Astăzi accentul este pus pe emisii termionice. Sunt considerate variante ale numelui efectului, manifestarea lui în mediu și în vid. Limitele de temperatură sunt cercetate. Componentele dependente ale densității curentului de saturație a emisiilor termionice sunt determinate.
Denumirile efectului emisiilor termionice
Termenul „emisie termionică” are alte nume. Prin numele oamenilor de știință care au descoperit și au investigat pentru prima dată acest fenomen, acesta este definit ca efectul Richardson sau efectul Edison. Astfel, dacă o persoană întâlnește aceste două fraze în textul unei cărți, trebuie să-și amintească că este implicat același termen fizic. Confuzia a fost cauzată de dezacordul dintre publicațiile autorilor autohtoni și străini. Fizicienii sovietici au căutat să dea legi definiții explicative.
Termenul „emisie termionică” conține esența fenomenului. Persoana care vede această frază pe pagină înțelege imediat că vorbim despre emisia de temperatură a electronilor, rămâne doar în culise, că acest lucru se întâmplă fără a eșua în metale. Dar pentru asta, există definiții care să dezvăluie detalii. În știința străină, acestea sunt foarte sensibile la primate și drepturile de autor. Prin urmare, un om de știință care a fost capabil să remedieze ceva primește un fenomen nominal, iar studenții săraci ar trebui să memoreze de fapt numele descoperitorilor prin inimă, și nu doar esența efectului.
Determinarea emisiilor termionice
Fenomenul emisiilor termionice este acela că electronii ies din metale la temperatură ridicată. Astfel, fierul încălzit, staniu sau mercur sunt sursa acestor particule elementare. Mecanismul se bazează pe faptul că în metale există o legătură specială: zăbrele de cristal ale nucleelor încărcate pozitiv este, ca atare, o bază comună pentru toți electronii care formează un nor în interiorul structurii.
Astfel, printre particulele încărcate negativ, care se află în apropierea suprafeței, vor exista întotdeauna cele care au suficientă energie pentru a părăsi volumul, adică pentru a depăși bariera potențială.
Temperatura efectului de emisie termionică
Datorită legăturii metalice, vor exista electroni lângă suprafața oricărui metal care au suficiente forțe pentru a depăși bariera potențială de ieșire. Cu toate acestea, datorită aceleiași dispersii a energiilor, o particulă abia se desparte de structura cristalină, în timp ce cealaltă decolează și parcurge o anumită distanță, ionizând mediul din jurul ei. Evident, cu cât sunt mai puțini în mediu, cu atât mai mulți electroni dobândesc capacitatea de a părăsi volumul metalului. Astfel, se pune întrebarea despre care este temperatura emisiilor termionice. Răspunsul nu este simplu și vom lua în considerare limitele inferioare și superioare ale existenței acestui efect.
Limitele de temperatură ale emisiilor termionice
Conexiunea particulelor pozitive și negative din metale are o serie de caracteristici, printre care există o distribuție foarte densă a energiilor. Electronii, fiind fermioni, fiecare își ocupă propria nișă de energie (spre deosebire de bosoni, care sunt capabili să fie toate într-o singură stare). În ciuda acestui fapt, diferența dintre ele este atât de mică încât spectrul poate fi considerat continuu, mai degrabă decât discret.
La rândul său, acest lucru duce la o densitate mare de stări de electroni în metale.Cu toate acestea, chiar și la temperaturi foarte scăzute, aproape de zero absolut (reamintim, acesta este zero Kelvin, sau aproximativ minus două sute șaptezeci și trei de grade Celsius), vor exista electroni cu energie mai mare și mai mică, deoarece toate acestea în același timp nu pot fi într-o stare mai mică. Aceasta înseamnă că în anumite condiții (folie subțire), foarte rar ieșirea electronilor dintr-un metal va fi observată chiar și la temperaturi extrem de scăzute. Astfel, o valoare apropiată de zero absolut poate fi considerată limita inferioară a temperaturii emisiilor termionice.
Pe cealaltă parte a scării de temperatură se topeste metalul. Conform datelor fizico-chimice, pentru toate materialele din această clasă această caracteristică este diferită. Cu alte cuvinte, metalele cu același punct de topire nu există. În condiții normale, mercurul sau lichidul trec din forma sa cristalină chiar și la minus treizeci și nouă grade Celsius, în timp ce wolframul - la trei mii și jumătate.
Cu toate acestea, toate aceste limite sunt legate de un singur lucru - metalul încetează să mai fie un solid. Aceasta înseamnă că legile și efectele se schimbă. Și să spunem că există o emisie termionică în topitură nu este necesar. Astfel, punctul de topire al metalului devine limita superioară a acestui efect.
Emisie termoelectronică în vid
Toate cele de mai sus se referă la fenomenul din mediu (de exemplu, în aer sau într-un gaz inert). Acum ne întoarcem la întrebarea care este emisia termionică în vid. Pentru a face acest lucru, descriem cel mai simplu dispozitiv. O bagheta subțire de metal este plasată în balonul din care a fost pompat aer, la care este adus polul negativ al sursei curente. Rețineți că materialul trebuie să se topească la temperaturi suficient de ridicate pentru a nu pierde structura cristalină în timpul experimentului. Catodul astfel obținut este înconjurat de un cilindru dintr-un alt metal și un pol pozitiv este conectat la acesta. Desigur, anodul se află și într-un vas umplut cu vid. Când circuitul este închis, obținem curentul de emisie termionică.
Este de remarcat faptul că în aceste condiții, dependența curentului de tensiune la o temperatură constantă a catodului nu respectă legea lui Ohm, ci legea celor trei secunde. De asemenea, este numit după Child (în alte versiuni ale Child-Langmuir și chiar Child-Langmuir-Boguslavsky), și în literatura științifică în limba germană - după ecuația Schottky. Cu o creștere a tensiunii într-un astfel de sistem la un moment dat, toți electronii scoși din catod ajung în anod. Acesta se numește curent de saturație. În ceea ce privește caracteristica de tensiune curentă, aceasta este exprimată prin faptul că curba merge pe un platou, iar o creștere suplimentară a tensiunii nu este eficientă.
Formula de emisie termionică
Acestea sunt caracteristicile pe care le are emisia termionică. Formula este destul de complexă, așa că nu o vom da aici. În plus, este ușor de găsit în orice director. În general, formula de emisie termionică nu există ca atare, este considerată doar densitatea curentului de saturație. Această valoare depinde de material (care determină funcția de lucru) și de temperatura termodinamică. Toate celelalte componente ale formulei sunt constante.
Pe baza emisiilor termionice, multe dispozitive funcționează. De exemplu, televizoarele mari și monitoarele vechi se bazează pe acest efect.
