Hvad er termisk emission?
Termionemission, også kendt som termisk elektronemission, er den proces, hvor ladningsbærere, såsom elektroner eller ioner, bevæger sig over en overflade eller en slags energibarriere ved induktion af varme. Opladningsbærere begrænser naturligvis aktiviteten; ved termionemission indføres imidlertid termisk energi til bærerne, hvilket får dem til at overvinde disse kræfter. Årsagen bag ladningsbærernes evne til at udføre denne handling er fordi elektroner og ioner er mobile og ubundne til de normale kæder af atomstruktur, der påvirker andre partikler. Traditionelt blev disse ladningsbærere omtalt som "termioner".
En egenskab ved den termioniske emissionsteori er, at det udsendende område opretholdes med en ladning modsat den oprindelige, men lig i størrelse. Dette betyder, at placeringen af ladningsbæreren før emissionen genererer en positiv ladning i tilfælde af elektroner. Dette kan dog ændres ved hjælp af et batteri. Emissionen neutraliseres, når transportørerne er længere væk fra regionen, hvilket ikke resulterer i ændring af den oprindelige tilstand.
Historisk set er det primære eksempel på termionemission det, der bruges i Edison-effekten. Elektroner udsendes fra en varm metalkatode, der bruger en polariseret elektrisk enhed til at få elektrisk strøm til at strømme ud i et vakuumrør. Dette gør det muligt for en enhed at opretholde kontrol over bevægelsen af elektronerne og forstærke eller ændre det elektriske signal.
Alt, der bruges til enten køling eller generering af energi, bruger begrebet termionisk emissionsteori. Når temperaturen stiger, stiger strømmen. Udover den traditionelle anvendelse af vakuumrør til elektronik, kan faststofapparater også bruges til at skabe den termioniske bevægelse af elektroner, så moderne teknologi kan fungere.
Thermionics blev først rapporteret af Frederick Guthrie i 1863. Han var i stand til at identificere en ændring i den positive ladning af en stærkt opvarmet jernkugle, der ikke opstod, hvis genstanden var negativt ladet. Imidlertid var det først i 1880, at videnskaben blev udnyttet let af Thomas Edison. Da han arbejdede med sine glødepærer, bemærkede han, at visse områder forblev mørkere. Dette gjorde det muligt for ham at identificere strømmen af elektroner på grund af varme, hvilket resulterede i oprettelsen af dioden.
Richardsons lov beskriver grunden til, at elektroner er i stand til at strømme på denne måde. Specifikt indeholder metaller to elektroner i atomstrukturen, der er i stand til at bevæge sig fra atom til atom. I 1928 fandt sir Owen Willans Richardson, en britisk fysiker, at nogle elektroner var i stand til at forlade atomet uden at vende tilbage. Denne proces kræver en bestemt mængde energi afhængigt af metallet. Udtrykket for denne effekt er arbejdsfunktion .