O emissor de campo de carboneto de silício do NIST produz um fluxo de elétrons comparável a fontes quentes, mas sem a necessidade de calor. Ao dissolver muito do material para fazer uma estrutura porosa com uma grande área de superfície, Os cientistas do NIST garantiram que, à medida que um ponto de emissão de elétrons em um pico individual se desgasta, outro está disponível para ocupar o seu lugar, tornando a matriz mais durável como um todo.
(Phys.org) - Cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade de Maryland, College Park, construímos uma prática, fonte de elétrons nanoestruturada de alta eficiência. Descrito no jornal Nanotecnologia , Esta nova, tecnologia com patente pendente pode levar a comunicações de microondas e radar aprimorados, e mais notavelmente para sistemas de imagem de raio-X novos e aprimorados para aplicações de segurança e saúde.
Embora as fontes de elétrons termiônicos, como os filamentos quentes dentro dos tubos de raios catódicos, tenham sido amplamente substituídas por LEDs e cristais líquidos para telas e televisores, eles ainda são usados para produzir microondas para radar e raios-X para imagens médicas. Fontes termiônicas usam uma corrente elétrica para ferver elétrons da superfície de um filamento de arame, semelhante à maneira como uma lâmpada incandescente usa uma corrente elétrica para aquecer um filamento de arame até que ele brilhe.
E como uma lâmpada incandescente, fontes termiônicas geralmente não são muito eficientes em termos de energia. É preciso muita energia para ferver os elétrons, que vomitam em todas as direções. Aqueles que não são perdidos devem ser capturados e focalizados usando um sistema complicado de campos elétricos e magnéticos. Fontes de elétrons de emissão de campo requerem muito menos energia e produzem um fluxo de elétrons muito mais direcional e facilmente controlável.
Para construir sua fonte de emissão de campo, a equipe do NIST pegou um material resistente - carboneto de silício - e usou um processo químico à temperatura ambiente para torná-lo altamente poroso como uma esponja. Eles então o modelaram em estruturas emissoras microscópicas na forma de hastes pontiagudas ou barbatanas de arestas afiadas. Quando um campo elétrico é aplicado, esses novos emissores de campo podem produzir um fluxo de elétrons comparável a uma fonte termiônica, mas sem todas as desvantagens - e com muitas vantagens.
De acordo com o co-inventor Fred Sharifi, os novos emissores de campo têm tempos de resposta inerentemente rápidos em comparação com fontes termiônicas, e a ausência de calor torna mais fácil criar matrizes de fontes. Além disso, a nanoestrutura porosa dos emissores os torna muito confiáveis. Mesmo se a superfície do emissor se desgasta durante o uso - um problema comum - o material recém-exposto continua a funcionar tão bem.
Sharifi diz que os emissores de campo NIST têm o potencial de melhorar a resolução e a qualidade das imagens de raios-X e permitir novos modos de detecção.
"As imagens de raios-X são baseadas na densidade do material que está sendo examinado, que limita sua capacidade de ver certos tipos de materiais, incluindo alguns tipos de explosivos, "diz Sharifi." Nosso emissor de campo vai nos deixar ver não apenas que algo está lá, mas, porque podemos construir grandes matrizes e colocá-los em ângulos diferentes, podemos identificar o material em questão observando como os raios X vindos de diferentes direções se dispersam do objeto. "
