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EMISSIONE TERMOELETTRONICA SECONDARIA
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
L'Emissione Termoelettronica Secondaria
Un'altra forma di emissione che può avere molta influenza
nel funzionamento di certi tubi a vuoto e' l'emissione
secondaria.
Come è intuibile, questa si verifica quando la superficie di
un elettrodo sia colpita da elettroni, ioni od altre piccole
particelle dotate di sufficiente velocita'.
Disposizione circuitale per la misura del coefficiente di
emissione secondaria
Per quanto possa avvenire che per
ciascuna particella incidente sia emesso piu' di un elet-
-trone, il fenomeno descritto non è in disaccordo con la
legge di conservazione dell'energia perche' la velocità
della maggioranza degli elettroni secondari, è ordinaria-
-mente molto piccola rispetto a quella che e' associata
alle particelle primarie all'atto della collisione.
Un confronto tra i diversi materiali,
per quanto riguarda la tendenza di
questi, a liberare elettroni può
essere effettuato, per mezzo della
apparecchiatura indicata schemati-
-camente a lato.
Poichè gli elettroni secondari,
richiamati dal collettore sferico S,
sono perduti agli effetti della cor-
-rente anodica Ia il valore di queste
si discosta dalla corrente Ic emessa
dal catodo tanto di più quanto
maggiore è l'entità della corrente
Is dovuta all'emissione secondaria.
Un confronto tra i diversi materiali puo' essere fatto misurando, a particolarità di condizioni,
(in particolare a parità di velocità degli elettronio primari), il coefficiente di emissione
secondaria definita dal rapporto:
Per i metalli, δ cresce pressochè
linearmente con la velocità degli
elettroni primari, finchè questa
non supera qualche centinaio di
Volt.
Allorchè un ettrone, inizialmente
in riposo, per l'azione di un campo
elettrico si sposta tra due punti
la cui differenza di potenziale sia
di V volt, lìenergia cinetica
conferita all'elettrone e' eguale
al lavoro compiuto da campo
elettrico.
Indicando con v la velocità
acquistata dall'elettrone, si può
scrivere la relazione:
da cui :
dove
ed
Kgm
e quindi :
Trattandosi in genere di velocità molto elevate, è comodo per quanto improprio, esprimere la
velocità degli elettroni con il valore in Volt della d.d.p. che darebbe luogo alla velocità
considerata.
Ad esempio una velocità di 50Volt, indica per la relazione [1] una velocità di
In altri termini indicando con V la velocità v espressa in Volt, dalla relazione
si ottiene
CARATTERISTICHE DELLA EMISSIONE SECONDARIA DEI PRINCIPALI METALLO E LE LORO LEGHE
Materiale
δ max
Velocità elettroni
primari (Volt)
Densità
(gr/cm3)
Potenziale di
estrazione (Volt)
Platino
1,8
800
21,4
5,3
Oro
1,45
700
19,3
4,6
Tungsteno
1,43
700
19,3
4,52
Tantalio
1,35
600
16,6
4,19
Piombo
1,1
500
11,3
4,0
Argento
1,5
800
10,5
4,4
Molibdeno
1,25
400
10,2
4,15
Rame
1,3
500
8,9
4,25
Nickel
1,35
600
8,9
5,6
Ferro
1,3
400
7,9
4,5
Bario
0,8
400
3,8
2,1
Alluminio
0,95
300
2,7
3,4
Carbonio
0,75
350
2,25
4,4
Cesio
0,7
300
1,9
1,8
Magnesio
0,9
300
1,7
2,4
Rubidio
0,85
400
1,5
1,8
Potassio
0,75
300
0,86
1,8
Litio
0,5
100
0,53
2,2
Grafite
0,5
300
MgO
11
3,5
BeO
8
4
BaO
4,8
400
CaO
2,2
500
NaCl
6,6
600
NaF
5,7
NaI
5,5
NaB
6
Cu+2%Be
12
800
Ag+2%Mg
15
800
L'andamento della distribuzione dell'energia
degli elettrini è mostrata nel diagramma
a lato.
Il 90% degli elettroni secondari hanno una
energia compresa tra quelle indicate dal
tratti I del diagramma, il 7% tra quelle
indicate dal tratto II ed il 3% ali'incirca la
stessa energia degli elettroni primari.
I diagrammi considerati nel presente
paragrafo, se ottenuti da sperimentatori
diversi a parità di materiale in prova e
modalità di esecuzione della misura,
possono presentare qualche differenza
imputabile soprattutto alla presenza di
piccole percentuali di sostanze estranee nei
corpi emittenti in prova.
Distribuzione dell'energia degli elettroni secondari espressa
in % dell'energia degli elettroni primari
E' frequente nei tubi a vuoto con catodo ad ossido che piccole particelle di questo vadano ad
inquinare gli altri elettrodi.
Inoltre si riferiscono ad elettroni primari che colpiscono normalmente la superficie del
corpo emittente.
In tal caso gli elettroni secondari sono emessi in
tutte le direzioni.
Le curve rappresentate nel diagramma a lato,
mettono in rilievo l'influenza dell'angolo di
incidenza sulla emissione secondaria.
Importante e' la considerazione che l'entità' del
fenomeno diviene massima quando gli elettroni
primari lambiscono tangenzialmente la superficie.
Per il vetro ed il quarzo δm ≈3 per una velocità
degli elettroni primari di ≈400Volt; per la mica
δm ≈2,4 a 380Volt.
Superfici emittenti più complesse, come quelle
che possono essere formate con atomi di Cesio
disseminati in Ossidìo di Argento o di Rame o con
le stesse sostanze impiegate per la formazione
dei catodi ed ossidi, manifestano un potere
emissivo assai più elevato rispetto a quello dei
metalli-puri
Scostamento angolare dalla normale degli
elettroni primari
Nel diagramma alla tua sinistra, e' riportato
l'andamento di δ in funzione della velocità degli
elettroni primari, per alcuni emittitori composti.
Nel funzionamento dei tubi a vuoto l'emissione
secondaria e' nella maggioranza dei casi un
fenomeno da considerarsi del tutto sfavorevole
ed e' quindi necessario in genere cercare di
ridurne gli effetti.
Cosi' e' noto che nei tetrodi, quando la griglia
schermo e' a potenziale positivo inferiore a quello
della placca, l'emissione secondaria di questo
elettrodo provoca una diminuzione della corrente
anodica.
Velocità degli elettroni primari (Volt)
Tale effetto detto dinatron, non desiderato nella maggioranza delle applicazioni, può essere
utilizzato nel funzionamento del tubo come oscillatore e ciò' come noto, in virtù della derivata
negativa che presenta una certa parte delle caratteristiche statiche dei tetrodi.
L'emissione secondaria del vetro dei contenitori dei tubi a vuoto può' provocare la nascita di
cariche elettiostatiche, con conseguenti deformazioni del campo elettrico principale.
In molti altri casi, invece, l'emissione secondaria trova interessanti applicazion, come
ad esempio nelle cellule fotoelettriche e nei tubi fotomoltiplicatori.
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