منبع جدیدی برای تولید الکترون

[fr.chemi3t]

دانشمندان موسسه ملی فناوری و استاندارد (NIST) با همکاری همتایان خود در دانشگاه مریلند موفق به ساخت یک منبع الکترونی نانوساختار با کارایی بالا شدند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان "Stable Field Emission from Nanoporous Silicon Carbide" در نشریه Nanotechnology به چاپ رسیده است. بخشی از نتایج این پژوهش نیز به‌صورت پتنت در حال ثبت است. محققان معتقداند که از نتایج این پروژه می‌توان برای بهبود سیستم‌های رادار و ادوات مخابراتی ماکروویو و همچنین بهبود سیستم‌های تصویربرداری اشعه ایکس جهت استفاده در سیستم‌های امنیتی و تشخیص طبی استفاده کرد.
سیستم نشر کاربید سیلیکونی که پژوهشگران مرکز NIST ساخته‌اند قادر به تولید الکترون است بدون این که نیاز به گرم شدن داشته باشد. این ساختار که متشکل از آرایه‌های نوک تیز است الکترون تولید می‌کنند هرگاه یکی از این ستون‌ها به‌دلیل خستگی، کارایی خود را از دست داده و دیگر قادر به تولید الکترون نباشد، ستون‌های دیگر به این کار ادامه داده در نتیجه فرآیند تولید الکترون به صورت مستمر ادامه می‌یابد. در نتیجه در دراز مدت این سیستم بدون توقف کار خواهد کرد.


تفنگ‌های الکترونی یک منبع گرم کاتد درون لوله‌ای می‌باشند که با گرم شدن فیلامنت فرآیند تولید الکترون آغاز می‌شود. طی سال‌های اخیرا در تولید نمایشگرهای تلویزیونی این تفنگ‌ها جای خود را به LEDها و بلورهای مایع داده‌اند. اما همچنان در سیستم‌های رادار و ادوات تشخیص طبی مبتنی بر اشعه ایکس از تفنگ‌های الکترونی استفاده می‌‌شود. در این منابع گرمایونی ( تفنگ‌های الکترونی) جریان الکتریسیته از میان یک رشته سیم عبور می‌کند که با گرم کردن آن الکترون از رشته سیم بیرون می‌آید، این فرآیند کاملا شبیه اتفاقی است که در لامپ‌های نئونی رخ می‌دهد. برای ایجاد الکترون در این سیستم انرژی زیادی باید مصرف شود و الکترون تولید شده می‌تواند به هر سمتی ساطع شود. برای هدایت الکترون‌های تولید شده باید از میدان‌های مغناطیسی استفاده شود.

در این پروژه محققان از یک سیستم نشر میدانی متخلخل استفاده کردند ساختاری که در آن ستون‌هایی نوک تیز فرآیند تولید الکترون را به عهده دارند. با اعمال میدان الکتریکی این سیستم بدون نیاز به منبع گرمایی، شروع به تولید الکترون می‌کند. این سیستم جدید سرعت پاسخگویی بسیار بالایی دارد. همچنین اگر تعدادی از ستون‌ها به‌دلیل خستگی قادر به تولید الکترون نباشند، که مشکل رایجی است، بقیه ستون‌ها با تولید الکترون مانع از توقف کار می‌شوند.


منبع : Nanostructured electron source makes for better imaging and communications