Emisja termoelektronowa

Emisja termoelektronowa to proces wydobywania elektronów z rozgrzanych ciał wskutek ich cieplnego pobudzenia. Zjawisko to zazwyczaj występuje w temperaturach powyżej 1000 K, a dla trudnotopliwych metali wymagana jest temperatura powyżej 2000 K. Emisja termoelektronowa znalazła szerokie zastosowanie w lampach elektronowych.

Historia

Zjawisko emisji termoelektronowej zostało po raz pierwszy opisane przez Guthrie w 1873 roku, który zauważył, że żelazo w próżni emitowało ładunki ujemne. Thomas Edison, badając żarówki, potwierdził to zjawisko 13 lutego 1880 roku, wskazując na jednokierunkowy przepływ prądu między rozgrzanym włóknem a zimną elektrodą. W 1904 roku John Ambrose Fleming skonstruował diodę, wykorzystując zjawisko Edisona do detekcji fal radiowych. W 1928 roku Owen Richardson otrzymał Nagrodę Nobla za badania nad emisją termoelektronową, formułując wzór na gęstość prądu emisji.

Prawo Richardsona

Prawo Richardsona opisuje gęstość prądu emisji $J$ w przypadku rozgrzanego metalu lub tlenku metalu, które emitują elektrony. Wzór na gęstość prądu emisji ma postać:

$J = A T^2 expleft(frac{-W}{kT}right),$

gdzie:

$A$ – stała Richardsona, określona wzorem: $A = frac{4pi mk^2 e}{h^3} = 1{,}20173cdot 10^6,frac{mathrm{A}}{mathrm{m}^2mathrm{K}^2}$
$T$ – temperatura w kelwinach,
$W$ – praca wyjścia elektronu z metalu,
$k$ – stała Boltzmana,
$m$ i $e$ – masa i ładunek elektronu,
$h$ – stała Plancka.

Bibliografia

[Termoemisja elektronów z powierzchni metali], materiały dydaktyczne UJ
[Zjawisko termoemisji elektronów], materiały dydaktyczne PWr
[Mikroskopia elektronowa > Emitery], materiały dydaktyczne UMCS

Emisja termoelektronowa odgrywa kluczową rolę w wielu zastosowaniach technologicznych, a jej zrozumienie jest istotne dla rozwoju elektroniki oraz fizyki materiałowej.

Najnowsze aktualności:

Emisja termoelektronowa