Funkcja pracy

Funkcja pracy (lub wyzwalanie pracy , funkcja pracy ) jest pracą , czyli siłą, która musi przynajmniej wydać elektron nienaładowanej substancji stałej, aby się rozpuścić. Z reguły funkcję pracy określa się w elektronowoltach . Funkcja pracy jest ważna w procesach, które specyficznie „wybijają” elektrony z katody poprzez wprowadzanie energii. Jest to istotny parametr we wszystkich równaniach mocy związanych z nimi zastosowań technicznych i naukowych, na który nadal wpływa rodzaj wzbudzenia. Jest zatem głównym czynnikiem wpływającym na technologię wiązki elektronów . Obejmują one:

• Emisja jarzenia (wzbudzenie cieplne)
• Wyładowanie gazowe (wzbudzenie elektrochemiczne)
• Emisja polowa (wzbudzenie elektryczne poprzez uzupełnienie energii Fermiego (zwana również „emisją zimną”))
• Emisja zdjęć (wzbudzenie światłem, patrz efekt fotoelektryczny )
• jak również systemy kombinowane

Teoretycznie funkcję pracy można opisać modelem gazu elektronowego .

Opis i pomiar

Funkcja pracy należy odróżnić od elektronów energii wiązania , co jest porównywalne do energii jonizacji z atomem lub cząsteczką . Energia wiązania elektronów jest różna dla elektronów z różnych powłok elektronowych: jeśli chcesz uwolnić elektron z głębszej (niższej energetycznie) powłoki, musisz zastosować więcej energii. Energia jonizacji odnosi się tylko do minimalnej energii, którą należy zastosować, aby odłączyć określony elektron od jego wiązania. W przeciwieństwie do tego, funkcja pracy to generalnie minimalna energia na wyjście elektronu, tj. energia, gdy elektron jest wydobywany z poziomu Fermiego .

Funkcja pracy jest zatem zależna od potencjału chemicznego rodzaju ciała stałego (substancji), z którego uwalniane są elektrony. Jest stosunkowo niewielka dla metali alkalicznych, takich jak rubid (2,13 eV), cez (2,14 eV), potas (2,25 eV) lub sód (2,28 eV), podczas gdy dla metali takich jak aluminium (4,20 eV) ), cynk (4,34 eV) lub platyna (5,66 eV) jest znacznie wyższa.

Ubogie w promieniowanie UV światło dzienne lub światło żarowe wolne od UV składa się z fotonów o maksymalnej energii 3 eV i może uwalniać elektrony z cezu, podczas gdy cynk wymaga bardziej energetycznego ultrafioletu. Uwolnione elektrony mają pewną energię kinetyczną:

${\ displaystyle \!\, W _ {\ mathrm {światło}} = W _ {\ mathrm {kin}} + W _ {\ mathrm {A}}}$.

Pomiar funkcji pracy za pomocą efektu fotograficznego realizowany jest najczęściej poprzez pomiar energii kinetycznej uwolnionych elektronów. Wynika to z różnicy między wprowadzoną energią (najczęściej energią padającego fotonu ) a funkcją pracy. Jeśli zmierzyłeś energię kinetyczną elektronów (za pomocą spektrometru elektronów ) i użyłeś długości fali znanej przez filtry lub właściwości lasera , możesz obliczyć funkcję pracy jako różnicę:

${\ displaystyle \!\, W _ {\ mathrm {A}} = E _ {\ mathrm {foton}} -E _ {\ mathrm {elektron (maks)}}}$

Metoda pola przeciwstawnego jest również prostą opcją pomiaru .

Różne funkcje robocze dwóch metali prowadzą do potencjału kontaktowego , który można zatem wykorzystać do pomiaru względnych funkcji roboczych. Ważny jest pomiar za pomocą sondy Kelvina , znanej również jako przetwornik Kelvina.

podanie

Elektronów rury wykorzystuje podgrzewane metali jako źródło elektronów. Najpierw użyto wolframu o funkcji pracy 4,5 eV, a następnie wolframu z warstwą toru o grubości jednego atomu o 2,6 eV. Cienka warstwa baru na wolframie dała 1,7 eV, a połączenie wolframu, tlenku baru i zewnętrznej warstwy baru zwanej katodą tlenkową dało 1,1 eV do 1,0 eV. Ze względu na zmniejszoną funkcję pracy temperatura katody mogła zostać obniżona z 2400 ° C dla katod wolframowych do 700 ° C dla katod tlenkowych.

Zobacz też

• Powinowactwo elektronowe

Indywidualne dowody

1. ^ Encyklopedie online z Wissenschaft-Online.de
2. ↑ Online Wiki w DESY
3. ↑ Kompleksowa nauka i technologia półprzewodników: wersja online . Newnes, 2011, ISBN 978-0-08-093228-6 , s. 163 ( ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google Book). 
4. ↑ Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik 11th edition 1988, ISBN 3-8171-1020-0 , s. 635.
5. ↑ H. Barkhausen: Podręcznik lamp elektronowych. 1. Ogólne podstawy woluminu. Wydanie 11, S. Hirzel Verlag, 1965, s. 25 (Rozdział 3 Emisja elektronów ze świecących przewodników).