ইলেকট্রনের উৎস, ইলেকট্রন বিকিরণের প্রকার, আয়নকরণের কারণ

ইলেকট্রনিক ডিভাইসের ক্রিয়াকলাপের নীতিগুলি বোঝার এবং ব্যাখ্যা করার জন্য, নিম্নলিখিত প্রশ্নের উত্তর দেওয়া প্রয়োজন: কীভাবে ইলেকট্রনগুলি পৃথক করা হয়? আমরা এই নিবন্ধে উত্তর দেব।

আধুনিক তত্ত্ব অনুসারে, পরমাণু একটি নিউক্লিয়াস নিয়ে গঠিত, যার একটি ধনাত্মক চার্জ রয়েছে এবং এটি পরমাণুর প্রায় পুরো ভরকে কেন্দ্রীভূত করে এবং নিউক্লিয়াসের চারপাশে অবস্থিত নেতিবাচকভাবে চার্জযুক্ত ইলেকট্রন। সামগ্রিকভাবে পরমাণু বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষতাই, নিউক্লিয়াসের চার্জ পার্শ্ববর্তী ইলেকট্রনের চার্জের সমান হতে হবে।

যেহেতু সমস্ত রাসায়নিক অণু দিয়ে তৈরি, এবং অণুগুলি পরমাণু দিয়ে তৈরি, তাই কঠিন, তরল বা বায়বীয় অবস্থায় থাকা যেকোনো পদার্থ ইলেকট্রনের সম্ভাব্য উৎস। প্রকৃতপক্ষে, পদার্থের তিনটি সামগ্রিক অবস্থা ইলেকট্রনের উত্স হিসাবে প্রযুক্তিগত ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

ইলেকট্রনের একটি বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ উৎস হল ধাতু, যা সাধারণত তার বা ফিতা আকারে এই উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়।

প্রশ্ন উঠছে: যদি এই ধরনের ফিলামেন্টে ইলেকট্রন থাকে এবং এই ইলেকট্রনগুলো যদি তুলনামূলকভাবে মুক্ত হয়, অর্থাৎ তারা ধাতুর ভিতরে কম-বেশি অবাধে চলাচল করতে পারে (যা প্রকৃতপক্ষে এটিই হয়, আমরা নিশ্চিত যে খুব সামান্য সম্ভাব্য পার্থক্যও, এই জাতীয় থ্রেডের উভয় প্রান্তে প্রয়োগ করা হলে এটি বরাবর ইলেকট্রনের প্রবাহকে নির্দেশ করে), তাহলে কেন ইলেকট্রনগুলি ধাতু থেকে উড়ে যায় না এবং স্বাভাবিক অবস্থায় ইলেকট্রনের উত্স তৈরি করে না? প্রাথমিক ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক তত্ত্বের ভিত্তিতে এই প্রশ্নের একটি সহজ উত্তর দেওয়া যেতে পারে।

ধরুন ইলেকট্রন ধাতু ছেড়ে চলে যায়। তারপর ধাতু একটি ইতিবাচক চার্জ অর্জন করা উচিত. যেহেতু বিপরীত চিহ্নগুলির চার্জ একে অপরকে আকর্ষণ করে, তাই ইলেকট্রনগুলি আবার ধাতুর প্রতি আকৃষ্ট হবে যদি না কিছু বাহ্যিক প্রভাব এটিকে বাধা দেয়।

একটি ধাতুতে ইলেকট্রনগুলিকে ধাতু ছেড়ে যাওয়ার জন্য যথেষ্ট শক্তি দেওয়া যেতে পারে এমন বিভিন্ন উপায় রয়েছে:

1. থার্মিয়নিক বিকিরণ

থার্মিয়নিক বিকিরণ হল ভাস্বর দেহ থেকে ইলেকট্রন নির্গমন। থার্মিয়নিক বিকিরণ কঠিন পদার্থে এবং বিশেষত ধাতু এবং অর্ধপরিবাহীগুলিতে ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং তাপ থেকে বিদ্যুৎ রূপান্তরকারীর থার্মিয়নিক ক্যাথোডের উপাদান হিসাবে ব্যবহারের ক্ষেত্রে অধ্যয়ন করা হয়েছে।

সাদা তাপের উপরে তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলে দেহ থেকে ঋণাত্মক বিদ্যুতের ক্ষতি হওয়ার ঘটনাটি 18 শতকের শেষের দিক থেকে পরিচিত। ভি.ভি. পেট্রোভ (1812), টমাস এডিসন (1889) এবং অন্যান্যরা এই ঘটনার বেশ কয়েকটি গুণগত আইন প্রতিষ্ঠা করেছিলেন। 1930 সালের মধ্যে, নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা, শরীরের তাপমাত্রা এবং কাজের ফাংশনের মধ্যে প্রধান বিশ্লেষণাত্মক সম্পর্ক নির্ধারণ করা হয়েছিল।

ফিলামেন্টের মধ্য দিয়ে যে কারেন্ট প্রবাহিত হয় যখন তার প্রান্তে ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় তা ফিলামেন্টকে উত্তপ্ত করে। যখন ধাতুর তাপমাত্রা যথেষ্ট বেশি হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি ধাতুর পৃষ্ঠ ছেড়ে পার্শ্ববর্তী স্থানে চলে যাবে।

এইভাবে ব্যবহৃত ধাতুকে থার্মিওনিক ক্যাথোড বলা হয় এবং এইভাবে ইলেকট্রন নিঃসরণকে থার্মিওনিক বিকিরণ বলা হয়। থার্মিওনিক বিকিরণ সৃষ্টিকারী প্রক্রিয়াগুলি তরলের পৃষ্ঠ থেকে অণুর বাষ্পীভবনের প্রক্রিয়াগুলির অনুরূপ।

উভয় ক্ষেত্রেই কিছু কাজ করতে হবে।তরলের ক্ষেত্রে এই কাজটি হল বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ, এক গ্রাম পদার্থকে তরল থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিবর্তন করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির সমান।

থার্মিয়নিক বিকিরণের ক্ষেত্রে, তথাকথিত কাজের ফাংশন হল ধাতু থেকে একটি ইলেক্ট্রন বাষ্পীভূত করার জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি। পূর্বে রেডিও প্রকৌশলে ব্যবহৃত ভ্যাকুয়াম পরিবর্ধকগুলিতে সাধারণত থার্মিওনিক ক্যাথোড ছিল।

2. আলোক নির্গমন

বিভিন্ন পদার্থের উপরিভাগে আলোর ক্রিয়ার ফলেও ইলেকট্রন নির্গত হয়। আলোক শক্তি পদার্থের ইলেকট্রনকে প্রয়োজনীয় অতিরিক্ত শক্তি সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয় যাতে তারা ধাতু ছেড়ে যেতে পারে।

এই পদ্ধতিতে ইলেকট্রনের উৎস হিসেবে ব্যবহৃত উপাদানকে বলা হয় ফটোভোলটাইক ক্যাথোড, এবং ইলেকট্রন নির্গত করার প্রক্রিয়াকে বলা হয় ফটোভোলটাইক বা ফটোইলেক্ট্রন নির্গমন… ইলেকট্রন মুক্ত করার এই উপায়টি বৈদ্যুতিক চোখের ভিত্তি- ফটোসেল.

3. সেকেন্ডারি নির্গমন

যখন কণাগুলি (ইলেকট্রন বা ধনাত্মক আয়ন) ধাতব পৃষ্ঠে আঘাত করে, তখন এই কণাগুলির গতিশক্তির একটি অংশ বা তাদের সমস্ত গতিশক্তি ধাতুর এক বা একাধিক ইলেক্ট্রনে স্থানান্তরিত হতে পারে, যার ফলস্বরূপ তারা ছেড়ে যাওয়ার জন্য যথেষ্ট শক্তি অর্জন করে। ধাতু এই প্রক্রিয়াটিকে সেকেন্ডারি ইলেকট্রন নির্গমন বলা হয়।

4. অটোইলেক্ট্রনিক নির্গমন

ধাতুর পৃষ্ঠের কাছাকাছি একটি খুব শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিদ্যমান থাকলে, এটি ধাতু থেকে ইলেকট্রনকে দূরে টেনে নিতে পারে। এই ঘটনাটিকে ক্ষেত্র নির্গমন বা ঠান্ডা নির্গমন বলা হয়।

বুধ হল একমাত্র ধাতু যা ক্ষেত্র নির্গমন ক্যাথোড হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় (পুরাতন পারদ রেকটিফায়ারগুলিতে)। পারদ ক্যাথোডগুলি খুব উচ্চ বর্তমান ঘনত্বের অনুমতি দেয় এবং 3000 কিলোওয়াট পর্যন্ত রেকটিফায়ারগুলির নকশা সক্ষম করে।

বিভিন্ন উপায়ে গ্যাসীয় পদার্থ থেকে ইলেকট্রন নির্গত হতে পারে। যে প্রক্রিয়ায় একটি পরমাণু একটি ইলেকট্রন হারায় তাকে আয়নকরণ বলে।… একটি পরমাণু যা একটি ইলেকট্রন হারিয়েছে তাকে ধনাত্মক আয়ন বলে।

আয়নকরণ প্রক্রিয়া নিম্নলিখিত কারণে ঘটতে পারে:

1. ইলেকট্রনিক বোমাবাজি

একটি গ্যাস-ভরা বাতিতে একটি মুক্ত ইলেক্ট্রন, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কারণে, গ্যাসের অণু বা পরমাণুকে আয়নিত করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি অর্জন করতে পারে। এই প্রক্রিয়াটির একটি তুষারপাতের চরিত্র থাকতে পারে, যেহেতু একটি পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন ছিটকে যাওয়ার পরে, ভবিষ্যতে উভয় ইলেকট্রন, যখন তারা গ্যাস কণার সাথে সংঘর্ষে আসে, তখন নতুন ইলেকট্রন ছেড়ে দিতে পারে।

প্রাথমিক ইলেকট্রনগুলি উপরে আলোচিত যে কোনও পদ্ধতির দ্বারা কঠিন থেকে মুক্তি পেতে পারে এবং একটি কঠিনের ভূমিকা উভয়ই যে শেলটিতে গ্যাসটি ঘেরা থাকে এবং বাতির ভিতরে অবস্থিত যে কোনও ইলেক্ট্রোড দ্বারা পালন করা যেতে পারে।প্রাথমিক ইলেকট্রনও ফটোভোলটাইক বিকিরণ দ্বারা উত্পন্ন হতে পারে।

2. আলোক বৈদ্যুতিক আয়নকরণ

যদি গ্যাসটি দৃশ্যমান বা অদৃশ্য বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তবে সেই বিকিরণের শক্তি কিছু ইলেকট্রনকে ছিটকে দেওয়ার জন্য যথেষ্ট (যখন একটি পরমাণু দ্বারা শোষিত হয়) হতে পারে। এই প্রক্রিয়াটি নির্দিষ্ট ধরণের গ্যাস নিঃসরণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উপরন্তু, গ্যাস থেকে উত্তেজিত কণা নির্গমনের কারণে একটি গ্যাসে একটি আলোক বৈদ্যুতিক প্রভাব ঘটতে পারে।

3. পজিটিভ আয়ন বোমাবাজি

একটি ইতিবাচক আয়ন একটি নিরপেক্ষ গ্যাসের অণুকে আঘাত করে একটি ইলেকট্রন ছেড়ে দিতে পারে, যেমনটি ইলেকট্রন বোমা হামলার ক্ষেত্রে।

4. তাপীয় আয়নকরণ

যদি গ্যাসের তাপমাত্রা যথেষ্ট বেশি হয়, তবে কিছু ইলেকট্রন যা এর অণু তৈরি করে তারা পরমাণুগুলিকে ছেড়ে দেওয়ার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি অর্জন করতে পারে যা তাদের অন্তর্গত। এই ঘটনাটি ধাতু থেকে থার্মোইলেক্ট্রিক বিকিরণের অনুরূপ। এই ধরনের নির্গমন শুধুমাত্র উচ্চ চাপে একটি শক্তিশালী চাপের ক্ষেত্রে ভূমিকা পালন করে।

ইলেক্ট্রন বোমাবর্ষণের ফলে গ্যাসের আয়নকরণের মাধ্যমে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করা হয়। কিছু ধরণের গ্যাস নিঃসরণে ফটোইলেকট্রিক আয়নকরণ গুরুত্বপূর্ণ। অবশিষ্ট প্রক্রিয়া কম গুরুত্বপূর্ণ.

তুলনামূলকভাবে সম্প্রতি পর্যন্ত, বিভিন্ন ডিজাইনের ভ্যাকুয়াম ডিভাইসগুলি সর্বত্র ব্যবহৃত হত: যোগাযোগ প্রযুক্তিতে (বিশেষ করে রেডিও যোগাযোগ), রাডারে, শক্তিতে, যন্ত্র তৈরিতে ইত্যাদি।

শক্তির ক্ষেত্রে ইলেক্ট্রোভাকুয়াম যন্ত্রের ব্যবহার হল অল্টারনেটিং কারেন্টকে ডাইরেক্ট কারেন্ট (রেক্টিফিকেশন), ডাইরেক্ট কারেন্টকে অল্টারনেটিং কারেন্টে রূপান্তর করা (ইনভার্টিং), ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করা, বৈদ্যুতিক মোটরের গতি সামঞ্জস্য করা, স্বয়ংক্রিয়ভাবে বিকল্প কারেন্টের ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করা। এবং সরাসরি কারেন্ট জেনারেটর, বৈদ্যুতিক ঢালাই, আলো নিয়ন্ত্রণে উল্লেখযোগ্য শক্তি চালু এবং বন্ধ করা।

ইলেক্ট্রন টিউব - ইতিহাস, অপারেশনের নীতি, নকশা এবং প্রয়োগ

ইলেকট্রনের সাথে বিকিরণের মিথস্ক্রিয়া ব্যবহারের ফলে ফটোসেল এবং গ্যাস-ডিসচার্জ আলোর উত্স তৈরি হয়েছিল: নিয়ন, পারদ এবং ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প। নাট্য এবং শিল্প আলো প্রকল্পে বৈদ্যুতিন নিয়ন্ত্রণ ছিল অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

বর্তমানে, এই সমস্ত প্রক্রিয়া সেমিকন্ডাক্টর ইলেকট্রনিক ডিভাইস ব্যবহার করে এবং আলোর জন্য ব্যবহৃত হয় LED প্রযুক্তি.