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Emisión secundaria

Visualización de una avalancha de Townsend , que se mantiene mediante la generación de electrones secundarios en un campo eléctrico. Emisión secundaria utilizada en un tubo foto...

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Visualización de una avalancha de Townsend , que se mantiene mediante la generación de electrones secundarios en un campo eléctrico.
Emisión secundaria utilizada en un tubo fotomultiplicador . Los electrones iniciales emitidos cuando la luz incide sobre un fotocátodo chocan contra un electrodo dinodo, expulsando más electrones que, a su vez, chocan contra un segundo dinodo. Cada electrón incidente produce múltiples electrones secundarios, por lo que la cadena de dinodos en cascada amplifica los electrones iniciales.

En física de partículas , la emisión secundaria es un fenómeno en el que partículas primarias incidentes con energía suficiente , al chocar contra una superficie o atravesar algún material, inducen la emisión de partículas secundarias. El término suele referirse a la emisión de electrones cuando partículas cargadas, como electrones o iones en un tubo de vacío , chocan contra una superficie metálica; estos se denominan electrones secundarios . [ 1 ] En este caso, el número de electrones secundarios emitidos por partícula incidente se denomina rendimiento de emisión secundaria . Si las partículas secundarias son iones, el efecto se denomina emisión de iones secundarios . La emisión de electrones secundarios se utiliza en tubos fotomultiplicadores y tubos intensificadores de imagen para amplificar el pequeño número de fotoelectrones producidos por fotoemisión, lo que aumenta la sensibilidad del tubo. También se produce como un efecto secundario indeseable en tubos de vacío electrónicos cuando los electrones del cátodo chocan contra el ánodo , y puede causar oscilación parásita .

Aplicaciones

Materiales de emisión secundaria

Los materiales de emisión secundaria de uso común incluyen:

Fotomultiplicadores y dispositivos similares

En un tubo fotomultiplicador , [ 2 ] uno o más electrones son emitidos desde un fotocátodo y acelerados hacia un electrodo metálico pulido (llamado dinodo ). Estos impactan la superficie del electrodo con la energía suficiente para liberar varios electrones mediante emisión secundaria. Estos nuevos electrones son acelerados hacia otro dinodo, y el proceso se repite varias veces, lo que resulta en una ganancia total (multiplicación de electrones) del orden de un millón, generando así un pulso de corriente detectable electrónicamente en los últimos dinodos.

Se pueden utilizar multiplicadores de electrones similares para la detección de partículas rápidas como electrones o iones .

Aplicaciones históricas

La imagen en un osciloscopio con intensidad normal.
El mismo tubo, pero con mayor intensidad. El disco que rodea el punto central se debe a la emisión secundaria. Los electrones rebotan en la pantalla y retroceden hacia el interior del tubo. La tensión aplicada al tubo provoca que se aceleren de nuevo hacia adelante, impactando la pantalla en una amplia zona.

Tubos amplificadores especiales

En la década de 1930 se desarrollaron tubos amplificadores especiales que "plegaban" deliberadamente el haz de electrones, haciéndolo incidir sobre un dinodo para reflejarlo hacia el ánodo. Esto tenía el efecto de aumentar la distancia entre la placa y la rejilla para un tamaño de tubo dado, incrementando la transconductancia del tubo y reduciendo su factor de ruido. Un ejemplo típico de este "hexodo de haz orbital" fue el RCA 1630, introducido en 1939. Debido a que la intensa corriente de electrones en estos tubos dañaba rápidamente la superficie del dinodo, su vida útil tendía a ser muy corta en comparación con los tubos convencionales. [ 3 ]

Tubos de memoria de las primeras computadoras

La primera memoria de acceso aleatorio para computadoras utilizaba un tipo de tubo de rayos catódicos llamado tubo Williams , que empleaba emisión secundaria para almacenar bits en la superficie del tubo. Otro tubo de memoria de acceso aleatorio para computadoras basado en emisión secundaria era el tubo Selectron . Ambos quedaron obsoletos con la invención de la memoria de núcleo magnético .

Efectos indeseables: el tetrodo

La emisión secundaria puede ser indeseable, como en la válvula termoiónica de tetrodo (tubo). En este caso, la rejilla de pantalla cargada positivamente puede acelerar el flujo de electrones lo suficiente como para causar emisión secundaria en el ánodo ( placa ). Esto puede generar una corriente excesiva en la rejilla de pantalla. También es en parte responsable de que este tipo de válvula (tubo), particularmente los primeros tipos con ánodos no tratados para reducir la emisión secundaria, exhiban una característica de " resistencia negativa ", lo que podría causar que el tubo se vuelva inestable. Este efecto secundario podría aprovecharse utilizando algunas válvulas antiguas (por ejemplo, pentodo tipo 77) como osciladores de dinatrón . Este efecto se evitó agregando una tercera rejilla al tetrodo, llamada rejilla supresora, para repeler los electrones de vuelta hacia la placa. Este tubo se denominó pentodo .

Véase también

Referencias

  1. ^ R. Kollath, Emisión electrónica secundaria de sólidos irradiados por electrones, Enciclopedia de Física (ed. S. Flügge) vol. 21, pág. 232 - 303 (1956, en alemán)
  2. ↑ H. Semat, JR Albright, Introducción a la física atómica y nuclear, 5.ª ed., cap. 4.12, Chapman and Hall, Londres (1972)
  3. ↑ «1630, Tubo 1630; Röhre 1630 ID17477, HEXODO» .