Mga mapagkukunan ng mga electron, mga uri ng radiation ng elektron, mga sanhi ng ionization

Upang maunawaan at maipaliwanag ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga elektronikong aparato, kinakailangang sagutin ang sumusunod na tanong: paano pinaghihiwalay ang mga electron? Sasagutin natin sa artikulong ito.

Ayon sa modernong teorya, ang atom ay binubuo ng isang nucleus, na may positibong singil at tumutuon sa sarili nito halos ang buong masa ng atom, at mga negatibong sisingilin na mga electron na matatagpuan sa paligid ng nucleus. Ang atom sa kabuuan ay neutral sa kuryente, samakatuwid, ang singil ng nucleus ay dapat na katumbas ng singil ng mga nakapaligid na electron.

Dahil ang lahat ng mga kemikal ay gawa sa mga molekula, at ang mga molekula ay gawa sa mga atomo, ang anumang sangkap sa isang solid, likido, o gas na estado ay isang potensyal na mapagkukunan ng mga electron. Sa katunayan, ang lahat ng tatlong pinagsama-samang estado ng bagay ay ginagamit sa mga teknikal na kagamitan bilang pinagmumulan ng mga electron.

Ang isang partikular na mahalagang mapagkukunan ng mga electron ay mga metal, na kadalasang ginagamit para sa layuning ito sa anyo ng mga wire o ribbons.

Ang tanong ay lumitaw: kung ang naturang filament ay naglalaman ng mga electron at kung ang mga electron na ito ay medyo libre, iyon ay, maaari silang lumipat nang higit pa o hindi gaanong malaya sa loob ng metal (na ito talaga ang kaso, kumbinsido kami na kahit na isang napakaliit na potensyal na pagkakaiba, na inilapat sa magkabilang dulo ng naturang thread ay nagdidirekta sa daloy ng mga electron kasama nito), kung gayon bakit ang mga electron ay hindi lumipad palabas ng metal at sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay hindi bumubuo ng isang mapagkukunan ng mga electron? Ang isang simpleng sagot sa tanong na ito ay maaaring ibigay sa batayan ng elementarya electrostatic theory.

Ipagpalagay na ang mga electron ay umalis sa metal. Pagkatapos ang metal ay dapat makakuha ng isang positibong singil. Dahil ang mga singil ng magkasalungat na palatandaan ay umaakit sa isa't isa, ang mga electron ay muling maaakit sa metal maliban kung pinipigilan ito ng ilang panlabas na impluwensya.

Mayroong ilang mga paraan na ang mga electron sa isang metal ay maaaring bigyan ng sapat na enerhiya upang umalis sa metal:

1. Thermionic radiation

Ang Thermionic radiation ay ang paglabas ng mga electron mula sa mga incandescent na katawan. Ang Thermionic radiation ay pinag-aralan sa mga solido at lalo na sa mga metal at semiconductor na may kaugnayan sa kanilang paggamit bilang materyal para sa mga thermionic cathodes ng mga elektronikong aparato at mga heat-to-electricity converter.

Ang kababalaghan ng pagkawala ng negatibong kuryente mula sa mga katawan kapag pinainit sa isang temperatura na higit sa puting init ay kilala mula noong huling bahagi ng ika-18 siglo. V. V. Petrov (1812), Thomas Edison (1889) at iba pa ay nagtatag ng isang bilang ng mga qualitative na batas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Sa pamamagitan ng 1930s, ang mga pangunahing analytical na relasyon sa pagitan ng bilang ng mga ibinubuga na electron, temperatura ng katawan at paggana ng trabaho ay natukoy.

Ang kasalukuyang dumadaloy sa filament kapag ang isang boltahe ay inilapat sa mga dulo nito ay nagpapainit sa filament. Kapag ang temperatura ng metal ay sapat na mataas, ang mga electron ay aalis sa ibabaw ng metal at makatakas sa nakapalibot na espasyo.

Ang metal na ginamit sa ganitong paraan ay tinatawag na thermionic cathode, at ang paglabas ng mga electron sa ganitong paraan ay tinatawag na thermionic radiation. Ang mga proseso na nagdudulot ng thermionic radiation ay katulad ng mga proseso ng pagsingaw ng mga molekula mula sa ibabaw ng isang likido.

Sa parehong mga kaso, ang ilang trabaho ay dapat gawin. Sa kaso ng isang likido, ang gawaing ito ay ang nakatagong init ng singaw, katumbas ng enerhiya na kinakailangan upang baguhin ang isang gramo ng sangkap mula sa likido patungo sa gas na estado.

Sa kaso ng thermionic radiation, ang tinatawag na work function ay ang pinakamababang enerhiya na kinakailangan upang sumingaw ang isang electron mula sa metal. Ang mga vacuum amplifier na dating ginamit sa radio engineering ay karaniwang may mga thermionic cathode.

2. Photoemission

Ang pagkilos ng liwanag sa ibabaw ng iba't ibang mga materyales ay nagreresulta din sa pagpapalabas ng mga electron. Ang liwanag na enerhiya ay ginagamit upang magbigay ng mga electron ng sangkap ng kinakailangang karagdagang enerhiya upang maiwan nila ang metal.

Ang materyal na ginamit bilang pinagmumulan ng mga electron sa pamamaraang ito ay tinatawag na photovoltaic cathode, at ang proseso ng pagpapakawala ng mga electron ay kilala bilang photovoltaic o photoelectron emissions… Ang ganitong paraan ng pagpapakawala ng mga electron ay ang batayan ng electric eye— photocell.

3. Mga pangalawang emisyon

Kapag ang mga particle (electron o positive ions) ay tumama sa ibabaw ng metal, ang bahagi ng kinetic energy ng mga particle na ito o lahat ng kanilang kinetic energy ay maaaring ilipat sa isa o higit pang mga electron ng metal, bilang resulta kung saan nakakakuha sila ng enerhiya na sapat upang umalis. ang metal. Ang prosesong ito ay tinatawag na pangalawang paglabas ng elektron.

4. Autoelectronic emissions

Kung mayroong napakalakas na electric field malapit sa ibabaw ng metal, maaari nitong hilahin ang mga electron palayo sa metal. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na field emission o cold emission.

Ang mercury ay ang tanging metal na malawakang ginagamit bilang isang field emission cathode (sa mga lumang mercury rectifier). Ang mga mercury cathode ay nagbibigay-daan sa napakataas na kasalukuyang densidad at paganahin ang disenyo ng mga rectifier hanggang sa 3000 kW.

Ang mga electron ay maaari ding ilabas mula sa isang gaseous substance sa maraming paraan. Ang proseso kung saan ang isang atom ay nawawalan ng isang elektron ay tinatawag na ionization.… Ang atom na nawalan ng elektron ay tinatawag na positibong ion.

Maaaring maganap ang proseso ng ionization dahil sa mga sumusunod na dahilan:

1. Elektronikong pambobomba

Ang isang libreng electron sa isang gas-filled lamp ay maaaring, dahil sa electric field, makakuha ng sapat na enerhiya upang i-ionize ang isang molekula ng gas o atom. Ang prosesong ito ay maaaring magkaroon ng isang avalanche character, dahil pagkatapos na i-knock out ang isang electron mula sa isang atom, ang parehong mga electron sa hinaharap, kapag sila ay bumangga sa mga particle ng gas, ay maaaring maglabas ng mga bagong electron.

Ang mga pangunahing electron ay maaaring ilabas mula sa isang solid sa pamamagitan ng alinman sa mga pamamaraan na tinalakay sa itaas, at ang papel na ginagampanan ng isang solid ay maaaring gampanan pareho ng shell kung saan ang gas ay nakapaloob, at ng alinman sa mga electrodes na matatagpuan sa loob ng lampara.Ang mga pangunahing electron ay maaari ding mabuo ng photovoltaic radiation.

2. Photoelectric ionization

Kung ang gas ay nalantad sa nakikita o hindi nakikitang radiation, kung gayon ang enerhiya ng radiation na iyon ay maaaring sapat (kapag nasisipsip ng isang atom) upang matumba ang ilan sa mga electron. Ang mekanismong ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa ilang mga uri ng gas discharge. Bilang karagdagan, ang isang photoelectric effect ay maaaring mangyari sa isang gas dahil sa paglabas ng mga excited na particle mula sa gas mismo.

3. Positibong ion bombardment

Ang isang positibong ion na tumatama sa isang neutral na molekula ng gas ay maaaring maglabas ng isang elektron, tulad ng sa kaso ng pagbomba ng elektron.

4. Thermal ionization

Kung ang temperatura ng gas ay sapat na mataas, kung gayon ang ilan sa mga electron na bumubuo sa mga molekula nito ay maaaring makakuha ng sapat na enerhiya upang iwanan ang mga atom kung saan sila nabibilang. Ang phenomenon na ito ay katulad ng thermoelectric radiation mula sa metal. Ang ganitong uri ng emission ay gumaganap lamang ng papel sa kaso ng isang malakas na arko sa mataas na presyon.

Ang pinakamahalagang papel ay nilalaro ng ionization ng gas bilang resulta ng pagbomba ng elektron. Ang photoelectric ionization ay mahalaga sa ilang uri ng gas discharge. Ang natitirang mga proseso ay hindi gaanong mahalaga.

Hanggang sa kamakailan lamang, ang mga aparatong vacuum ng iba't ibang mga disenyo ay ginagamit sa lahat ng dako: sa mga teknolohiya ng komunikasyon (lalo na sa mga komunikasyon sa radyo), sa mga radar, sa enerhiya, sa paggawa ng instrumento, atbp.

Ang paggamit ng mga electrovacuum device sa larangan ng enerhiya ay binubuo ng pag-convert ng alternating current sa direct current (rectification), pag-convert ng direktang current sa alternating current (inverting), pagbabago ng frequency, pagsasaayos ng bilis ng electric motors, awtomatikong pagkontrol sa boltahe ng alternating current at mga direktang kasalukuyang generator, pag-on at pag-off ng makabuluhang kapangyarihan sa electric welding, kontrol ng ilaw.

Electron Tubes — Kasaysayan, Prinsipyo ng Operasyon, Disenyo at Aplikasyon

Ang paggamit ng pakikipag-ugnayan ng radiation sa mga electron ay humantong sa paglikha ng mga photocell at mga pinagmumulan ng ilaw ng gas-discharge: neon, mercury at fluorescent lamp. Ang elektronikong kontrol ay pinakamahalaga sa mga iskema ng pag-iilaw sa teatro at pang-industriya.

Sa kasalukuyan, ang lahat ng mga prosesong ito ay gumagamit ng mga semiconductor na elektronikong aparato at ginagamit para sa pag-iilaw teknolohiya ng LED.