Dnes sa pozornosť sústreďuje na termionickú emisiu. Zvažujú sa varianty názvu účinku, jeho prejavu v médiu a vo vákuu. Skúmajú sa teplotné limity. Stanovia sa závislé zložky hustoty saturačného prúdu termionickej emisie.
Názvy účinku termionickej emisie
Pojem „termionická emisia“ má iné názvy. Podľa mien vedcov, ktorí tento jav objavili a prvýkrát skúmali, je definovaný ako Richardsonov efekt alebo Edisonov efekt. Ak teda niekto narazí na tieto dve vety v texte knihy, musí pamätať na to, že sa predpokladá rovnaký fyzikálny pojem. Zmätok bol spôsobený nezhodou medzi publikáciami domácich a zahraničných autorov. Sovietski fyzici sa snažili dať zákonom vysvetľujúce definície.
Pojem „termionická emisia“ obsahuje podstatu tohto javu. Osoba, ktorá vidí túto frázu na stránke, okamžite chápe, že hovoríme o teplotnej emisii elektrónov, iba zostane v zákulisí, že sa to stane bez problémov v kovoch. Ale na tento účel existujú definície, ktoré odhaľujú podrobnosti. V zahraničnej vede sú veľmi citlivé na nadradenosť a autorské práva. Preto vedec, ktorý dokázal niečo napraviť, dostáva nominálny fenomén a chudobní študenti by si mali vlastne objavovať mená objaviteľov srdcom, nielen podstatou účinku.
Stanovenie termionickej emisie
Fenomén termionickej emisie spočíva v tom, že elektróny pochádzajú z kovov pri vysokej teplote. Zdrojom týchto elementárnych častíc je teda vyhrievané železo, cín alebo ortuť. Mechanizmus je založený na skutočnosti, že v kovoch existuje zvláštne spojenie: kryštálová mriežka kladne nabitých jadier je, ako to bolo, spoločným základom pre všetky elektróny, ktoré tvoria mrak vo vnútri štruktúry.
Preto medzi záporne nabitými časticami, ktoré sú blízko povrchu, budú vždy tie, ktoré majú dostatok energie na opustenie objemu, to znamená na prekonanie potenciálnej bariéry.
Teplota efektov termionickej emisie
Vďaka kovovej väzbe budú blízko povrchu akéhokoľvek kovu elektróny, ktoré majú dostatok síl na prekonanie potenciálnej výstupnej bariéry. Avšak kvôli rovnakému rozptylu energií sa jedna častica sotva odtrhne od kryštalickej štruktúry, zatiaľ čo druhá častica vzlietne a prejde určitú vzdialenosť a ionizuje médium okolo nej. Je zrejmé, že čím viac kelvinov v médiu, tým viac elektrónov získa schopnosť opustiť objem kovu. Vzniká teda otázka, aká je teplota termionickej emisie. Odpoveď nie je jednoduchá a vezmeme do úvahy dolnú a hornú hranicu existencie tohto účinku.
Teplotné limity termionickej emisie
Spojenie pozitívnych a negatívnych častíc v kovoch má množstvo znakov, medzi ktorými je veľmi hustá distribúcia energie. Každý elektrón ako fermión zaberá svoj vlastný energetický priestor (na rozdiel od bozónov, ktoré môžu byť všetky v jednom štáte). Napriek tomu je rozdiel medzi nimi taký malý, že spektrum možno považovať skôr za spojité, než za diskrétne.
To zase vedie k vysokej hustote stavov elektrónov v kovoch.Avšak aj pri veľmi nízkych teplotách, takmer absolútnej nule (pripomeňme si, že je to nulová hodnota Kelvin, alebo približne mínus dvesto sedemdesiattri stupňov Celzia), budú existovať elektróny s vyššou a nižšou energiou, pretože všetky z nich nemôžu byť súčasne v nižšom stave. To znamená, že za určitých podmienok (tenká fólia) sa veľmi zriedka pozoruje únik elektrónov z kovu aj pri extrémne nízkych teplotách. Preto hodnota blízka absolútnej nule sa môže považovať za dolnú hranicu teploty termionickej emisie.
Na druhej strane teplotnej stupnice je tavenie kovov. Podľa fyzikálno-chemických údajov je táto vlastnosť pre všetky materiály tejto triedy odlišná. Inými slovami, kovy s rovnakou teplotou topenia neexistujú. Za normálnych podmienok prechádza ortuť alebo kvapalina z kryštalickej formy dokonca pri mínus tridsať deväť stupňov Celzia, zatiaľ čo volfrám - pri troch a pol tisícoch.
Všetky tieto limity však súvisia s jednou vecou - kov prestáva byť pevný. To znamená, že sa menia zákony a účinky. A povedať, že v tavenine sú termionické emisie, nie je potrebné. Horná hranica tohto účinku sa tak stáva teplotou topenia kovu.
Vákuové termoelektronické emisie
Všetky vyššie uvedené sa týkajú javu v médiu (napríklad na vzduchu alebo v inertnom plyne). Teraz sa obraciame na otázku, čo je to termionická emisia vo vákuu. Popíšeme to najjednoduchšie zariadenie. Do banky sa vloží tenká tyč kovu, z ktorej sa čerpal vzduch, do ktorého sa privádza záporný pól zdroja prúdu. Je potrebné si uvedomiť, že materiál sa musí topiť pri dostatočne vysokých teplotách, aby počas experimentu nedošlo k strate kryštalickej štruktúry. Takto získaná katóda je obklopená valcom z iného kovu a je k nej pripojený kladný pól. Anóda je samozrejme tiež v nádobe naplnenej vákuom. Keď je obvod uzavretý, získame prúd termionickej emisie.
Je pozoruhodné, že za týchto podmienok závislosť prúdu na napätí pri konštantnej teplote katódy nedodržiava Ohmov zákon, ale zákon troch sekúnd. On je tiež pomenovaný po Childovi (v iných verziách Child-Langmuir a dokonca Child-Langmuir-Boguslavsky) a vo vedeckej literatúre v nemeckom jazyku - podľa Schottkyho rovnice. So zvýšením napätia v takom systéme v určitom okamihu sa všetky elektróny vytiahnuté z katódy dostanú k anóde. Toto sa nazýva saturačný prúd. Pokiaľ ide o charakteristiku prúd-napätie, vyjadruje sa to tým, že krivka ide na plató a ďalšie zvýšenie napätia nie je účinné.
Thermionic Emission Formula
Toto sú vlastnosti, ktoré má termionická emisia. Vzorec je pomerne zložitý, takže ho tu nebudeme dať. Okrem toho je ľahké ich nájsť v ľubovoľnom adresári. Všeobecne platí, že vzorec termionickej emisie ako taký neexistuje, uvažuje sa iba hustota saturačného prúdu. Táto hodnota závisí od materiálu (ktorý určuje pracovnú funkciu) a termodynamickej teploty. Všetky ostatné zložky vzorca sú konštanty.
Na základe termionickej emisie funguje veľa zariadení. Napríklad staré veľké televízory a monitory sú založené na tomto účinku.
