- Principales applications technologiques de l'émission électronique d'atomes
- Emission d'électrons par effet de champ
- Émission thermique d'électrons
- Photoémission d'électrons et émission d'électrons secondaires
- Autres applications
- Références
Les applications technologiques de l'émission électronique d'atomes sont produites en tenant compte des phénomènes qui provoquent l'éjection d'un ou plusieurs électrons hors d'un atome. Autrement dit, pour qu'un électron quitte l'orbitale dans laquelle il est stable autour du noyau de l'atome, un mécanisme externe est nécessaire pour y parvenir.
Pour qu'un électron se détache de l'atome auquel il appartient, il doit être éliminé au moyen de certaines techniques, telles que l'application d'une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur ou d'irradiation avec des faisceaux d'électrons accélérés très énergétiques.
L'application de champs électriques qui ont une force bien supérieure à celle liée aux rayons, et même l'utilisation de lasers de grande intensité et d'une luminosité supérieure à celle de la surface solaire sont capables d'obtenir cet effet d'élimination d'électrons.
Principales applications technologiques de l'émission électronique d'atomes
Il existe plusieurs mécanismes pour réaliser l'émission électronique d'atomes, qui dépendent de certains facteurs tels que l'endroit d'où proviennent les électrons émis et la manière dont ces particules ont la capacité de se déplacer pour franchir une barrière potentielle de dimensions fini.
De même, la taille de cette barrière dépendra des caractéristiques de l'atome en question. Dans le cas de la réalisation de l'émission au-dessus de la barrière, quelles que soient ses dimensions (épaisseur), les électrons doivent avoir suffisamment d'énergie pour la surmonter.
Cette quantité d'énergie peut être obtenue par des collisions avec d'autres électrons en transférant leur énergie cinétique, par l'application d'un chauffage ou par l'absorption de particules lumineuses appelées photons.
En revanche, lorsque l'on souhaite réaliser l'émission sous la barrière, celle-ci doit avoir l'épaisseur requise pour que les électrons puissent la "traverser" par un phénomène appelé tunnel.
Dans cet ordre d'idées, les mécanismes pour atteindre les émissions électroniques sont détaillés ci-dessous, chacun d'eux étant suivi d'une liste avec certaines de ses applications technologiques.
Emission d'électrons par effet de champ
L'émission d'électrons par effet de champ se fait par l'application de grands champs de type électrique et d'origine externe. Parmi ses applications les plus importantes figurent:
- La production de sources d'électrons ayant une certaine luminosité pour développer des microscopes électroniques à haute résolution.
- Les progrès de différents types de microscopie électronique, où les électrons sont utilisés pour créer des images de très petits corps.
- L'élimination des charges induites des véhicules circulant dans l'espace, au moyen de neutraliseurs de charge.
- La création et l'amélioration de matériaux de petites dimensions, comme les nanomatériaux.
Émission thermique d'électrons
L'émission thermique d'électrons, également appelée émission thermionique, est basée sur l'échauffement de la surface du corps à étudier pour provoquer une émission électronique grâce à son énergie thermique. Il a de nombreuses applications:
- La production de transistors à vide haute fréquence, utilisés dans le domaine de l'électronique.
- La création de canons qui lancent des électrons, pour une utilisation dans une instrumentation de classe scientifique.
- La formation de matériaux semi-conducteurs qui ont une plus grande résistance à la corrosion et l'amélioration des électrodes.
- La conversion efficace de divers types d'énergie, comme le solaire ou le thermique, en énergie électrique.
- L'utilisation de systèmes de rayonnement solaire ou d'énergie thermique pour générer des rayons X et les utiliser dans des applications médicales.
Photoémission d'électrons et émission d'électrons secondaires
La photoémission électronique est une technique basée sur l'effet photoélectrique, découverte par Einstein, dans laquelle la surface du matériau est irradiée avec un rayonnement d'une certaine fréquence, pour transmettre suffisamment d'énergie aux électrons pour les expulser de ladite surface.
De la même manière, l'émission secondaire d'électrons se produit lorsque la surface d'un matériau est bombardée d'électrons de type primaire qui ont une grande quantité d'énergie, de sorte que ceux-ci transfèrent de l'énergie aux électrons de type secondaire afin qu'ils puissent être libérés du surface.
Ces principes ont été utilisés dans de nombreuses études qui ont permis, entre autres, de:
- La construction de photomultiplicateurs, qui sont utilisés en fluorescence, microscopie à balayage laser et comme détecteurs de faibles niveaux de rayonnement lumineux.
- La réalisation de dispositifs capteurs d'images, par la transformation d'images optiques en signaux électroniques.
- La création de l'électroscope en or, qui est utilisé dans l'illustration de l'effet photoélectrique.
- L'invention et l'amélioration des dispositifs de vision nocturne, pour intensifier les images d'un objet faiblement éclairé.
Autres applications
- La création de nanomatériaux à base de carbone pour le développement de l'électronique à l'échelle nanométrique.
- Production d'hydrogène par séparation de l'eau, à l'aide de photoandes et photocathodes de la lumière du soleil.
- La génération d'électrodes ayant des propriétés organiques et inorganiques pour une utilisation dans une plus grande variété de recherches et d'applications scientifiques et technologiques.
- La recherche du suivi des produits pharmacologiques à travers les organismes au moyen du marquage isotopique.
- L'élimination des microorganismes des pièces de grande valeur artistique pour leur protection par l'application de rayons gamma dans leur conservation et restauration.
- La production de sources d'énergie pour alimenter les satellites et les navires à destination de l'espace.
- La création de systèmes de protection pour les enquêtes et de systèmes basés sur l'utilisation de l'énergie nucléaire.
- La détection de défauts ou d'imperfections dans les matériaux dans le domaine industriel par l'utilisation de rayons X.
Références
- Rösler, M., Brauer, W et al. (2006). Emission d'électrons induite par particules I. Récupéré de books.google.co.ve
- Jensen, KL (2017). Introduction à la physique des émissions d'électrons. Obtenu sur books.google.co.ve
- Jensen, KL (2007). Progrès de l'imagerie et de la physique électronique: physique des émissions d'électrons. Récupéré de books.google.co.ve
- Cambridge Core. (sf). Matériaux à émission d'électrons: progrès, applications et modèles. Récupéré de cambridge.org
- Britannica, E. (nd). Émission secondaire. Récupéré de britannica.com