- Principais aplicações tecnológicas da emissão eletrônica de átomos
- Emissão de elétrons por efeito de campo
- Emissão térmica de elétrons
- Fotoemissão de elétrons e emissão de elétrons secundários
- Outros aplicativos
- Referências
As aplicações tecnológicas da emissão eletrônica de átomos são produzidas levando-se em consideração os fenômenos que causam a ejeção de um ou mais elétrons de um átomo. Ou seja, para que um elétron saia do orbital no qual é estável em torno do núcleo do átomo, é necessário um mecanismo externo para isso.
Para que um elétron se desprenda do átomo ao qual pertence, ele deve ser removido por meio de certas técnicas, como a aplicação de uma grande quantidade de energia na forma de calor ou irradiação com feixes de elétrons acelerados altamente energéticos.
A aplicação de campos elétricos com uma força muito maior que a dos raios, e mesmo o uso de lasers de grande intensidade e com brilho maior que o da superfície solar são capazes de atingir esse efeito de remoção de elétrons.
Principais aplicações tecnológicas da emissão eletrônica de átomos
Existem vários mecanismos para se atingir a emissão eletrônica de átomos, que dependem de alguns fatores como o local de onde vêm os elétrons emitidos e a forma como essas partículas têm a capacidade de se mover para cruzar uma barreira potencial de dimensões. finito.
Da mesma forma, o tamanho dessa barreira dependerá das características do átomo em questão. No caso de atingir a emissão acima da barreira, independentemente de suas dimensões (espessura), os elétrons devem ter energia suficiente para superá-la.
Essa quantidade de energia pode ser obtida por meio de colisões com outros elétrons, pela transferência de sua energia cinética, aplicação de aquecimento ou absorção de partículas de luz conhecidas como fótons.
Por outro lado, quando se deseja obter emissão abaixo da barreira, deve ter a espessura necessária para que os elétrons possam "passar" por ela através de um fenômeno denominado efeito de tunelamento.
Nesta ordem de ideias, detalham-se a seguir os mecanismos de obtenção das emissões eletrónicas, cada um dos quais acompanhado de uma lista com algumas das suas aplicações tecnológicas.
Emissão de elétrons por efeito de campo
A emissão de elétrons por efeito de campo ocorre pela aplicação de grandes campos de tipo elétrico e de origem externa. Entre suas aplicações mais importantes estão:
- A produção de fontes de elétrons que possuem um certo brilho para desenvolver microscópios eletrônicos de alta resolução.
- O progresso de diferentes tipos de microscopia eletrônica, onde os elétrons são usados para criar imagens de corpos muito pequenos.
- A eliminação de cargas induzidas de veículos em movimento no espaço, por meio de neutralizadores de carga.
- A criação e aperfeiçoamento de materiais de pequenas dimensões, como os nanomateriais.
Emissão térmica de elétrons
A emissão térmica de elétrons, também conhecida como emissão termiônica, é baseada no aquecimento da superfície do corpo a ser estudado para provocar a emissão eletrônica por meio de sua energia térmica. Tem muitas aplicações:
- A produção de transistores a vácuo de alta frequência, utilizados na área de eletrônica.
- A criação de armas que lançam elétrons, para uso em instrumentação de classe científica.
- A formação de materiais semicondutores que apresentam maior resistência à corrosão e aprimoramento dos eletrodos.
- A conversão eficiente de vários tipos de energia, como solar ou térmica, em energia elétrica.
- A utilização de sistemas de radiação solar ou energia térmica para gerar raios X e utilizá-los em aplicações médicas.
Fotoemissão de elétrons e emissão de elétrons secundários
A fotoemissão de elétrons é uma técnica baseada no efeito fotoelétrico, descoberta por Einstein, em que a superfície do material é irradiada com radiação de determinada freqüência, para transmitir energia suficiente aos elétrons para expulsá-los de dita superfície.
Da mesma forma, a emissão secundária de elétrons ocorre quando a superfície de um material é bombardeada com elétrons do tipo primário que possuem grande quantidade de energia, de forma que estes transferem energia aos elétrons do tipo secundário para que possam ser liberados do superfície.
Esses princípios foram usados em muitos estudos que alcançaram, entre outras coisas, o seguinte:
- A construção de fotomultiplicadores, que são usados em fluorescência, microscopia de varredura a laser e como detectores de baixos níveis de radiação luminosa.
- A produção de dispositivos sensores de imagem, através da transformação de imagens ópticas em sinais electrónicos.
- A criação do eletroscópio de ouro, que é utilizado na ilustração do efeito fotoelétrico.
- A invenção e aperfeiçoamento de dispositivos de visão noturna, para intensificar a imagem de um objeto mal iluminado.
Outros aplicativos
- A criação de nanomateriais à base de carbono para o desenvolvimento de eletrônica em escala nanométrica.
- Produção de hidrogênio pela separação da água, utilizando fotoandos e fotocátodos da luz solar.
- A geração de eletrodos com propriedades orgânicas e inorgânicas para uso em uma maior variedade de aplicações e pesquisas científicas e tecnológicas.
- A busca pelo rastreamento de produtos farmacológicos em organismos por meio de rotulagem isotópica.
- A eliminação de microrganismos de peças de grande valor artístico para a sua proteção através da aplicação de raios gama na sua conservação e restauro.
- A produção de fontes de energia para alimentar satélites e naves com destino ao espaço sideral.
- A criação de sistemas de proteção para investigações e sistemas baseados no uso de energia nuclear.
- A detecção de falhas ou imperfeições em materiais do campo industrial através do uso de raios-X.
Referências
- Rösler, M., Brauer, W et al. (2006). Emissão I. de elétrons induzida por partículas. Recuperado de books.google.co.ve
- Jensen, KL (2017). Introdução à Física da Emissão de Elétrons. Obtido em books.google.co.ve
- Jensen, KL (2007). Advances in Imaging and Electron Physics: Electron Emission Physics. Recuperado de books.google.co.ve
- Cambridge Core. (sf). Materiais de emissão de elétrons: avanços, aplicações e modelos. Obtido em cambridge.org
- Britannica, E. (nd). Emissão secundária. Recuperado da britannica.com