Главная » Бизнес и финансы » Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности. Термоэлектронная эмиссия в вакууме

Сегодня в фокусе внимания термоэлектронная эмиссия. Рассматриваются варианты названия эффекта, его проявление в среде и в вакууме. Исследуются температурные пределы. Определяются зависимые составляющие плотности тока насыщения термоэлектронной эмиссии.

Термин «термоэлектронная эмиссия» имеет и другие названия. По именам ученых, которые открыли и впервые исследовали это явление, он определяется как эффект Ричардсона или эффект Эдисона. Таким образом, если человеку в тексте книги встретятся эти два словосочетания, он должен помнить, что подразумевается все тот же физический термин. Путаницу внесло разногласие между публикациями отечественных и зарубежных авторов. Советские физики стремились давать законам поясняющие определения.

Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

Термин «термоэлектронная эмиссия» содержит в себе суть явления. Человеку, который видит это словосочетание на странице, сразу понятно, что речь идет о температурном испускании электронов, только остается за кадром, что происходит это непременно в металлах. Но для того и существуют определения, чтобы раскрывать детали. В зарубежной науке очень щепетильно относятся к первенству и авторскому праву. Поэтому ученый, который смог зафиксировать нечто, получает именное явление, а бедные студенты должны фактически наизусть заучивать фамилии первооткрывателей, а не только суть эффекта.

Явление термоэлектронной эмиссии состоит в том, что из металлов при высокой температуре выходят электроны. Таким образом, нагретое железо, олово или ртуть являются источником этих элементарных частиц. Механизм строится на том, что в металлах существует особая связь: кристаллическая решетка положительно заряженных ядер является как бы общей базой для всех электронов, которые образуют облако внутри структуры.

Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

Таким образом, среди отрицательно заряженных частиц, которые находятся вблизи поверхности, всегда найдутся такие, у которых достаточно энергии, чтобы покинуть объем, то есть преодолеть потенциальный барьер.

Благодаря металлической связи вблизи поверхности любого металла найдутся электроны, у которых достаточно сил для преодоления потенциального барьера выхода. Однако из-за этого же разброса энергий одна частица едва отрывается от кристаллической структуры, а другая вылетает и преодолевает некоторое расстояние, ионизируя среду вокруг себя. Очевидно, что чем больше кельвинов в среде, тем больше электронов приобретают способность покинуть объем металла. Таким образом, встает вопрос о том, какова температура термоэлектронной эмиссии. Ответ непрост, и рассматривать мы будем нижнюю и верхнюю границы существования этого эффекта.

Связь позитивных и негативных частиц в металлах обладает рядом особенностей, среди которых очень плотное распределение энергий. Электроны, являясь фермионами, занимают каждый свою энергетическую нишу (в отличие от бозонов, которые способны находиться все в одном состоянии). Несмотря на это, разница между ними настолько мала, что спектр может считаться непрерывной, а не дискретной величиной.

Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

В свою очередь это приводит к большой плотности состояний электронов в металлах. Однако даже при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю, (напомним, это ноль кельвинов, или примерно минус двести семьдесят три градуса по Цельсию) будут находиться электроны с большей и меньшей энергией, так как все они одновременно не смогут быть в низшем состоянии. Значит, при определенных условиях (тонкая фольга) очень редко выход электрона из металла будет наблюдаться даже при экстремально низких температурах. Таким образом, нижним пределом температуры термоэлектронной эмиссии может считаться значение, близкое к абсолютному нулю.

С другой стороны температурной шкалы стоит плавление металла. Согласно физико-химическим данным, у всех материалов этого класса данная характеристика различается. Иными словами, металлов с одинаковой температурой плавления не существует. Ртуть или жидкость при нормальных условиях переходит из кристаллической формы уже при минус тридцати девяти градусах Цельсия, тогда как вольфрам — при трех с половиной тысячах.Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

Однако все эти пределы роднит одно – металл перестает быть твердым телом. А значит, законы и эффекты меняются. И говорить о том, что в расплаве существует термоэлектронная эмиссия, не приходится. Таким образом, верхним пределом этого эффекта становится температура плавления металла.

Все рассмотренное выше относится к явлению в среде (например, на воздухе или в инертном газе). Теперь обратимся к вопросу, что такое термоэлектронная эмиссия в вакууме. Для этого опишем простейший прибор. В колбу, из которой откачали воздух, помещают тонкий стержень из металла, к которому подводят отрицательный полюс источника тока. Заметим, что материал должен плавиться при достаточно высоких температурах, чтобы во время эксперимента не потерять кристаллическую структуру. Полученный таким образом катод окружают цилиндром из другого металла и подсоединяют к нему положительный полюс. Естественно, анод тоже находится в заполненном вакуумом сосуде. При замыкании цепи получаем ток термоэлектронной эмиссии.

Термоэлектронная эмиссия: понятие, особенности

Примечательно то, что в этих условиях зависимость тока от напряжения при не меняющейся температуре катода подчиняется не закону Ома, а закону трех вторых. Еще он назван именем Чайлда (в других версиях Чайлда-Ленгмюра и даже Чайлда-Ленгмюра-Богуславского), а в немецкоязычной научной литературе – уравнением Шоттки. При увеличении напряжения в такой системе в определенный момент все электроны, вырываемые из катода, достигают анода. Это называется током насыщения. На вольт-амперной характеристике это выражается в том, что кривая выходит на плато, и дальнейшее увеличение напряжения не эффективно.

Таковы особенности, которыми обладает термоэлектронная эмиссия. Формула достаточно сложная, поэтому приводить её здесь не будем. К тому же её легко найти в любом справочнике. Вообще, формулы термоэлектронной эмиссии как таковой не существует, рассматривают только плотность тока насыщения. Эта величина зависит от материала (который определяет работу выхода) и термодинамической температуры. Все остальные составляющие формулы – константы.

На основании термоэлектронной эмиссии работает множество приборов. Например, старые большие телевизоры и мониторы в основе имеют именно этот эффект.

О admin

Оставить комментарий

x

Check Also

Чем отличается генеральный директор от директора? Полномочия, права и обязанности, порядок назначения и увольнения

Чем отличается генеральный директор от директора? Полномочия, права и обязанности, порядок назначения и увольнения В структуре любого предприятия обязательно есть руководитель. Как именно он называется, чаще всего зависит от желания ...

Средства пожаротушения: классификация и их применение

Средства пожаротушения: классификация и их применение. Противопожарный инвентарь, системы пожаротушения Пожар – непредсказуемое явление, которое может возникнуть в любой момент. Последствия его страшны для жизни и здоровья людей. Пугает и ...

Активы непрофильные: активы предприятия, которые не связаны с его основной деятельностью

Активы непрофильные: активы предприятия, которые не связаны с его основной деятельностью Современные реалии экономической ситуации приводят к тому, что компании, для того чтобы выжить, стараются задействовать как можно больше активов. ...

Компенсация за задержку заработной платы

Компенсация за задержку заработной платы. Расчет компенсации за задержку выплаты заработной платы Все сотрудники на предприятии трудятся за денежное вознаграждение. Это право работника и обязанность работодателя. Выплата зарплаты предусмотрена трудовым ...

Ваучер — это

Ваучер — это. Значение термина по словарю и специфика использования Ваучер — это письменный документ, свидетельствующий о праве владельца на приобретение определенных товаров и услуг. Наверняка многие сталкивались с этим ...

Классификация полимеров по происхождению

С трудом можно представить себе сегодняшнюю жизнь без полимеров – сложных синтетических веществ, которые получили широкое распространение в различных областях человеческой деятельности. Полимеры – это высокомолекулярные соединения природного либо синтетического ...

Что такое сбор? Налоговая система в России

На территории нашей страны действуют различные налоги, обязательные к уплате. Также есть сборы. Эти платежи имеют важные функции, поскольку пополняют бюджет. Оттуда они перераспределяются на развитие различных сфер жизнедеятельности. Что ...

Страховое публичное акционерное общество «РЕСО»

Страховое публичное акционерное общество «РЕСО». КАСКО: отзывы клиентов Поездка в автомобиле – это не только удовольствие, но и огромная ответственность. Неосторожность, несоблюдение правил дорожного движения и иные причины могут привести ...

Дочерняя компания – это

Дочерняя компания – это. Управление дочерними компаниями Крупные корпорации в целях расширения бизнеса открывают новые организации. Они называются «дочерние». Предприятие компании такие создает на собственные средства. Оно отвечает за их ...

Отлагательное условие сделки, его особенности, специфика и требования

Отлагательное условие сделки, его особенности, специфика и требования Сделка считается совершенной под отлагательным условием, если ее участники поставили возникновение обязанностей и прав в зависимость от конкретного обстоятельства. При этом неизвестно, ...

Основные принципы обеспечения безопасности

Принципы и методы обеспечения безопасности представляют собой совокупность механизмов, способствующих с определенной вероятностью исключить потенциальные угрозы, влияющие на состояние человека. Чем сложнее тип деятельности, тем более комплексной будет защита. Рассмотрим ...

Амортизация НМА

Амортизация НМА. Как начисляется амортизация на нематериальные активы? Нематериальные активы – это специальная группа средств, которые обладают стоимостью и приносят доход или формируют условия для получения прибыли. При этом они ...

Виды, уровни менеджмента и их характеристики

Виды, уровни менеджмента и их характеристики. Менеджмент предприятия Виды и уровни менеджмента — это тема, актуальная для любой компании. Нет предприятия, на котором бы не предпринимались попытки выстроить эффективную систему ...

Стагнация — это

Стагнация — это. Причины и методы преодоления экономического застоя Экономика любой страны в тот или иной период находится в одном из четырех состояний: она может расти, падать, испытывать кризис или ...

Что такое ретроактивный период в страховании: определение

Что такое ретроактивный период в страховании: определение. Договор страхования Договор страхования – удачный компромисс между сухой статистикой возникновения непредвиденных ситуаций и платежным балансом страхователя. Как правило, чтобы получить страховку, андеррайтер ...

Что такое взаимозаменяемые товары?

Субституты, или взаимозаменяемые товары, – это (примеры будут нами рассмотрены) товары, имеющие способность заменять друг друга на рынке, благодаря аналогичным свойствам, одинаковой области применения, и отвечающие однородным запросам потребителей. Также ...

Что такое эмбарго: экономика и политика

В последнее время в новостных сюжетах можно часто услышать слово «эмбарго». Но что такое эмбарго? Это такой экономический или политический трюк, в результате которого некоторые государства могут давить на другие ...

Цессионарий — это

Многим приходилось слышать такие понятия, как цедент и цессионарий. Кто это ? Каковы особенности их правоотношений? Об этом узнаем в статье. В первую очередь стоит отметить, что такие статусы субъекты ...

Рейтинг@Mail.ru