I dag er fokuset på termionisk utslipp. Varianter av navnet på effekten, dens manifestasjon i mediet og i vakuum blir vurdert. Temperaturgrenser blir undersøkt. De avhengige komponentene i metningsstrømtettheten av termionisk emisjon bestemmes.
Navn på effekten av termisk utslipp
Begrepet "termionisk utslipp" har andre navn. Med navn på forskere som oppdaget og først undersøkte dette fenomenet, er det definert som Richardson-effekten eller Edison-effekten. Så hvis en person møter disse to setningene i teksten til en bok, må han huske at det samme fysiske uttrykket er underforstått. Forvirringen var forårsaket av uenigheten mellom publikasjoner fra innenlandske og utenlandske forfattere. Sovjetiske fysikere prøvde å gi lover forklarende definisjoner.
Begrepet "termionisk emisjon" inneholder essensen av fenomenet. Personen som ser denne frasen på siden forstår umiddelbart at vi snakker om temperaturutslippet til elektroner, forblir bare bak kulissene, at dette skjer uten feil i metaller. Men for det er det definisjoner som avslører detaljer. I utenlandsk vitenskap er de veldig følsomme for forrang og copyright. Derfor får en vitenskapsmann som var i stand til å fikse noe, et nominelt fenomen, og fattige studenter skulle faktisk utenat huske navnene på oppdagerne, og ikke bare essensen av effekten.
Bestemmelse av termionutslipp
Fenomenet termionisk emisjon er at elektroner kommer ut av metaller ved høy temperatur. Således er oppvarmet jern, tinn eller kvikksølv kilden til disse elementære partiklene. Mekanismen er basert på det faktum at i metaller er det en spesiell forbindelse: Krystallgitteret til positivt ladede kjerner er som et vanlig grunnlag for alle elektronene som danner en sky i strukturen.
Blant de negativt ladede partiklene som er nær overflaten, vil det derfor alltid være de som har nok energi til å forlate volumet, det vil si for å overvinne den potensielle barrieren.
Termisk utslippseffekt temperatur
På grunn av den metalliske bindingen, vil det være elektroner nær overflaten til hvilket som helst metall som har nok krefter til å overvinne den potensielle avgangsbarrieren. På grunn av den samme spredningen av energier, bryter den ene partikkelen knapt bort fra den krystallinske strukturen, mens den andre tar av og reiser en viss avstand og ioniserer mediet rundt det. Selvfølgelig, jo mer kelvin i mediet, jo flere elektroner skaffer seg muligheten til å forlate metallet. Dermed oppstår spørsmålet om hva som er temperaturen i termionisk utslipp. Svaret er ikke enkelt, og vi vil vurdere de nedre og øvre grensene for eksistensen av denne effekten.
Temperaturgrenser for termionisk utslipp
Koblingen av positive og negative partikler i metaller har en rekke funksjoner, blant dem er det en veldig tett fordeling av energier. Elektroner, som er fermioner, okkuperer hver sin egen energinisje (i motsetning til bosoner, som er i stand til å være alle i en tilstand). Til tross for dette er forskjellen mellom dem så liten at spekteret kan betraktes som kontinuerlig, snarere enn diskret.
Dette fører igjen til en høy tetthet av tilstander av elektroner i metaller.Selv ved veldig lave temperaturer, nær absolutt null (husk, dette er null Kelvin, eller omtrent minus to hundre syttitre grader celsius), vil det være elektroner med høyere og lavere energi, siden alle av dem samtidig ikke kan være i en lavere tilstand. Dette betyr at under visse forhold (tynn folie), veldig sjelden, vil elektronutgangen fra et metall observeres selv ved ekstremt lave temperaturer. Således kan en verdi nær absolutt null betraktes som den nedre grensen for temperaturen for termisk emisjon.
På den andre siden av temperaturskalaen er metallsmelting. I følge fysisk-kjemiske data er denne egenskapen forskjellig for alle materialer i denne klassen. Metaller med samme smeltepunkt eksisterer med andre ord ikke. Under normale forhold går kvikksølv eller væske fra sin krystallinske form til og med på minus trettini grader Celsius, mens wolfram - på tre og et halvt tusen.
Imidlertid er alle disse grensene relatert av en ting - metallet slutter å være et fast stoff. Dette betyr at lover og virkninger endrer seg. Og å si at det er termionisk utslipp i smelten er ikke nødvendig. Dermed blir metallets smeltepunkt den øvre grensen for denne effekten.
Vakuum termoelektronisk utslipp
Alt det ovennevnte refererer til fenomenet i mediet (for eksempel i luft eller i en inert gass). Nå henvender vi oss til spørsmålet om hva som er termionisk utslipp i vakuum. For å gjøre dette, beskriver vi det enkleste apparatet. En tynn metallstang er plassert i kolben som luft ble pumpet ut til, og den negative polen til strømkilden føres til. Legg merke til at materialet må smelte ved tilstrekkelig høye temperaturer for ikke å miste den krystallinske strukturen under eksperimentet. Den således oppnådde katoden er omgitt av en sylinder av et annet metall og en positiv pol er koblet til den. Naturligvis er anoden også i et kar fylt med vakuum. Når kretsen er lukket, får vi strømmen til termionisk emisjon.
Det er bemerkelsesverdig at under disse forholdene, avhenger strømmen av spenning ved konstant katodetemperatur ikke Ohms lov, men loven til de tre andre. Han er også oppkalt etter Child (i andre versjoner av Child-Langmuir og til og med Child-Langmuir-Boguslavsky), og i den tyskspråklige vitenskapelige litteraturen - etter Schottky-ligningen. Med en økning i spenningen i et slikt system i et bestemt øyeblikk, når alle elektronene som dras ut av katoden, anoden. Dette kalles metningsstrøm. På strømspenningskarakteristikken kommer dette til uttrykk i at kurven går til et platå, og en ytterligere økning i spenningen er ikke effektiv.
Formel for termisk utslipp
Dette er funksjonene som termionisk utslipp har. Formelen er ganske sammensatt, så vi vil ikke gi den her. I tillegg er det enkelt å finne i hvilken som helst katalog. Generelt eksisterer ikke den termioniske utslippsformelen som sådan, bare metningens strømtetthet blir vurdert. Denne verdien avhenger av materialet (som bestemmer arbeidsfunksjonen) og den termodynamiske temperaturen. Alle andre komponenter i formelen er konstanter.
På bakgrunn av termisk emisjon fungerer mange enheter. For eksempel er gamle store TV-apparater og skjermer basert på denne effekten.
