Los fotocátodos, que yo sepa, se utilizan generalmente para la detección de luz precisa y rápida. Pero, ¿serían también adecuados para el único objetivo de ionizar el aire circundante? Si no, ¿qué materiales serían más adecuados?
Los fotocátodos, que yo sepa, se utilizan generalmente para la detección de luz precisa y rápida. Pero, ¿serían también adecuados para el único objetivo de ionizar el aire circundante? Si no, ¿qué materiales serían más adecuados?
Cada material tiene una función de trabajo (en realidad una constante), que es la energía necesaria para perforar un electrón de manera que salga de la superficie del material. Aquí hay una tabla corta:
Palladium 5.2 eV
Nickel 5.0 eV
Iron 4.6 eV
Copper 4.5 eV
Tungsten 4.3 eV
Cesium 2.1 eV
Barium-/Strontiumoxide 1.0 eV
Ahora, el efecto fotográfico es una prueba maravillosa de que la luz a veces se comporta como un rayo de partículas (fotones) que como una onda:
La energía de un fotón debe ser al menos igual a la función de trabajo para liberar el electrón de la superficie. Si tiene más, el exceso se convertirá en energía cinética del electrón.
Si la luz fuera una onda, solo tenía que esperar el tiempo suficiente hasta que un electrón haya acumulado suficiente energía para salir de la superficie.
La energía de los fotones de la luz visible varía de 1.6eV (rojo) a 3eV (violeta), por lo que no puede liberar electrones de los primeros materiales de mi tabla.
Esta es la razón por la que se utilizan materiales de fantasía en los cátodos fotográficos. También está claro que algo como el cesio debe colocarse en un tubo de vacío, porque es muy reactivo.
Si el objetivo es generar electrones libres, se utilizan otras técnicas. Lo más simple es calentar una pieza de metal hasta que brille, ya que se usa en tubos de vacío o pantallas CRT. El calor también da a los electrones suficiente energía para escapar de la superficie, y cuanto más caliente, más electrones obtienes. El tungsteno es un gran material ya que se derrite a aproximadamente 3000 ° C, mientras que algo como el cesio es difícil de manejar, se funde a 28 ° C y es un elemento raro (caro) en la tierra. Aunque la función de trabajo también desempeña un papel aquí, puede compensarse fácilmente con más temperatura.
Otro método para generar electrones libres es la emisión de campo. Aquí, los campos eléctricos fuertes se utilizan para extraer literalmente los electrones de una superficie. Los campos extremos se pueden obtener con puntas muy afiladas, y hoy, usamos matrices de puntas con el ancho de unos pocos átomos. Aunque nuevamente la función de trabajo juega un papel, es más importante contar con materiales que permitan construir estos consejos. La producción está relacionada con la producción de semiconductores, y se utilizan conjuntos similares de materiales.
El aire se ioniza aplicando un campo alto de nuevo, hasta que se forma una chispa o una corona. El calor puede jugar un papel, pero más como un subproducto. Además, el aire ionizado puede ser un químico bastante agresivo, y el material debe resistirlo.
Un caso de uso muy común para el aire ionizado (o más: las chispas) son las bujías. La punta generalmente está hecha de níquel o aleación de níquel, ya que no solo es resistente al calor, sino que también es bastante resistente al aire / combustible ionizado agresivo. Los tapones más caros tienen una punta más en forma de aguja, que está cubierta con paladio o iridio debido a la temperatura más alta en la punta.
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