전자원, 전자방사선의 종류, 이온화의 원인
전자 장치의 작동 원리를 이해하고 설명하기 위해서는 전자는 어떻게 분리되는가라는 질문에 답할 필요가 있습니다.
현대 이론에 따르면 원자는 양전하를 띠고 원자의 거의 전체 질량을 집중시키는 핵과 핵 주위에 위치한 음전하 전자로 구성됩니다. 원자는 전체적으로 전기적으로 중성이다.따라서 핵의 전하는 주변 전자의 전하와 같아야 합니다.
모든 화학 물질은 분자로 구성되어 있고 분자는 원자로 구성되어 있기 때문에 고체, 액체 또는 기체 상태의 모든 물질은 잠재적인 전자 공급원입니다. 사실 물질의 세 가지 집합 상태는 모두 기술 장치에서 전자의 소스로 사용됩니다.
특히 중요한 전자 공급원은 일반적으로 이러한 목적을 위해 와이어 또는 리본 형태로 사용되는 금속입니다.
문제가 발생합니다. 이러한 필라멘트에 전자가 포함되어 있고 이러한 전자가 상대적으로 자유롭다면, 즉 금속 내부에서 어느 정도 자유롭게 이동할 수 있습니다(실제로 이것이 사실이며 매우 작은 전위차도 그러한 실의 양쪽 끝에 적용하면 전자의 흐름을 따라 이동합니다.) 그러면 전자가 금속 밖으로 날아 가지 않고 정상적인 조건에서 전자 소스를 형성하지 않는 이유는 무엇입니까? 기본 정전기 이론을 기반으로 이 질문에 대한 간단한 답을 얻을 수 있습니다.
전자가 금속을 떠난다고 가정합니다. 그런 다음 금속은 양전하를 획득해야 합니다. 부호가 반대인 전하는 서로 끌어당기기 때문에 어떤 외부 영향이 이를 방해하지 않는 한 전자는 다시 금속으로 끌어당길 것입니다.
금속의 전자가 금속을 떠나기에 충분한 에너지를 받을 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다.
1. 열이온 방사선
열전자 복사는 백열체에서 전자가 방출되는 것입니다. 열이온 방사선은 전자 장치의 열음극 및 열-전기 변환기용 재료로서의 사용과 관련하여 고체, 특히 금속 및 반도체에서 연구되었습니다.
백열 이상의 온도로 가열될 때 신체에서 음전하가 손실되는 현상은 18세기 후반부터 알려져 왔습니다. V. V. Petrov(1812), Thomas Edison(1889) 등은 이 현상에 대한 여러 질적 법칙을 확립했습니다. 1930년대까지 방출된 전자의 수, 체온, 일함수 간의 주요 분석적 관계가 결정되었습니다.
필라멘트 끝에 전압이 가해지면 필라멘트를 통해 흐르는 전류가 필라멘트를 가열합니다. 금속의 온도가 충분히 높으면 전자는 금속 표면을 떠나 주변 공간으로 탈출합니다.
이렇게 사용된 금속을 열음극이라고 하고, 이렇게 전자를 방출하는 것을 열이온방사선이라고 합니다. 열이온 복사를 일으키는 과정은 액체 표면에서 분자가 증발하는 과정과 유사합니다.
두 경우 모두 약간의 작업을 수행해야 합니다.액체의 경우 이 작업은 물질 1g을 액체에서 기체 상태로 변경하는 데 필요한 에너지와 동일한 기화 잠열입니다.
열이온 복사의 경우 소위 일함수는 금속에서 전자 하나를 증발시키는 데 필요한 최소 에너지입니다. 무선 공학에서 이전에 사용된 진공 증폭기에는 일반적으로 열음극이 있었습니다.
2. 광전자 방출
다양한 물질의 표면에 빛이 작용하면 전자가 방출됩니다. 빛 에너지는 금속을 떠날 수 있도록 물질의 전자에 필요한 추가 에너지를 제공하는 데 사용됩니다.
이 방법에서 전자원으로 사용되는 물질을 광전 음극(photovoltaic cathode)이라고 하며, 전자를 방출하는 과정을 이라고 한다. 광전지 또는 광전자 방출… 전자를 방출하는 이러한 방식은 전기 눈의 기초입니다. 광전지.
3. 2차 배출
입자(전자 또는 양이온)가 금속 표면에 충돌하면 이러한 입자의 운동 에너지 일부 또는 전체 운동 에너지가 금속의 하나 이상의 전자로 전달될 수 있으며, 그 결과 입자는 충분한 에너지를 얻습니다. 금속. 이 과정을 2차 전자 방출이라고 합니다.
4. 자동 전자 방출
금속 표면 근처에 매우 강한 전기장이 존재하면 금속에서 전자를 끌어당길 수 있습니다. 이 현상을 전계 방출 또는 저온 방출이라고 합니다.
수은은 (오래된 수은 정류기에서) 전계 방출 음극으로 널리 사용되는 유일한 금속입니다. 수은 음극은 매우 높은 전류 밀도를 허용하고 최대 3000kW의 정류기 설계를 가능하게 합니다.
전자는 여러 가지 방법으로 기체 물질에서 방출될 수도 있습니다. 원자가 전자를 잃는 과정을 이온화라고 합니다.… 전자를 잃은 원자를 양이온이라고 합니다.
이온화 프로세스는 다음과 같은 이유로 발생할 수 있습니다.
1. 전자 폭격
가스가 채워진 램프의 자유 전자는 전기장으로 인해 가스 분자 또는 원자를 이온화하기에 충분한 에너지를 얻을 수 있습니다. 이 과정은 원자에서 전자를 제거한 후 미래의 두 전자가 가스 입자와 충돌할 때 새로운 전자를 방출할 수 있기 때문에 눈사태 특성을 가질 수 있습니다.
1차 전자는 위에서 논의한 방법 중 하나에 의해 고체에서 방출될 수 있으며 고체의 역할은 가스가 포함된 껍질과 램프 내부에 있는 모든 전극에 의해 수행될 수 있습니다.1차 전자는 광기전 복사에 의해 생성될 수도 있습니다.
2. 광전 이온화
가스가 가시광선 또는 비가시광선에 노출되면 해당 방사선의 에너지는 전자의 일부를 떨어뜨리기에 충분할 수 있습니다(원자에 의해 흡수될 때). 이 메커니즘은 특정 유형의 가스 배출에서 중요한 역할을 합니다. 또한 가스 자체에서 여기된 입자의 방출로 인해 가스에서 광전 효과가 발생할 수 있습니다.
3. 양이온 충격
중성 가스 분자를 때리는 양이온은 전자 충격의 경우와 같이 전자를 방출할 수 있습니다.
4. 열 이온화
가스의 온도가 충분히 높으면 분자를 구성하는 전자 중 일부는 자신이 속한 원자를 떠나기에 충분한 에너지를 얻을 수 있습니다. 이 현상은 금속의 열전 복사와 유사하며, 이러한 유형의 방출은 고압에서 강력한 아크가 발생하는 경우에만 역할을 합니다.
가장 중요한 역할은 전자 충격의 결과로 가스를 이온화하는 것입니다. 광전 이온화는 일부 유형의 가스 방전에서 중요합니다. 나머지 프로세스는 덜 중요합니다.
비교적 최근까지 통신 기술(특히 무선 통신), 레이더, 에너지, 기기 제작 등 다양한 디자인의 진공 장치가 모든 곳에서 사용되었습니다.
에너지 분야에서 전기 진공 장치의 사용은 교류를 직류로 변환(정류), 직류를 교류로 변환(반전), 주파수 변경, 전기 모터의 속도 조정, 교류 전압 자동 제어로 구성됩니다. 직류 발전기, 전기 용접, 조명 제어에서 상당한 전력을 켜고 끕니다.
방사선과 전자의 상호 작용을 사용하여 네온, 수은 및 형광등과 같은 광전지 및 가스 방전 광원이 생성되었습니다. 전자 제어는 연극 및 산업 조명 체계에서 가장 중요했습니다.
현재 이러한 공정은 모두 반도체 전자소자를 이용하여 조명용으로 사용되고 있다. LED 기술.