El emisor de campo de carburo de silicio del NIST produce un flujo de electrones comparable al de las fuentes calientes, pero sin necesidad de calor. Al disolver gran parte del material para crear una estructura porosa con una gran superficie, Los científicos del NIST se aseguraron de que a medida que se desgasta un punto de emisión de electrones en un pico individual, otro está disponible para tomar su lugar, haciendo que la matriz sea más duradera en su conjunto.
(Phys.org) —Científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y la Universidad de Maryland, College Park, han construido un práctico, Fuente de electrones nanoestructurados de alta eficiencia. Descrito en la revista Nanotecnología , esta nueva, la tecnología pendiente de patente podría conducir a mejores comunicaciones por microondas y radar, y más notablemente a los nuevos y mejorados sistemas de imágenes de rayos X para aplicaciones de seguridad y atención médica.
Si bien las fuentes de electrones termoiónicos, como los filamentos calientes dentro de los tubos de rayos catódicos, han sido reemplazados en gran medida por LED y cristales líquidos para pantallas de visualización y televisores, todavía se utilizan para producir microondas para radares y rayos X para imágenes médicas. Las fuentes termoiónicas usan una corriente eléctrica para hervir electrones de la superficie de un filamento de alambre, similar a la forma en que una bombilla incandescente utiliza una corriente eléctrica para calentar un filamento de alambre hasta que brille.
Y como una bombilla incandescente, Las fuentes termoiónicas generalmente no son muy eficientes desde el punto de vista energético. Se necesita mucha energía para hervir los electrones, que arrojan en todas direcciones. Los que no se pierden deben capturarse y enfocarse mediante un complicado sistema de campos eléctricos y magnéticos. Las fuentes de electrones de emisión de campo requieren mucha menos energía y producen una corriente de electrones mucho más direccional y fácilmente controlable.
Para construir su fuente de emisión de campo, El equipo del NIST tomó un material resistente, carburo de silicio, y utilizó un proceso químico a temperatura ambiente para hacerlo muy poroso como una esponja. Luego lo modelaron en estructuras microscópicas emisoras en forma de varillas puntiagudas o aletas afiladas. Cuando se aplica un campo eléctrico, Estos nuevos emisores de campo pueden producir un flujo de electrones comparable al de una fuente termoiónica pero sin todas las desventajas y con muchas ventajas.
Según el co-inventor Fred Sharifi, los nuevos emisores de campo tienen tiempos de respuesta intrínsecamente rápidos en comparación con las fuentes termoiónicas, y la ausencia de calor facilita la creación de matrices de fuentes. Es más, la nanoestructura porosa de los emisores los hace muy fiables. Incluso si la superficie del emisor se desgasta durante el uso, un problema común, el material recién expuesto sigue funcionando igual de bien.
Sharifi dice que los emisores de campo del NIST tienen el potencial de mejorar la resolución y la calidad de las imágenes de rayos X y permitir nuevos modos de detección.
"Las imágenes de rayos X se basan en la densidad del material que se examina, lo que limita su capacidad para ver ciertos tipos de materiales, incluyendo algunos tipos de explosivos, ", dice Sharifi." Nuestro emisor de campo nos permitirá ver no solo que hay algo allí, pero, porque podemos construir arreglos grandes y colocarlos en diferentes ángulos, podemos identificar el material en cuestión observando cómo los rayos X que provienen de diferentes direcciones se dispersan desde el objeto ".
