- Principals aplicacions tecnològiques de l'emissió electrònica dels àtoms
- Emissió d'electrons per efecte de camp
- Emissió tèrmica d'electrons
- Fotoemisió d'electrons i emissió secundària d'electrons
- altres aplicacions
- referències
Les aplicacions tecnològiques de l'emissió electrònica d'àtoms es produeixen tenint en compte els fenòmens que provoquen l'ejecció d'un o més electrons fora d'un àtom. És a dir, perquè un electró abandoni l'orbital en què està de forma estable al voltant de el nucli de l'àtom, es necessita un mecanisme extern que ho aconsegueixi.
Perquè un electró es desprengui de l'àtom a què pertany ha de ser arrencat per mitjà d'l'ús de determinades tècniques, com ara l'aplicació d'una gran quantitat d'energia en forma de calor o la irradiació amb feixos d'electrons accelerats altament energètics.
L'aplicació de camps elèctrics que posseeixin una força molt més gran que la relacionada amb els llamps, i fins i tot la utilització de làsers de gran intensitat i amb una brillantor major a el de la superfície solar són capaços d'aconseguir aquest efecte removedor d'electrons.
Principals aplicacions tecnològiques de l'emissió electrònica dels àtoms
Hi ha diversos mecanismes per aconseguir l'emissió electrònica dels àtoms, els quals depenen d'alguns factors com el lloc d'on provinguin els electrons que s'emeten i la manera en la qual aquestes partícules tinguin la capacitat de moure per travessar una barrera de potencial de dimensions finites.
De la mateixa manera, la mida d'aquesta barrera dependrà de les característiques de l'àtom en qüestió. En el cas d'aconseguir l'emissió per sobre de la barrera, sense importar les seves dimensions (gruix), els electrons han de tenir l'energia suficient per superar-la.
Aquesta quantitat d'energia pot ser aconseguida mitjançant xocs amb altres electrons per transferència de la seva energia cinètica, l'aplicació d'escalfament o l'absorció de partícules lumíniques conegudes com fotons.
En canvi, quan es vol aconseguir l'emissió per sota de la barrera, aquesta ha de tenir el gruix requerit perquè li sigui possible als electrons "travessar" a través d'un fenomen anomenat efecte túnel.
En aquest ordre d'idees, a continuació es detallen els mecanismes per aconseguir emissions electròniques, cadascun dels quals és seguit per una llista amb algunes de les seves aplicacions tecnològiques.
Emissió d'electrons per efecte de camp
L'emissió d'electrons per efecte de camp ocorre per l'aplicació de grans camps de tipus elèctric i d'origen extern. Entre les seves aplicacions més importants destaquen:
- La producció de fonts d'electrons que posseeixen determinat brillantor per desenvolupar microscopis electrònics d'alta resolució.
- El progrés dels diferents tipus de microscòpia electrònica, on es fan servir electrons per originar imatges de cossos molt petits.
- L'eliminació de càrregues induïdes des de vehicles que viatgin a través d'l'espai, mitjançant neutralitzadors de càrrega.
- La creació i millora de materials de dimensions petites, com ara els nanomaterials.
Emissió tèrmica d'electrons
L'emissió tèrmica d'electrons, també coneguda com a emissió termoiònica, es basa en l'escalfament de la superfície de el cos a ser estudiat per provocar l'emissió electrònica mitjançant la seva energia tèrmica. Posseeix nombroses aplicacions:
- La producció de transistors de buit d'alta freqüència, els quals s'utilitzen en el camp de l'electrònica.
- La creació de pistoles que llancen electrons, per a la seva ocupació en la instrumentació de classe científica.
- La formació de materials semiconductors que posseeixin una major resistència a la corrosió i millora dels elèctrodes.
- La conversió eiciente de diversos tipus d'energia, com la solar o tèrmica, en energia elèctrica.
- L'aprofitament dels sistemes de radiació solar o l'energia tèrmica per generar raigs X i emprar-los en aplicacions mèdiques.
Fotoemisió d'electrons i emissió secundària d'electrons
La fotoemisió d'electrons és una tècnica basada en l'efecte fotoelèctric, descobert per Einstein, en la qual s'irradia la superfície de l'material amb una radiació de determinada freqüència, per transmetre als electrons l'energia suficient com per expulsar-los de la dita superfície.
De la mateixa manera, l'emissió secundària d'electrons es produeix quan la superfície d'un material és bombardejat amb electrons de tipus primari que posseeixen una gran quantitat d'energia, de manera que aquests traspassin energia als electrons de tipus secundari perquè puguin desprendre de la superfície.
Aquests principis han estat utilitzats en molts estudis que han aconseguit, entre altres coses, el següent:
- La construcció de fotomultiplicadors, els quals són utilitzats en fluorescència, microscòpia d'escaneig làser i com detectors de nivells baixos de radiació lumínica.
- La producció de dispositius sensors d'imatge, mitjançant la transformació d'imatges òptiques en senyals electròniques.
- La creació de l'electroscopi d'or, que s'empra en la il·lustració de l'efecte fotoelèctric.
- La invenció i millora dels dispositius de visió nocturna, per intensificar les imatges d'un objecte vagament il·luminat.
altres aplicacions
- La creació de nanomaterials a força de carboni per al desenvolupament de l'electrònica a escala nanomètrica.
- La producció d'hidrogen mitjançant la separació de l'aigua, utilitzant fotoánodos i fotocátodos a partir de la llum solar.
- La generació d'elèctrodes que posseeixin propietats orgàniques i inorgàniques per a la seva utilització en una major varietat d'investigacions i aplicacions científiques i tecnològiques.
- La recerca de l'rastreig de productes farmacològics a través dels organismes per mitjà de l'marcatge isotòpic.
- L'eliminació de microorganismes de peces de gran valor artístic per a la seva protecció a través de l'aplicació de raigs gamma en la seva conservació i restauració.
- La producció de fonts d'energia per alimentar satèl·lits i naus destinades a l'espai exterior.
- La creació de sistemes de protecció per a investigacions i sistemes que es basen en la utilització d'energia nuclear.
- La detecció de falles o imperfeccions en materials en l'àmbit industrial mitjançant l'ús dels raigs X.
referències
- Rösler, M., Brauer, W et al. (2006). Particle Induced Electron Emission I. Recuperat de books.google.co.ve
- Jensen, KL (2017). Introduction to the Physics of Electron Emission. Obtingut de books.google.co.ve
- Jensen, KL (2007). Advances in Imaging and Electron Physics: Electron Emission Physics. Recuperat de books.google.co.ve
- Cambridge Core. (Sf). Electron-emission materials: Advances, applications, and models. Obtingut de cambridge.org
- Britannica, I. (sf). Secondary emission. Recuperat de britannica.com