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Siten arvoa, joka on lähellä absoluuttista nollaa, voidaan pitää termionisen säteilyn lämpötilan alarajana.
Lämpötila-asteikon toisella puolella on metallin sulaminen. Fysikaalis-kemiallisten tietojen mukaan kaikilla tämän luokan materiaaleilla tämä ominaisuus on erilainen. Toisin sanoen metalleja, joilla on sama sulamispiste, ei ole. Normaaliolosuhteissa elohopea tai neste kulkee kiteisessä muodossaan jo miinus kolmekymmentäyhdeksän celsiusastetta, kun taas volframi - kolme ja puoli tuhatta.
Kaikkia näitä rajoja liittyy kuitenkin yksi asia - metalli lakkaa olemasta kiinteä aine. Tämä tarkoittaa, että lait ja vaikutukset muuttuvat. Ja sanoa, että sulassa on termioninen päästö, ei ole välttämätöntä. Siten metallin sulamispisteestä tulee tämän vaikutuksen yläraja.
Termosähköinen tyhjiöpäästö
Kaikki yllä viittaa ilmiöön väliaineessa (esimerkiksi ilmassa tai inertissä kaasussa). Nyt siirrymme kysymykseen, mikä on termioninen päästö tyhjiössä. Tätä varten kuvaamme yksinkertaisin laite. Kolviin, josta ilma pumpattiin ulos, asetetaan ohut metallitanko, johon virran lähteen negatiivinen napa tuodaan. Huomaa, että materiaalin on sulattava riittävän korkeissa lämpötiloissa, jotta kiteinen rakenne ei häviä kokeen aikana. Näin saatua katodia ympäröi toisen metallin sylinteri ja siihen on kytketty positiivinen napa. Luonnollisesti anodi on myös tyhjiössä täytetyssä astiassa. Kun piiri on suljettu, saamme termionisen säteilyvirran.
On huomionarvoista, että näissä olosuhteissa virran riippuvuus jännitteestä katodin vakiolämpötilassa ei noudata Ohmin lakia, vaan kolmen sekunnin lakia. Hänet on nimetty myös lapsen (Child-Langmuir ja jopa Child-Langmuir-Boguslavsky muissa versioissa) ja saksankielisessä tieteellisessä kirjallisuudessa - Schottky-yhtälön perusteella. Kun jännite kasvaa tällaisessa järjestelmässä tietyllä hetkellä, kaikki katodista vedetyt elektronit saavuttavat anodin. Tätä kutsutaan kylläisyysvirraksi. Virta-jänniteominaisuuksissa tämä ilmaistaan tosiasiassa, että käyrä menee tasangolle, ja jännitteen lisäkorotus ei ole tehokas.
Termioninen päästökaava
Nämä ovat ominaisuuksia, jotka termionisella päästöllä on. Kaava on melko monimutkainen, joten emme anna sitä täällä. Lisäksi se on helppo löytää mistä tahansa hakemistosta. Yleisesti ottaen termionista päästökaavaa ei sellaisenaan ole, otetaan huomioon vain kylläisyysvirran tiheys. Tämä arvo riippuu materiaalista (joka määrittää työfunktion) ja termodynaamisesta lämpötilasta. Kaikki muut kaavan komponentit ovat vakioita.
Termionisen säteilyn perusteella monet laitteet toimivat. Esimerkiksi vanhat suuret televisiot ja näytöt perustuvat tähän vaikutukseen.
