الانبعاثات الثانوية

تصوير انهيار تاونسند ، الذي يستمر بفعل توليد إلكترونات ثانوية في مجال كهربائي
يُستخدم الانبعاث الثانوي في أنبوب المضاعف الضوئي . تُوجَّه الإلكترونات الأولية المنبعثة عند سقوط الضوء على المهبط الضوئي لتصطدم بقطب الداينود، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من الإلكترونات التي تصطدم بداينود آخر. ينتج عن كل إلكترون ساقط عدة إلكترونات ثانوية، وبالتالي تعمل سلسلة الداينودات المتتالية على تضخيم الإلكترونات الأولية.

في فيزياء الجسيمات ، يُعرف الانبعاث الثانوي بأنه ظاهرة تحدث عندما تصطدم جسيمات أولية ذات طاقة كافية بسطح ما أو تمر عبر مادة ما، مما يؤدي إلى انبعاث جسيمات ثانوية. يشير هذا المصطلح غالبًا إلى انبعاث الإلكترونات عندما تصطدم جسيمات مشحونة ، مثل الإلكترونات أو الأيونات في أنبوب مفرغ ، بسطح معدني؛ وتُسمى هذه الإلكترونات بالإلكترونات الثانوية . [ 1 ] في هذه الحالة، يُطلق على عدد الإلكترونات الثانوية المنبعثة لكل جسيم ساقط اسم مردود الانبعاث الثانوي . إذا كانت الجسيمات الثانوية أيونات، يُطلق على هذه الظاهرة اسم انبعاث الأيونات الثانوي . يُستخدم انبعاث الإلكترونات الثانوي في أنابيب المضاعف الضوئي وأنابيب تكثيف الصور لتضخيم العدد القليل من الإلكترونات الضوئية الناتجة عن الانبعاث الضوئي، مما يجعل الأنبوب أكثر حساسية. كما يحدث أيضًا كأثر جانبي غير مرغوب فيه في الأنابيب الإلكترونية المفرغة عندما تصطدم الإلكترونات من المهبط بالمصعد ، وقد يتسبب ذلك في تذبذب طفيلي .

التطبيقات

المواد الباعثة الثانوية

تشمل المواد الثانوية الباعثة للضوء شائعة الاستخدام ما يلي:

أجهزة مضاعفة الصور والأجهزة المماثلة

في أنبوب المضاعف الضوئي ، [ 2 ] ينبعث إلكترون واحد أو أكثر من المهبط الضوئي ويتسارع باتجاه قطب معدني مصقول (يُسمى دينود ). يصطدم هذا الإلكترون بسطح القطب بطاقة كافية لتحرير عدد من الإلكترونات عبر الانبعاث الثانوي. ثم تتسارع هذه الإلكترونات الجديدة باتجاه دينود آخر، وتتكرر العملية عدة مرات، مما ينتج عنه تضخيم إجمالي (مضاعفة إلكترونية) يصل عادةً إلى مليون إلكترون، وبالتالي توليد نبضة تيار قابلة للكشف إلكترونيًا عند آخر دينود.

يمكن استخدام مضاعفات الإلكترون المماثلة للكشف عن الجسيمات السريعة مثل الإلكترونات أو الأيونات .

التطبيقات التاريخية

العرض على جهاز راسم الإشارة عند شدة الإضاءة العادية.
نفس الأنبوب ولكن بكثافة أعلى. القرص المحيط بالنقطة في المركز ناتج عن انبعاث ثانوي. تنطلق الإلكترونات من الشاشة وتعود إلى الأنبوب. يتسبب فرق الجهد عبر الأنبوب في تسريعها للأمام مرة أخرى، لتصطدم بالشاشة على مساحة واسعة.

أنابيب تضخيم خاصة

في ثلاثينيات القرن العشرين، طُوِّرت أنابيب تضخيم خاصة تعمل على "طي" حزمة الإلكترونات عمدًا، وذلك بجعلها تصطدم بدينود لتنعكس إلى الأنود. وقد أدى ذلك إلى زيادة المسافة بين الصفيحة والشبكة لحجم أنبوب معين، مما زاد من ناقلية الأنبوب وخفض مستوى الضوضاء. ومن الأمثلة النموذجية على هذه "الأنابيب السداسية ذات الحزمة المدارية" أنبوب RCA 1630، الذي طُرح عام 1939. ونظرًا لأن تيار الإلكترونات العالي في هذه الأنابيب يُتلف سطح الدينود بسرعة، فإن عمرها الافتراضي كان قصيرًا جدًا مقارنةً بالأنابيب التقليدية. [ 3 ]

أنابيب ذاكرة الحاسوب المبكرة

استخدمت أول ذاكرة وصول عشوائي للحاسوب نوعًا من أنابيب أشعة الكاثود يُسمى أنبوب ويليامز ، والذي اعتمد على الانبعاث الثانوي لتخزين البتات على سطح الأنبوب. كما استُخدم أنبوب سيليكترون كنوع آخر من أنابيب ذاكرة الوصول العشوائي للحاسوب، والذي اعتمد أيضًا على الانبعاث الثانوي . وقد أصبح كلا النوعين قديمًا مع اختراع ذاكرة النواة المغناطيسية .

الآثار غير المرغوب فيها - الصمام الرباعي

قد يكون الانبعاث الثانوي غير مرغوب فيه، كما هو الحال في الصمام الحراري الأيوني رباعي الأقطاب . في هذه الحالة، يمكن لشبكة الحماية المشحونة إيجابياً تسريع تدفق الإلكترونات بشكل كافٍ لإحداث انبعاث ثانوي عند المصعد ( الصفيحة ). وهذا بدوره قد يؤدي إلى زيادة مفرطة في تيار شبكة الحماية. كما أنه مسؤول جزئياً عن ظهور خاصية " المقاومة السالبة " في هذا النوع من الصمامات (الأنابيب)، وخاصة الأنواع القديمة ذات المصاعد غير المعالجة لتقليل الانبعاث الثانوي، مما قد يتسبب في عدم استقرار الأنبوب. يمكن الاستفادة من هذا التأثير الجانبي باستخدام بعض الصمامات القديمة (مثل صمام خماسي الأقطاب من النوع 77) كمذبذبات ديناترون . وقد تم منع هذا التأثير بإضافة شبكة ثالثة إلى الصمام رباعي الأقطاب، تُسمى شبكة الكبح، لصد الإلكترونات عائدةً نحو الصفيحة. وكان يُطلق على هذا الأنبوب اسم الصمام الخماسي الأقطاب .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ ر. كولاث، انبعاث الإلكترون الثانوي للمواد الصلبة المشععة بواسطة الإلكترونات، موسوعة الفيزياء (ed. S. Flügge) المجلد. 21، ص. 232 - 303 (1956، بالألمانية)
  2. H. Semat, JR Albright, مقدمة في الفيزياء الذرية والنووية، الطبعة الخامسة، الفصل 4.12، تشابمان وهول، لندن (1972)
  3. ^ "1630، أنبوب 1630؛ روهري 1630 ID17477، هيكسود" .