Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիա, Ռիչարդսոնի էֆեկտ, էլեկտրոնների առաքումը պինդ մարմիններից (հազվադեպ՝ հեղուկներից) տաքացման (էլեկտրոնների ջերմային գրգռման) դեպքում։ Առաջինը հետազոտել է Օուեն Ռիչարդսոնը 1900-1901 թվականներին։ Այս երևույթը լայնորեն կիրառվում է էլեկտրավակուումային սարքերում, որտեղ որպես ազատ էլեկտրոնների աղբյուր հիմնականում օգտագործվում են մետաղական կամ մետաղակիսահաղորդչային նյութերից պատրաստված կաթոդներ։

Ռիչարդսոնի էֆեկտ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Նկ. 1։ Ֆերմի-Դիրակի բաշխումը տարբեր ջերմաստիճաններում ջերմաէլեկտրոնային էմիսիայի համար։
Նկ. 2։ Վոլֆրամային կաթոդի (W0=4,52 էՎ, A~60 Ա/սմ2·աստ2) էմիսիոն տեսական բնութագիծը։

Մարմնի (էմիտերի) սահմաններից դուրս գալու համար էլեկտրոնները պետք է հաղթահարեն պոտենցիալ արգելքը։ Արգելքի հաղթահարման համար անհրաժեշտ էներգիա ունեցող էլեկտրոնների թիվն աճում է մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, և ջերմաէլեկտրոնային էմիսիայի երևույթն ավելի ինտենսիվ է դաոնում։ Քվանտային տեսության համաձայն, էներգիայի բաշխումը մետաղի ներսի ազատ էլեկտրոնների միջև ունի վիճակագրական բնույթ և նկարագրվում է Ֆերմի-Դիրակի բաշխման ֆունկցիայով, որի հիման վրա կառուցված կորերը՝ էլեկտրոնների բաշխումը ըստ էներգետիկ մակարդակների, տարբեր ջերմաստիճանների դեպքում բերված են նկար 1-ում։ Գծագրում մետաղի 1 սմ3-ում պարունակվող այն Էլեկտրոնների թիվն Է, որոնց Էներգիան T բացարձակ ջերմաստիճանի դեպքում ընկած է W-ից մինչև W+dW տիրույթում, WF-ը Ֆերմիի մակարդակն Է՝ էլեկտրոնների ամենամեծ Էներգիան T=0 դեպքում։ Մետաղի ջերմաստիճանը բարձրացնելիս WF-ին հավասար և դրանից փոքր Էներգիա ունեցող էլեկտրոնների թիվը պակասում Է, միաժամանակ որոշ թվով Էլեկտրոնների Էներգիան աճում Է՝ գերազանցելով WF-ը։ Ընդ որում, որքան մեծ է Էներգիան, այնքան քիչ թվով Էլեկտրոններ ունեն այդպիսի Էներգիա, և որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան ավելի մեծ քանակությամբ էլեկտրոնների Էներգիան է սկսում աճել։ Ցածր ջերմաստիճաններում Էլեկտրոնային էմիսիա տեղի չի ունենում հիմնականում երկու պատճառով. նախ՝ մարմնի արտաքին մակերևույթի մոտ, դուրս եկած Էլեկտրոնների վրա ազդում է իրենց ստեղծած Էլեկտրոնային ամպի և մարմնի դրական լիցքավորված մակերևույթի միջև առաջացած կրկնակի Էլեկտրական շերտի արգելակող դաշտը և, երկրորդ՝ մարմնի արտաքին մակերևույթին մոտեցած Էլեկտրոնների և բյուրեղացանցի հանգույցներում գտնվող դրական իոնների միջև առաջանում է ձգողության ուժ, որը նույնպես խանգարում է Էմիսիային։ Այդ ուժերը հաղթահարելու և մարմնի սահմաններից հեռանալու համար անհրաժեշտ է W0 լրացուցիչ Էներգիա (տես ելքի աշխատանք), այսինքն՝ Էլեկտրոնի լրիվ էներգիան պետք է հավասար լինի

,

որով և որոշվում է մարմնի տաքացման անհրաժեշտ ջերմաստիճանը։ Մարմնի ջերմաստիճանը T2-ի հասցնելիս, զգալի թվով Էլեկտրոններ ձեռք են բերում Wl-ից մեծ Էներգիա, և այդ Էլեկտրոններն էլ հենց ստեղծում են Էմիսիոն հոսանք։

E ≥ 106-107 Վ/սմ լարվածությամբ արտաքին էլեկտրական դաշտերում ջերմաէլեկտրոնային էմիսիային ավելանում է թունելային էմիսիան, և այն վերածվում է ջերմաավտոէլեկտրոնային էմիսիայի։

Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիայի հոսանքի խտությունը (je) մետաղական կաթոդների համար որոշվում է Ռիչարդսոն-Դեշմանի բանաձևով.

,

որտեղ A-ն մետաղի տեսակից և քիմիական մաքրությունից կախված հաստատուն գործակից է, k-ն՝ Բոլցմանի հաստատունը։ Նկ. 2-ում բերված է վոլֆրամային կաթոդի (W0=4,52 էՎ, A~60 ա/սմ2·աստ2) էմիսիոն տեսական բնութագիծը։

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Добрецов Л․ Н, Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М, 1966.
  • Фоменко В․ С․, Эмиссионные свойства материалов, Киев, 1970․
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանի «Ջերմաէլեկտրոնային էմիսիա» հոդվածից (հ․ 9, էջ 491 )։ CC-BY-SA-icon-80x15.png