Ştiri:

Vă rugăm să citiţi Regulamentul de utilizare a forumului Scientia în secţiunea intitulată "Regulamentul de utilizare a forumului. CITEŞTE-L!".

Main Menu

Pila Fotoionica

Creat de RaduH, Februarie 05, 2010, 06:04:06 PM

« precedentul - următorul »

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

RaduH

S-ar putea sa rezulte si afirmatii care sa se incadreze perfect la aceasta sectiune.

Rugaminte pentru administratori :
Exista un fisier de tip zip cu acelasi nume cu acest topic la sectiunea acceleratoare de particule - Desene - pag. 15
As vrea sa fie mutat aici si daca se poate sa fie luat in discutie.

Materialul respectiv se poate complecta astfel :
q*E*d =W Nu stiu cat e d. Daca  in loc de q scriem n*q adica grad mare de ionizare, adica multi electroni pierduti de catre ionul respectiv, W s-ar putea sa treaca de energia de ionizare a gazului respectiv. Depinde cat ar fi d adica distanta pe care s-ar accelera inainte de ciocnirea de una din moleculele gazului respectiv. Daca s-ar trece de energia de ionizare a gazului respectiv , ar putea rezulta niste ionizari in lant. "E" este intensitatea campului electric. Exista o valoare la care un gaz dielectric aflat la o anumita presiune se "strapunge". Nu stiu daca asta inseamna ca se intampla ceva in molecula gazului respectiv sau daca neputand avea un gaz perfect deionizat, acei ioni liberi ar putea sa fie accelerati la energii care sa treaca de energia de ionizare a gazului respectiv . La modelul meu exista si posibilitatea ca ioni cu grad mare de ionizare sa poata sa faca la fel. Ar fi daca vreti e o tentativa de a obtine o strapungere controlata. Daca se vede valoarea intensitatii campului electric "E" in punctul in care e facuta focalizarea sursei fotonice, lipsesc putini electroni sa se poata conform acestei ipoteze.

Din pacate obtinerea lui "d" inlocuind "E"- de strapungere si W - de ionizare a gazului respectiv intra in contradictie grava cu distanta dintre molecule care ar rezulta conform cu teoria cinetico moleculara. Deci m-am cam blocat.

HarapAlb

Nu inteleg ce legatura are descrierea facuta de tine cu titlul topicului. Daca te intereseaza camerele cu gaz uite aici o descriere a principiului de functionare:
http://www.phenix.bnl.gov/WWW/tracking/dc/experts/Drift_Chamber__Principle_of_operation.html

mircea_p

Din prezentare nu e clar ce rol are lumina focalizata.
Vrei cumva sa zici ca lumina ionizeaza aerul? 

RaduH

Exact asta e ideea. Si inca cu grad mare de ionizare. Stiu ca e discutabil.

RaduH

#4
CitatDrift of electrons and ions in gases
If we apply static electric field in the detector, electrons of primary ionization, e-, will drift to the posively charged electrode, Anode. Positive ions, A+, will move to the Cathode. So, we get two charged clouds moving in opposite direction. Because of low mass, electrons are moving with much larger drift velocity than ions. The value of drift velocity depends by complicated way on the strength of electric field, E, the properties of gas molecules, density or pressure, P , and temperature. For particular gas mixture it it common to plot drift velocity versus E/P, where E is in kVolts/cm like in this figure.

CitatDrift of electrons and ions in gases
If we apply static electric field in the detector, electrons of primary ionization, e-, will drift to the posively charged electrode, Anode. Positive ions, A+, will move to the Cathode. So, we get two charged clouds moving in opposite direction. Because of low mass, electrons are moving with much larger drift velocity than ions. The value of drift velocity depends by complicated way on the strength of electric field, E, the properties of gas molecules, density or pressure, P , and temperature. For particular gas mixture it it common to plot drift velocity versus E/P, where E is in kVolts/cm like in this figure.

CitatAmplification of ionization
If the electric field is high enough, electrons will be accelerated to the point where they have enough kinetic energy to liberate electrons in collisions with other atoms/molecules: e-A -> e-e-e- A++. You can get high electric field if your anode is a thin wire:

As an electron drifts towards the wire it travels in an increasing electric field E. In the vicinity of the anode wire this filed at radius r, is given by the linear charge density lambda :
E ~ lambda/r
To describe gas multiplication factor there is, so called, Townsend coefficient, alfa(E)/cm, which derermines the gas multiplication per unit length at particular field strenth E . In variable field the gas gain M could be described by integrating from radius of the beginning of the gas gain to the anode wire radius:

The Townsend coefficient significantly depends on gas mixture composition. For DC we get gas gain of the order of 10e+4. The gas gain via electric field strongly depends on field configuration or detector geometry

CitatPoint number 1. As charge moves in electric field it produces work or electric energy
dW= q*E*dr=q* d_p ,
where q- is the charge, E- strength of electric field , p - potential, r- distance.
It means that to produce some energy, the charge should cross different potentials, and also some work is done and we can see signal (induced voltage) while charge moves, not when charge, say electron cloud, arrived to the anode. At the moment electron touches the anode, the signal actually ends!
The energy produced by moving charge is replenished by the external circuit, which supplies a charge d_Q to the anode to
keep the applied voltage constant. Thus we have
q*d_p = V0*d_Q,
and the voltage signal induced on the anode with capacitance C to the cathode
dVa = d_Q/C = q* (d_p/V0)
So, in each moment the voltage signal is proportional to the difference in potentials between starting and running points, and to get the whole singal from the moving charge it should pass through the whole V0.
Din toate aceste materiale trag totusi concluzia ca daca "E" este suficienta si "q" de "n*e" totusi putem sa avem ionizari in lant deci un fel de strapungere.

Electron

RaduH, cred ca ai uitat sa traduci fragmentele din engleza in romana. Spor!

e-
Don't believe everything you think.

mircea_p

Cred ca te-ai concentrat prea mult pe campul electric si pe ce se intampla DACA  gazul se ionizeaza.
Daca e vorba de la ioniza aerul cu umina de la soare, atunci o sa ai o problema.
Potentialele de ionizare pentru oxigen si azot sant peste 10 eV. Lumina cu energie de ordinul asta este in domeniul ultravioletului indepartat si pur si simplu nu exista (poate doar ca "urme") in lumina de la soare care ajunge pe pamant.
Radiatia ionizanta care exista in lumina solara este oprita de stratul de ozon (tocmai pentru ca ionizeaza).
Ultravioletul care mai ajunge pe pamant (UV A si UV B) si care permit bronzarea pielii nu cred ca are energie suficienta ca sa ionizeze aerul.
Concentrarea cu o lentila nu are nici un efect daca energia fotonilor e prea mica pentru a ioniza aerul. (Vezi caracterul cuantic al luminii si efectul fotoelectric).

Deci ai doua optiuni: folosesti o lampa de ultraviolet pentru ionizare (sau raze x) ori urci dispozitivul pe un satelit sau nava spatiala, in afara atmosferei.
Inca nu e clar care e scopul constructiei. Daca e vorba de un generator de electricitate, poate folosesti o alta sursa naturala de ionizare.



RaduH

CitatRaduH, cred ca ai uitat sa traduci fragmentele din engleza in romana. Spor!
Promit sa o fac cel putin aproximativ in cel mai scurt timp cu putinta.
Citat
Potentialele de ionizare pentru oxigen si azot sant peste 10 eV. Lumina cu energie de ordinul asta este in domeniul ultravioletului indepartat si pur si simplu nu exista (poate doar ca "urme") in lumina de la soare care ajunge pe pamant.
Radiatia ionizanta care exista in lumina solara este oprita de stratul de ozon (tocmai pentru ca ionizeaza).
Ultravioletul care mai ajunge pe pamant (UV A si UV B) si care permit bronzarea pielii nu cred ca are energie suficienta ca sa ionizeze aerul.
Concentrarea cu o lentila nu are nici un efect daca energia fotonilor e prea mica pentru a ioniza aerul. (Vezi caracterul cuantic al luminii si efectul fotoelectric).
Deci daca ionizarea nu depinde si de intensitatea luminoasa obtinuta in pata focala, ci numai de lungimea de unda inseamna ca putem inchide discutia. Sau apelam la o alta sursa de ionizare si nu cred ca merita, sau renuntam la idee neputand sa fie folosita ca posibila conversie a energiei solare decat eventual in spatiu.

RaduH

Scuze pentru dubla postare.
Aici discutia s-ar putea sa se incheie. Nu am nimic impotriva posibilitatii de a fi sters topicul, in aceasta situatie sau cel putin sa nu consume inutil spatiul unei sectiuni. Inca o data sustin varianta pastrarii unor astfel de contributii sau macar manifestari sub forma de blog personal al membrilor acestui forum. Mai murdara mi se pare ideea unor sectiuni oarecum "cos de gunoi".

Electron

Acest topic nu va fi sters. Va ramane in arhiva de aici. Spatiu nu ocupa pentru ca orice topic mai nou va trece in fata acestuia din oficiu. Poti oricand sa-l regasesti si sa mai adaugi mesaje daca crezi de cuviinta.

e-
Don't believe everything you think.

RaduH

OK Nimic rau intentionat.
Voiam sa spun doar ca daca se poate considera "discutie incheiata" poate nu merita sa detina pozitie la o sectiune.

Electron

Necazul este ca pe forum "discutie incheiata" este o decizie a administratorilor care la nevoie inchid discutia adica blocheaza posibilitatea de a mai adauga un mesaj nou (si e marcat cu simbolul in forma de lacat). In rest, o discutie nu se poate considera "incheiata" in mod unilateral, nici macar de catre autorul primului mesaj din topic. Poate altii vor dori sa mai scrie pe aceasta tema, chiar daca tu nu vrei. Intelegi?

Daca vrei sa ceri in mod expres sa blocam acest topic, e altceva si e nevoie de o justificare pentru asta (deraiere repetata, injurii, spam etc). Dar deocamdata blocarea acsetui topic nu se justifica absolut deloc.

e-
Don't believe everything you think.

RaduH

#12
CitatDaca vrei sa ceri in mod expres sa blocam acest topic, e altceva si e nevoie de o justificare pentru asta (deraiere repetata, injurii, spam etc). Dar deocamdata blocarea acsetui topic nu se justifica absolut deloc.
A nu ma refeream doar la faptul ca poate se trag concluziile conform carora discutia se cam incheie ca fiind oarecum solutionata.
CitatConcentrarea cu o lentila nu are nici un efect daca energia fotonilor e prea mica pentru a ioniza aerul. (Vezi caracterul cuantic al luminii si efectul fotoelectric
Daca imi amintesc bine efectul laser era cam asa. Se primeste un foton, un electron salta pe un nivel energetic mai inalt care are un "timp de viata". Daca atat timp cat electronul se afla pe acel strat energetic mai inalt, mai primeste un foton urmeaza o dezexcitare urmata de emisia a doi fotoni. Nu stiu ce s-ar interpreta daca s-ar primi multi fotoni in timpul de viata respectiv. Asta conform cu aspectul corpuscular al luminii.

Conform cu aspectul ondulator si cu natura electromagnetica a luminii ar fi cam cum am atasat :

RaduH

raza petei focale ar fi cam de 0,2821 mm

RaduH

Am promis si incerc sa ma tin de cuvant :
CitatDrift of electrons and ions in gases
If we apply static electric field in the detector, electrons of primary ionization, e-, will drift to the posively charged electrode, Anode. Positive ions, A+, will move to the Cathode. So, we get two charged clouds moving in opposite direction. Because of low mass, electrons are moving with much larger drift velocity than ions. The value of drift velocity depends by complicated way on the strength of electric field, E, the properties of gas molecules, density or pressure, P , and temperature. For particular gas mixture it it common to plot drift velocity versus E/P, where E is in kVolts/cm like in this figure.

Drift of electrons and ions in gases
Vrea sa spuna ca in fine alunecarea, deriva, plutirea, ionilor in gaze depinde intr-un mod complicat de intensitatea campului electric. Mai spune ca la electroni e mai mare, ei avand masa mai mica.
CitatAmplification of ionization
If the electric field is high enough, electrons will be accelerated to the point where they have enough kinetic energy to liberate electrons in collisions with other atoms/molecules: e-A -> e-e-e- A++. You can get high electric field if your anode is a thin wire:
Spune ca daca avem un camp electric suficient de intens accelerarea electronilor e suficient de mare ca prin ciocniri sa produca ionizari.
CitatAs an electron drifts towards the wire it travels in an increasing electric field E. In the vicinity of the anode wire this filed at radius r, is given by the linear charge density lambda :
E ~ lambda/r
To describe gas multiplication factor there is, so called, Townsend coefficient, alfa(E)/cm, which derermines the gas multiplication per unit length at particular field strenth E . In variable field the gas gain M could be described by integrating from radius of the beginning of the gas gain to the anode wire radius:

The Townsend coefficient significantly depends on gas mixture composition. For DC we get gas gain of the order of 10e+4. The gas gain via electric field strongly depends on field configuration or detector geometry
Aici e comlplicat. Ideea e ca e un detector la care prin diferenta de potential realizata se realizeaza intensitatea campului electric la limita celei de strapungere. Un electron sau orice particula va declansa ionizari care se vor concretiza intr-un semnal.
CitatPoint number 1. As charge moves in electric field it produces work or electric energy
dW= q*E*dr=q* d_p ,
where q- is the charge, E- strength of electric field , p - potential, r- distance.
It means that to produce some energy, the charge should cross different potentials, and also some work is done and we can see signal (induced voltage) while charge moves, not when charge, say electron cloud, arrived to the anode. At the moment electron touches the anode, the signal actually ends!
The energy produced by moving charge is replenished by the external circuit, which supplies a charge d_Q to the anode to
keep the applied voltage constant. Thus we have
q*d_p = V0*d_Q,
and the voltage signal induced on the anode with capacitance C to the cathode
dVa = d_Q/C = q* (d_p/V0)
So, in each moment the voltage signal is proportional to the difference in potentials between starting and running points, and to get the whole singal from the moving charge it should pass through the whole V0.
De aici asat ma interesa : dW= q*E*dr=q* d_p ,
Restul tot la semnal se refera.