انبعاث ثانوي

Visualisation of a Townsend avalanche, which is sustained by the generation of secondary electrons in an electric field
Secondary emission used in a photomultiplier tube. The initial electrons emitted when light strikes a photocathode are made to strike a dynode electrode, knocking out more electrons, which strike a second dynode. Each incident electron produces multiple secondary electrons, so the cascaded dynode chain amplifies the initial electrons.

الانبعاث الثانوي Secondary emission هي ظاهرة فيزيائية في الصمامات المفرغة خصوصا. فعند سقوط جسيم ما على مادة محكومة بهذه الظاهرة, فإنه يحض جسيمات أخرى على الانبعاث, يسمى الجسيم الساقط بالجسيم الابتدائي, و يسمى الجسيم المنبعث بالجسيم الثانوي. قد يكون الجسيم الابتدائي إما إلكترونا أو أيونا أو أشعة سين أو أشعة غاما. أما الجسيم الثانوي فيمكن أن يكون:

المبدأ

لو أخذنا الإلكترون كمثال, فحين يسقط على المادة بسرعة كبيرة فإنه سيخترق الذرة و يدخل المدار الإلكتروني الخاص بالذرة, و بما أن سرعته كبيرة فلن تتمكن النواة الموجبة من جذبه رغم أن شحنته سالبة, لكن و أثناء عبوره المدار ذا الإلكترونات السالبة فإنه سيتنافر معها بسبب تشابه الشحنات. قد تنجم تلك المنافرة عن تحرير عدد من إلكترونات المدار و جعلها تسبح (تبنعث) لكن ببطء. لحصول ذلك ينبغي أن تكون طاقة الإلكترون الساقط كافية لتحرير الإلكترونات. تدعى تلك الإلكترونات البطيئة إلكترونات ثانوية.

و و قد يسقط الإلكترون على المادة بطاقة كافية, و لكن لا يصادف إلكترونات أثناء اجتيازه المدار الإلكتروني, بل قد توثر قوة جذب النواة على اتجاه الالكترون, جاعلة يدور حولها و يرتد على منبعه دون أن يحرر أي يحرر أي الكترون. يدعى هذا الإلكترون بـ الكترون مرتد أو الكترون ناكص إنگليزية: back-scattered electron. كلما ازداد حجم النواة, ازداد رجيع الإلكترونات.

التطبيقات

تم توظيف هذه الظاهرة في تضخيم الضوء في جهاز صمام التضخيم الضوئي, حيث يكون الجسيم الابتدائي هو الألكترون و الجسيم الثانوي هو الإلكترون كذلك و الوسط بينهما قطب كهربائي معدني (داينود).

و وظفت كذلك في التصوير في المجاهر الإلكترونية المسحية, حيث يتم رش عينة الفحص بمادة تمتلك خاصية الانبعاث الثانوي قبل فحصها, و من ثم تسليط إلكترونات عليها و اصطياد الإلكترونات المنبعثة منها بواسطة شاشة فلورية.

ووظفت أيضا في مطيافية الكتلة بما يعرف بـ مطيافية الأيون الثانوي للكتلة.

مواد الانبعاث الثانوي

Commonly used secondary emissive materials include

Photo multipliers and similar devices

In a photomultiplier tube,[1] one or more electrons are emitted from a photocathode and accelerated towards a polished metal electrode (called a dynode). They hit the electrode surface with sufficient energy to release a number of electrons through secondary emission. These new electrons are then accelerated towards another dynode, and the process is repeated several times, resulting in an overall gain ('electron multiplication') in the order of typically one million and thus generating an electronically detectable current pulse at the last dynodes.

Similar electron multipliers can be used for detection of fast particles like electrons or ions.

التطبيقات التاريخية

The display on an oscilloscope at normal intensity.
The same tube with greater intensity. The disk around the dot in the center is due to secondary emission. Electrons are struck off the screen and travel backwards into the tube. The voltage across the tube causes them to be accelerated forward again, striking the screen over a wide area.[بحاجة لمصدر]

Special amplifying tubes

In the 1930s special amplifying tubes were developed which deliberately "folded" the electron beam, by having it strike a dynode to be reflected into the anode. This had the effect of increasing the plate-grid distance for a given tube size, increasing the transconductance of the tube and reducing its noise figure. A typical such "orbital beam hexode" was the RCA 1630, introduced in 1939. Because the heavy electron current in such tubes damaged the dynode surface rapidly, their lifetime tended to be very short compared to conventional tubes.[2]

Early computer memory tubes

The first random access computer memory used a type of cathode-ray tube called the Williams tube that used secondary emission to store bits on the tube face. Another random access computer memory tube based on secondary emission was the Selectron tube. Both were made obsolete by the invention of magnetic-core memory.

Undesirable effects - the tetrode

Secondary emission can be undesirable such as in the tetrode thermionic valve (tube). In this instance the positively charged screen grid can accelerate the electron stream sufficiently to cause secondary emission at the anode (plate). This can give rise to excessive screen grid current. It is also partly responsible for this type of valve (tube), particularly early types with anodes not treated to reduce secondary emission, exhibiting a 'negative resistance' characteristic, which could cause the tube to become unstable. This side effect could be put to use by using some older valves (e.g., type 77 pentode) as dynatron oscillators. This effect was prevented by adding a third grid to the tetrode, called the suppressor grid, to repel the electrons back toward the plate. This tube was called the pentode.

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ H. Semat, J.R. Albright, Introduction to Atomic and Nuclear Physics, 5th ed., ch. 4.12, Chapman and Hall, London (1972)
  2. ^ "1630, Tube 1630; Röhre 1630 ID17477, HEXODE".
This article may include material from Wikimedia licensed under CC BY-SA 4.0. Please comply with the license terms.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=انبعاث_ثانوي&oldid=4096019"