Manapság a termikus emisszióra koncentrálunk. Figyelembe kell venni a hatás nevének változatait, annak megjelenését a közegben és a vákuumban. A hőmérsékleti határokat megvizsgáljuk. Meghatározzuk a termion emisszió telítési áram sűrűségének függő összetevőit.
A termikus emisszió hatásának nevei
A "hőionos emisszió" kifejezésnek más neve is van. A tudósok nevei, akik felfedezték és először kutatták ezt a jelenséget, a Richardson-effektus vagy az Edison-hatás fogalmának nevezik. Tehát, ha egy személy a könyv szövegében találkozik ezzel a két mondattal, akkor nem szabad megfeledkeznie arról, hogy ugyanaz a fizikai kifejezés vonatkozik. A zavart a belföldi és a külföldi szerzők kiadványai közötti nézeteltérés okozta. A szovjet fizikusok megkíséreltek magyarázatot adni a törvényekre.
A "termionikus emisszió" kifejezés tartalmazza a jelenség lényegét. Az a személy, aki ezt a mondatot látja az oldalon, azonnal megérti, hogy az elektronok hőmérsékleti kibocsátásáról beszélünk, csak a színfalak mögött marad, hogy ez fémeknél hibásan történik. De ehhez vannak definíciók a részletek feltárására. A külföldi tudományban nagyon érzékenyek az elsőbbségre és a szerzői jogokra. Ezért egy tudós, aki képes valamit megjavítani, egy nominális jelenséget kap, és a szegény tanulóknak valójában a felfedezők nevét kell a szívükből meghallgatniuk, nem csak a hatás lényegét.
A hőionos emisszió meghatározása
A termikus emisszió jelensége, hogy az elektronok magas hőmérsékleten jönnek ki a fémekből. Így a melegített vas, ón vagy higany képezi ezeket az elemi részecskéket. A mechanizmus azon a tényen alapul, hogy a fémekben speciális kapcsolat van: a pozitív töltésű magok kristályrácsa ugyanúgy közös alapja az összes elektronnak, amely felhőt képez a szerkezetben.
Így a negatívan töltött részecskék között, amelyek a felület közelében vannak, mindig lesznek olyanok, amelyeknek elegendő energiájuk van ahhoz, hogy távozzanak a térfogatról, vagyis legyőzzék a potenciális akadályt.
Termikus emissziós hatás hőmérséklete
A fémkötés miatt minden fém felületén olyan elektronok lesznek, amelyeknek elegendő erõ van ahhoz, hogy legyõzzék a potenciális kilépési akadályt. Ugyanakkor az energiák ugyanazon eloszlása miatt az egyik részecske alig szakad el a kristályszerkezettől, míg a másik eltávolodik és bizonyos távolságot halad meg, ionizálva a közeget körül. Nyilvánvaló, hogy minél több kelvin van a közegben, annál több elektron válik képessé a fém térfogatának elhagyására. Így felmerül a kérdés, hogy mennyi a termikus emisszió hőmérséklete. A válasz nem egyszerű, és megvizsgáljuk ennek a hatásnak az alsó és felső határait.
A termikus emisszió hőmérsékleti határértékei
A fémben lévő pozitív és negatív részecskék kapcsolatának számos tulajdonsága van, amelyek között az energia nagyon sűrű eloszlása van. Az elektronok, mint fermionok, mindegyik saját energiarést foglal el (ellentétben a bozonokkal, amelyek képesek egy állapotban lenni). Ennek ellenére a különbség közöttük olyan kicsi, hogy a spektrum folytonosnak tekinthető, nem pedig diszkrét.
Ez viszont a fémekben az elektronok nagy sűrűségéhez vezet.Mindazonáltal, még nagyon alacsony hőmérsékleten is, közel az abszolút nullához (emlékezzünk, ez nulla Kelvin, vagy körülbelül mínusz kétszáz hetvenhárom Celsius fok), elektronok lesznek, amelyek magasabb és alacsonyabb energiájúak, mivel ezek ugyanakkor nem lehetnek alacsonyabb állapotban. Ez azt jelenti, hogy bizonyos körülmények között (vékony fólia) nagyon ritkán figyelhető meg az elektron kimenete egy fémből, még rendkívül alacsony hőmérsékleten is. Tehát az abszolút nullához közeli érték tekinthető a hőionos emisszió hőmérséklete alsó határának.
A hőmérsékleti skála másik oldalán fémolvadék van. A fizikai-kémiai adatok szerint ezen osztály összes anyagánál ez a tulajdonság különbözik. Más szavakkal, az azonos olvadáspontú fémek nem léteznek. Normál körülmények között a higany vagy folyadék kristályos formájából már mínusz harminckilenc Celsius fokon, míg a volfrám esetében pedig három és fél ezernél távozik.
Ezeket a korlátokat azonban egy dolog köti össze - a fém már nem szilárd anyag. Ez azt jelenti, hogy a törvények és a hatások megváltoznak. És nem szükséges azt mondani, hogy az olvadékban termikus emisszió van. Így a fém olvadáspontja lesz ennek a hatásnak a felső határa.
Vákuum termoelektronikus kibocsátás
A fentiek mindegyike a közegben (például levegőben vagy inert gázban) jelentkező jelenségre utal. Most arra térünk fel, hogy mi a vákuumban lévő hőionos emisszió. Ehhez a legegyszerűbb eszközt írjuk le. A lombikba egy vékony fém rudat helyezünk, amelyből levegőt szivattyúztak, és amelybe az áramforrás negatív pólusát vezetik. Vegye figyelembe, hogy az anyagnak elég magas hőmérsékleten kell megolvadnia, hogy a kísérlet során ne veszítsen el a kristályos szerkezet. Az így kapott katódot egy másik fém henger veszi körül, és egy pozitív pólus kapcsolódik hozzá. Természetesen az anód vákuummal töltött edényben is található. Amikor az áramkör bezáródik, megkapjuk a hőionos áramot.
Figyelemre méltó, hogy ezekben a körülmények között az áramnak a feszültségtől való függése állandó katódhőmérsékleten nem Ohm törvényét, hanem a három másodperc törvényét követi. A gyermeket (a Child-Langmuir és a Child-Langmuir-Boguslavsky más változataiban is), a német nyelvű tudományos irodalomban pedig a Schottky-egyenletnek nevezték el. Az ilyen rendszerek feszültségének egy bizonyos pillanatban történő növekedésével a katódból kihúzott összes elektron eléri az anódot. Ezt nevezzük telítési áramnak. Az áram-feszültség karakterisztikánál ez abban a tényben fejeződik ki, hogy a görbe egy fennsíkra megy, és a feszültség további növelése nem hatékony.
Termikus emissziós képlet
Ezek azok a tulajdonságok, amelyek a termionikus emisszióval rendelkeznek. A képlet meglehetősen összetett, ezért itt nem adjuk meg. Ezenkívül könnyű megtalálni bármely könyvtárban. Általában véve a termionos emissziós formula nem létezik, csak a telítési áram sűrűségét vesszük figyelembe. Ez az érték az anyagtól (amely meghatározza a munkafunkciót) és a termodinamikai hőmérséklettől függ. A képlet összes többi összetevője állandó.
A termionikus emisszió alapján sok eszköz működik. Például a régi nagyméretű televíziók és monitorok ezt a hatást alapozzák.
