- Główne zastosowania technologiczne elektronicznej emisji atomów
- Emisja elektronów przez efekt pola
- Emisja termiczna elektronów
- Fotoemisja elektronów i wtórna emisja elektronów
- Inne aplikacje
- Bibliografia
Zastosowania technologiczne elektronicznej emisji atomów są tworzone z uwzględnieniem zjawisk powodujących wyrzucenie jednego lub więcej elektronów z atomu. Oznacza to, że aby elektron opuścił orbital, w którym jest stabilny wokół jądra atomu, potrzebny jest do tego zewnętrzny mechanizm.
Aby elektron mógł oderwać się od atomu, do którego należy, należy go usunąć za pomocą pewnych technik, takich jak przykładanie dużej ilości energii w postaci ciepła lub napromieniowanie wysokoenergetycznymi, przyspieszonymi wiązkami elektronów.
Efekt usuwania elektronów jest możliwy dzięki zastosowaniu pól elektrycznych o znacznie większej sile niż promienie, a nawet zastosowanie laserów o dużej intensywności i jasności większej niż powierzchnia Słońca.
Główne zastosowania technologiczne elektronicznej emisji atomów
Istnieje kilka mechanizmów umożliwiających osiągnięcie elektronicznej emisji atomów, które zależą od pewnych czynników, takich jak miejsce, z którego pochodzą emitowane elektrony i sposób, w jaki cząstki te mają zdolność poruszania się, aby przekroczyć potencjalną barierę wymiarów skończone.
Podobnie rozmiar tej bariery będzie zależał od właściwości danego atomu. W przypadku osiągnięcia emisji powyżej bariery, niezależnie od jej wymiarów (grubości), elektrony muszą mieć wystarczającą energię, aby ją pokonać.
Taką ilość energii można uzyskać poprzez zderzenia z innymi elektronami, przenosząc ich energię kinetyczną, stosując ogrzewanie lub pochłanianie cząstek światła zwanych fotonami.
Z drugiej strony, gdy pożądane jest osiągnięcie emisji poniżej bariery, musi ona mieć wymaganą grubość, aby elektrony mogły przez nią „przejść” przez zjawisko zwane efektem tunelowania.
W tej kolejności pomysłów mechanizmy osiągania emisji elektronicznych są szczegółowo opisane poniżej, a po każdym z nich znajduje się lista z niektórymi jego zastosowaniami technologicznymi.
Emisja elektronów przez efekt pola
Emisja elektronów w wyniku zjawiska polowego następuje przy zastosowaniu dużych pól typu elektrycznego i pochodzenia zewnętrznego. Do jego najważniejszych zastosowań należą:
- Produkcja źródeł elektronów o określonej jasności w celu opracowania mikroskopów elektronowych o wysokiej rozdzielczości.
- Postęp w różnych rodzajach mikroskopii elektronowej, w której elektrony są wykorzystywane do tworzenia obrazów bardzo małych ciał.
- Eliminacja indukowanych ładunków z pojazdów poruszających się w przestrzeni za pomocą neutralizatorów ładunku.
- Tworzenie i ulepszanie materiałów o małych wymiarach, takich jak nanomateriały.
Emisja termiczna elektronów
Emisja termiczna elektronów, znana również jako emisja termiczna, polega na nagrzaniu powierzchni badanego ciała, aby spowodować emisję elektronową poprzez energię cieplną. Ma wiele zastosowań:
- Produkcja tranzystorów próżniowych wysokiej częstotliwości, które znajdują zastosowanie w elektronice.
- Stworzenie dział wyrzucających elektrony do użytku w oprzyrządowaniu klasy naukowej.
- Tworzenie materiałów półprzewodnikowych, które mają większą odporność na korozję i ulepszenie elektrod.
- Efektywna konwersja różnych rodzajów energii, np. Słonecznej lub cieplnej, na energię elektryczną.
- Wykorzystanie systemów promieniowania słonecznego lub energii cieplnej do generowania promieni rentgenowskich i wykorzystania ich w zastosowaniach medycznych.
Fotoemisja elektronów i wtórna emisja elektronów
Fotoemisja elektronów to technika oparta na efekcie fotoelektrycznym, odkrytym przez Einsteina, w której powierzchnia materiału jest napromieniowana promieniowaniem o określonej częstotliwości, aby przekazać elektronom energię wystarczającą do usunięcia ich z powierzchni.
W ten sam sposób wtórna emisja elektronów zachodzi, gdy powierzchnia materiału jest bombardowana elektronami typu pierwotnego, które mają dużą ilość energii, tak że przenoszą one energię na elektrony typu wtórnego, aby mogły zostać uwolnione z powierzchnia.
Zasady te zostały wykorzystane w wielu badaniach, w których osiągnięto między innymi:
- Budowa fotopowielaczy, które znajdują zastosowanie w fluorescencji, laserowej mikroskopii skaningowej oraz jako detektory niskiego poziomu promieniowania świetlnego.
- Produkcja czujników obrazu, poprzez przekształcanie obrazów optycznych w sygnały elektroniczne.
- Stworzenie złotego elektroskopu, który jest używany do ilustracji efektu fotoelektrycznego.
- Wynalezienie i udoskonalenie noktowizorów, aby zintensyfikować obraz słabo oświetlonego obiektu.
Inne aplikacje
- Tworzenie nanomateriałów węglowych do rozwoju elektroniki w nanoskali.
- Produkcja wodoru poprzez oddzielanie wody za pomocą fotoand i fotokatod od światła słonecznego.
- Wytwarzanie elektrod o właściwościach organicznych i nieorganicznych do wykorzystania w różnorodnych badaniach naukowych i technologicznych oraz zastosowaniach.
- Poszukiwanie śledzenia produktów farmakologicznych przez organizmy za pomocą znakowania izotopowego.
- Eliminacja mikroorganizmów z obiektów o dużej wartości artystycznej w celu ich ochrony poprzez zastosowanie promieni gamma do ich konserwacji i odtwarzania.
- Produkcja źródeł energii do zasilania satelitów i statków przeznaczonych do kosmosu.
- Tworzenie systemów ochrony badań i systemów opartych na wykorzystaniu energii jądrowej.
- Wykrywanie wad lub niedoskonałości materiałów w przemyśle dzięki zastosowaniu promieni rentgenowskich.
Bibliografia
- Rösler, M., Brauer, W i in. (2006). Emisja elektronów indukowana przez cząstki I. Odzyskana z books.google.co.ve
- Jensen, KL (2017). Wprowadzenie do fizyki emisji elektronów. Uzyskane z books.google.co.ve
- Jensen, KL (2007). Postępy w obrazowaniu i fizyce elektronów: fizyka emisji elektronów. Odzyskany z books.google.co.ve
- Cambridge Core. (sf). Materiały emitujące elektrony: postępy, zastosowania i modele. Pobrane z cambridge.org
- Britannica, E. (nd). Emisja wtórna. Odzyskany z britannica.com