المجال الإلكتروني للانبعاثات

المجال الإلكتروني للانبعاث أو مجال الانبعاثات (بالإنجليزية : Field Electron Emmission ) هي ظاهرة تجريبية تشمل المجال الكهربائي الناجم عن انبعاث الإكترونات من سطح مكثف لمواد (سواء الصلبة أو السائلة)، في فراغ أو في مواد أخرى. الثانية هذه المواد قد يكون الغاز السائل، أو غير المعدنية الصلبة منخفضة على توصيل الكهرباء. Fé السطحية في المواقع التي يحدث فيها الكهربائية المحلية سطح الميدان مرتفعة للغاية. لتوليد كميات كبيرة من الانبعاثات، ميادين 1 فولت لكل nanometre (1 الخامس / نانومتر، أو 1 000 000 000 فولت لكل متر) أو أكثر من المطلوب. بالضبط الميدانية اللازمة ويعتمد على طبيعة المواد التي ينطوي عليها وعلى كمية الإلكترون الحالية تريد أن يولد. أي مؤثر خارجي (على وجه الخصوص، لا تدفئة) هو مطلوب. الحديد هو الأثر المادي في حد ذاته.

المصادر الإلكترونية التي تقوم على الحديد (أو يحتمل أن يكون (سياقات عملية كثيرة، تتراوح بين مشرق الإلكترون مصادر رفيعة القرار المجاهر الإلكترونية لتحميل التكاليف المحيدون عن المركبة الفضائية. الحديد هو أيضا أحد الأسباب الرئيسية التي يمكن من فراغ وتوزيع كهربائية الظواهر. في بعض السياقات واحد يريد زيادة / الأمثل Fé التيارات، وفي حالات أخرى أحد يريد لقمع Fé تماما. مليار دولار وتشارك الصناعات في كل المساعي.

التفسير العلمي للمجال الإلكترون الانبعاثات هو أنه نتيجة لموجة الميكانيكية انفاق الإلكترونات من مادة مكثفة. (وهذا هو أيضا حجم انفاق الميكانيكية، ولكن موجة الإلكترون جوانب السلوك، وليس الكمي جوانب، هي أكثر أهمية بالنسبة الحديد.) وبسبب موجة الالكترونات التي تشبه السلوك، فإنها يمكن أن النفق من خلال سطح الحاجز الذي أحرز رقيقة بدرجة كافية قبل تطبيق الكهربائية الميدان، من دون مكاسب أو خسائر للطاقة.

الميدان الإلكتروني انبعاثات كانت أول دولة كبيرة في التأثير المادي على أن يكون اسمه بقوة نتيجة لحفر النفق، في الأيام الأولى لميكانيكا الكم. وهذا ما قام به فاولر ونوردهايم [FN28]، الذي قدم أول صحيحة في الأساس المادي شرح الجزء الأكبر من الحديد والمعادن في أوائل 1928. ألف أسرة (التقريبية) معادلات "فاولر - نوردهايم معادلات من نوع"، اسم لها. بدقة، فإن هذه المعادلات لا تنطبق إلا على الجزء الأكبر من الحديد والمعادن (مع تعديل مناسب لغيرها من المواد الصلبة السائبة البلورية، لكنها غالبا ما تستخدم—تقريب—وصف الحديد من المواد الأخرى.

في بعض النواحي، هو مجال الإلكترون الانبعاثات نموذج مثال على ما يعني الفيزيائيون من خلال انفاق. للأسف، نماذج بسيطة للحل من حاجز انفاق تؤدي إلى معادلات (بما فيها الجبهة الوطنية عام 1928 الأصلي من نوع المعادلة) أن تحصل على التوقعات الحالية للانبعاثات منخفضة للغاية الكثافة بمقدار 100 أو أكثر. إذا كان أحد تدرج الجدار نموذجا أكثر واقعية في أبسط شكل من المعادلة شرويدنجير، ثم حرج رياضية وتنشأ المشكلة الناتجة خلال المعادلة التفاضلية : فمن المعروف أن من المستحيل رياضيا من حيث المبدأ على حل هذه المعادلة تماما حيث المعتادة وظائف الفيزياء الرياضية، أو في أي طريقة بسيطة. للحصول تقارب حتى حل، لا بد من استخدام طرق خاصة التقريبية على النحو المعروف في علم الفيزياء "شبه الكلاسيكية" أو "شبه الكلاسيكية" الأساليب. والأسوأ من ذلك، كان خطأ حسابيا في الطلب الأصلي لهذه الأساليب الحديد، وحتى تصحح النظرية التي وضعت في 1950s كانت ناقصة رسميا حتى وقت قريب جدا. ونتيجة لهذه (وغيرها) والصعوبات التي كانت تراث سوء الفهم والمعلومات المضللة التي لا تزال مستمرة في بعض الأبحاث الحالية الحديد. الهدف من هذه المادة، وينبغي أن يقدم في الاعتبار الأساسي الحديد "ل21st القرن وما بعده" التي تخلو من هذه التباسات.

ويهدف المقترح لهذه المادة

الميدان الإلكتروني الانبعاثات (الحديد) هي الموضوع مع العديد من التطبيقات الفعلية والمحتملة، وإلى حد ما مجزأة الأدب. على الجانب النظري، وحسابات في الكتب المدرسية والجامعية عادة ما تكون مفرطة في البساطة. وعلى الجانب الآخر، والبحوث والكتب المدرسية الموجهة نحو اتخاذ بعض أساسيات النحو المعروف. ويقترح أن هذه المادة الموسوعة ينبغي أن يحاول سد هذه الثغرات.

أبسط وأقدم نوع من الحديد هو الجزء الأكبر من الحديد والمعادن (أي المعادن لا يقل عن 100 نانومتر كثيفة في اتجاه انبعاث الإلكترون). لهذه المادة عام وينبغي أن تهدف إلى توفير نوعية إلى حد كبير في الاعتبار تاريخ والتطبيقات الميدانية الإلكترون الانبعاثات. لبدء تقنية متخصصة لهذه المادة يجب أن تهدف إلى توفير المزيد من الحسابات الأساسية للنظرية من الحديد والمعادن الأساسية وأساليب تحليل البيانات التجريبية، وتوفير وصلات لنظرية الحديد من المواد الأخرى. وينبغي أن تشمل هذه الحسابات سواء التاريخية والتطورات الأخيرة. حتما، فان ذلك يجعل من المادة لفترة طويلة، ولكن ربما كان أفضل من الحصول على جميع المعلومات في مكان واحد.

المصطلحات والاتفاقيات =

الميدان الإلكتروني الانبعاثات، مجال الإلكترون الانبعاثات التي يتسبب فيها، ومجال انبعاث الإلكترون مجال الانبعاثات أسماء عامة لهذه الظاهرة والتجارب النظرية. أول اسم المستخدم هنا، ولكن لأسباب الاستمرارية التاريخية المختصر "الحديد" المستخدمة.

فاولر - نوردهايم (الجبهة الوطنية) هي موجة انفاق الميكانيكية انفاق الالكترونات خلال تقريبها الثلاثي خلق حاجز على سطح موصل إلكتروني من خلال تطبيق كهربائية عالية جدا الميدان. فرد الإلكترونات يمكن الفرار من القوات الجديدة انفاق الكثير من المواد المختلفة في مختلف الظروف.

البرد مجال الإلكترون الانبعاثات (المعاهدة) هو الاسم الذي يطلق على معين من الانبعاثات النظام الإحصائي، الذي انبعاثات الالكترونات في البداية في التوازن الداخلي الحرارية، والتي في معظم الإلكترونات المنبعثة من الهرب عن طريق انفاق القوات الجديدة من دول قريبة من الإلكترون لانبعاثات فيرمي المستوى. [على النقيض من ذلك، في نظام شوتكي الانبعاثات، والهروب من الإلكترونات فوق ميدانية خفض الحاجز، من الدول أعلى بكثير من مستوى فيرمي.] كثير من المواد الصلبة والسائلة يمكن أن ينبعث من الإلكترونات في معاهدة القوات التقليدية في أوروبا إذا كان النظام الكهربائي من الميدان هو الحجم المناسب لتطبيقها.

فاولر - نوردهايم من نوع (القوات الجديدة من نوع (معادلات هي عائلة من المعادلات التقريبية المستمدة من معاهدة القوات التقليدية في أوروبا لوصف الإلكتروني الداخلي في معظم الدول المعادن. مختلف أفراد الأسرة وتمثل درجات مختلفة من التقريب إلى حقيقة واقعة. المعادلات التقريبية ضرورية لأنه، جسديا لنماذج واقعية للجدار حفر الانفاق، فإنه من المستحيل رياضيا من حيث المبدأ على حل هذه المعادلة شرويدنجير بالضبط في أي طريقة بسيطة. ليست هناك نظرية ما يدعو إلى الاعتقاد بأن القوات الجديدة من نوع وصف المعادلات صحيحة من الحديد ومواد أخرى غير المواد الصلبة السائبة بلورية.

بالنسبة للمعادن، ويمتد ليشمل نظام معاهدة القوات التقليدية في أوروبا أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة. هناك انبعاث الأنظمة الإلكترونية الأخرى (مثل "الإلكترون الانبعاثات الحرارية"، و"شوتكي الانبعاثات") التي تحتاج إلى تدفئة خارجية كبيرة للانبعاثات. وهناك أيضا نظم فيها انبعاثات الالكترونات الداخلية ليست في التوازن الحراري والانبعاثات الحالية هو، جزئيا أو كليا، يحددها العرض الالكترونات إلى انبعاث المنطقة. وهناك عدم توازن في عملية الانبعاثات من هذا النوع يمكن أن يسمى الميدان (الإلكتروني) في حالة معظم انبعاثات الالكترونات من الهرب عن طريق حفر الانفاق، ولكن بدقة أنه ليس معاهدة القوات التقليدية في أوروبا، وليس وصفها بدقة من قبل القوات الجديدة من نوع المعادلة.

لأن الرعاية اللازمة في بعض السياقات (مثل سفن الفضاء والهندسة)، واطلق عليها اسم "ميدان الانبعاثات" يطبق مجال يسببها انبعاث الأيونات (أيون مجال الانبعاثات)، بدلا من الالكترونات، ولأن في بعض سياقات نظرية "المجال الانبعاثات" يستخدم اسم عام يشمل كلا من ميدان ومجال الإلكترون الانبعاثات الأيوني الانبعاثات.

من الناحية التاريخية، فإن ظاهرة الانبعاث الإلكتروني الميدان كان معروفا من قبل مجموعة من الأسماء، بما في ذلك "aeona الأثر"، و"autoelectronic الانبعاثات"، و"الانبعاث الباردة" و"الباردة الكاثود الانبعاثات"، و"ميدان الانبعاث"، و"الإلكترون مجال الانبعاثات" و"الإلكترون المجال الانبعاثات".

المعادلات في هذه الصفحة مكتوبة باستخدام نظام الدولي للكميات (ISQ). وهذا الحديث (بعد 1970s) في النظام الدولي، القائم في جميع أنحاء ترشيد مترا كلغ الثانية (rmks) نظام المعادلات، التي تستخدم لتحديد وحدات الاشتراكية. الانبعاثات القديمة مجال الأدب (ورقات مباشرة المعادلات نسخة من الأدب القديم) في كثير من الأحيان يكتب بعض المعادلات باستخدام نظام المعادلة القديمة التي لا تستخدم كمية ε0. في هذه المادة، كل هذه المعادلات قد تم تحويلها إلى والدولية الحديثة. من أجل الوضوح، وهذا ينبغي أن يكون دائما القيام به.

منذ العمل به عادة وظائف في electronvolts (دإ)، وأنه كثيرا ما يكون ملائما لقياس المجالات فولت لكل nanometre (خامسا / نانومتر)، والأكثر عالمية قيم ثوابت ترد هنا في وحدات تضم دإ والخامس ونانومتر. بصورة متزايدة، وهذه هي الممارسة المعتادة في مجال البحوث الانبعاثات. ومع ذلك، فإن جميع المعادلات هنا ISQ المتوافقة مع المعادلات وتبقى بعدي متسقة، كما هو مطلوب من قبل النظام الدولي الحديث. وتشير إلى مركزها، والقيم العددية للثوابت عالمية تمنح لسبع شخصيات هامة. القيم المستمدة 2006 باستخدام القيم من الثوابت الأساسية.

التاريخ المبكر للمجال الإلكترون الانبعاثات =

الميدان elecron الانبعاثات منذ فترة طويلة ومعقدة والفوضى التاريخ. يغطي هذا الباب في أوائل التاريخ، وإلى اشتقاق الأصلي فاولر - نوردهايم نوع المعادلة في عام 1928.

في الماضي، يبدو من المحتمل أن الكهربائية التصريف التي أبلغ عنها وينكلر [W44) في 1744 الذي بدأت فيه القوات المسلحة التقليدية في أوروبا من الأسلاك قطب كهربائي. ولكن التحقيقات ذات معنى للانتظار حتى بعد ياء ياء تحديد طومسون (T97) من الإلكترون في عام 1897، وحتى بعد أن كان مفهوما—من الانبعاثات الحرارية (R16)، وصور الانبعاثات [E05] العمل—أن الإلكترونات يمكن أن تنبعث من داخل المعادن (وليس من سطح كثف جزئيات الغاز)، وهذا—في حال عدم وجود مجالات تطبيقها—الهروب من الإلكترونات المعادن إلى التغلب على الحواجز وظيفة عمل.

كان على الأقل يشتبه في مطلع 1913 التي يسببها انبعاث مجال منفصل هو الأثر المادي [R29]. ولكن بعد الفراغ وتقنيات تنظيف العينات قد تحسنت تحسنا كبيرا، لهذا لم يصبح جيدا. Lilienfeld (الذي كان يهتم في المقام الأول الإلكترون مصادر طبية تطبيقات الأشعة السينية) ونشرت في عام 1922 (L22) أول سرد واضح باللغة الإنكليزية من الظواهر التجريبية اعتبارا من انه "autoelectronic الانبعاثات". كان يقوم بها حول هذا الموضوع، في لايبزيغ، منذ حوالي عام 1910. ويصف هذا Kleint المبكر وغيرها من الأعمال [K93، K98، K04].

بعد عام 1922، زاد الاهتمام التجريبية، وخصوصا في الجماعات التي يقودها ميليكان في باسادينا في كاليفورنيا Insitute (على سبيل المثال، ME26)، وGossling في شركة جنرال الكتريك في لندن (G26). محاولات لفهم autoelectronic الانبعاثات المدرجة بالتآمر التجريبية الحالية الفولت (رابعا) البيانات بطرق مختلفة، للبحث عن علاقة مباشرة. الحالي مع زيادة الجهد على نحو أسرع من خطيا، ولكن قطع من نوع [سجل) (ط مقابل الخامس] ليست مباشرة [ME26]. شوتكي (S23) في عام 1923 واقترح أن أثر قد يكون راجعا إلى بالحرارة التي يسببها انبعاث أكثر من مجال الحد من الجدار. إذا كان الأمر كذلك، ثم قطع من نوع [سجل) (ط مقابل V1 / 2)، وينبغي على التوالي، إلا أنها لم تكن [ME26]. (وليس شوتكي تفسير يتوافق مع ملاحظة تجريبية فقط ضعيفة جدا في درجة الحرارة والاعتماد المعاهدة [L22] -- نقطة البداية إغفال [انظر R29].)

تقدم مفاجئ عندما Lauritsen (انظر ML28) (اوبنهايمر ومستقل [O28]) وجد أن قطعا من نوع [سجل مقابل) (ط 1 / الخامس] أثمر حسن الخطوط المستقيمة. هذه النتيجة، التي نشرتها وميليكان Lauritsen (حركة التحرير) [ML28] في أوائل عام 1928، وعلمت أن ونوردهايم فاولر.

وتوقع اوبنهايمر [O28] التي يسببها مجال حفر الانفاق الالكترونات من ذرات (أثر نسميه الآن الميدانية التأين) سيكون هذا ط (الخامس) الاعتماد، وقد وجد هذا الاعتماد في نشر نتائج تجريبية Fé ميليكان وEyring [ME26 ]، ومعاهدة القوات التقليدية في أوروبا، واقترح أن يعود إلى الميدان من فعل انفاق الالكترونات من ذرية تشبه سطح المداريون في ذرات المعدن. الجبهة الوطنية البديلة لنظرية [FN28] وأوضح كل من حركة التحرير إيجاد وضعيف جدا، والاعتماد على درجة الحرارة الحالية. الجبهة الوطنية وتوقع أن تكون كل من القوات المسلحة التقليدية في أوروبا إذا كان من المقرر أن يسببها مجال حفر الانفاق من الإلكترون الحر من نوع ما يذكر في شأن الكلمة الآن معدني التوصيل الفرقة، الإلكترون مع الدول المحتلة وفقا ل- فيرمي ديراك) قاعدة الكشف العادل) والإحصاءات.

في الواقع، اوبنهايمر (على الرغم من حق من حيث المبدأ حول نظرية المجال التأين) تفاصيل رياضية خطيرة نظريته صحيحة [انظر YTS77]. وكان هناك أيضا خطأ صغير العددي في المعادلة النهائية التي قدمتها الجبهة الوطنية الحالية لمعاهدة القوات التقليدية في أوروبا الكثافة : هذا هو تصحيحه في 1929 ورقة من شتيرن، وGossling فاولر [SGF29].

بدقة، إذا كان الجدار في مجال الجبهة الوطنية عام 1928 هو بالضبط النظرية التطبيقية بما يتناسب مع الجهد، وإذا كان انبعاث منطقة مستقلة عن التيار الكهربائي، ثم الجبهة الوطنية عام 1928 وتقول النظرية ان قطع على شكل [سجل i/V2) (مقابل 1 / الخامس [ينبغي بالضبط الخطوط المستقيمة. ولكن—كما تعليق الجبهة الوطنية—التقنيات المعاصرة التجريبية ليست جيدة بما فيه الكفاية للتمييز بين الجبهة الوطنية نتيجة النظرية والتجريبية ونتيجة لحركة التحرير.

وهكذا، بحلول عام 1928 الأساسية المادية فهم منشأ معظم المعادن من معاهدة القوات التقليدية في أوروبا قد تحقق، والجبهة الوطنية من النوع الأصلي المعادلة استمدت.

الكتابات غالبا ما يعرض عمل الجبهة الوطنية بوصفها دليلا على وجود انفاق الإلكترون، كما تنبأ به الأمواج الميكانيكيين. في حين أن هذا صحيح، من صحة وميكانيكا - موجة كبيرة قبلتها 1928. وتزداد أهمية دور الجبهة الوطنية الصحيفة إن هذه هي أول حجة مقنعة من تجربة فيرمي ديراك - الإحصاءات ينطبق على سلوك الالكترونات في المعادن، كما اقترح Sommerfeld [So27] في عام 1927. نجاح الجبهة الوطنية لنظرية فعل الكثير للتأكد من صحة أفكار Sommerfeld، وساعدت كثيرا على إنشاء الفرقة النظرية الحديثة الإلكتروني [انظر SoB33]. على وجه الخصوص، فإن الجبهة الوطنية الأصلية من نوع واحد من المعادلة الأولى لإدراج الميكانيكية الإحصائية المترتبة على وجود الإلكترون تدور في نظرية تجريبية مكثفة بين الأمر الواقع. الجبهة الوطنية ورقة كما أنشأت المادية أساسا لمعاملة موحدة ميدانية المستحثة حراريا والتي يسببها انبعاث الإلكتروني [انظر SoB33]. قبل 1928 كانت hypothesised أن هذين النوعين من الإلكترونات، "thermions" و"الإلكترونات التوصيل"، موجودة في المعادن، وذلك بالحرارة المنبعثة الإلكترون التيارات نتيجة لانبعاث thermions، لكن هذا الميدان التيارات المنبعثة نتيجة ل انبعاثات الالكترونات التوصيل. الجبهة الوطنية عام 1928 واقترح أن العمل لم يكن في حاجة thermions في الوجود كدولة مستقلة الطبقة الداخلية الالكترونات : الإلكترونات يمكن أن تأتي من عصابة واحدة المحتلة وفقا لإحصاءات قاعدة الكشف العادل، ولكن سيكون المنبعثة في إحصائيا بطرق مختلفة في ظل ظروف مختلفة من درجات الحرارة ومجال تطبيقها.

أفكار اوبنهايمر، فاولر ونوردهايم أيضا حافزا هاما للتنمية، وقبل Gurney كوندون [GC28، GC29]، في وقت لاحق من عام 1928، من الناحية النظرية للتحلل النواة المشعة (عن طريق حفر الانفاق جسيمات الفا). (انظر C78 لسرد تاريخي).

de:Feldemission Field electron emission]] fr:Émission par effet de champ pl:Emisja polowa pt:Emissão de elétrons por campo ru:Уравнение Фаулера — Нордгейма