Двигатель для межзвёздных перелётов

[Old Enginner]

После отрыва от холодной металлической поверхности электрону энергетически выгоднее вернуться обратно, от другого электрода он отделен потенциальным барьером.

"Холодная металлическая поверхность" имеет отрицательный потенциал, как и электрон, анод - положительный. Разве нет?
Вы о работе выхода самого электрона (чтобы вырваться наружу) - я о том, что после. Эмиссию - создать не проблема. Речь о том, что дальше будет. А будет - утечка. И не мимо сетки, а в сетку анода.

[SY]

"Холодная металлическая поверхность" имеет отрицательный потенциал, как и электрон, анод - положительный. Разве нет?

Этот потенциал очень мал, по сравнению с потенциалом у "поверхности" электрона и образовавшейся условной "дырки". С холодной поверхности электроны улетают на расстояние сопоставимое с длиной своей волны, после чего возникшая разность потенциалов быстро возвращает его на "родину".

[SY]

Эмиссию - создать не проблема. Речь о том, что дальше будет. А будет - утечка. И не мимо сетки, а в сетку анода.

При высокой разности потенциалов(это наш случай) возможны более интересные варианты:
электрон может туннелировать не на сетку, а в область пространства, где он в дальнейшем возместит заимствованную энергию, после этого он продолжит ускоряться, и даже сможет пролететь мимо сетки, но он не сможет без дополнительной энергии покинуть область влияния(захвата) сетки хотя и окажется по другую сторону от нее, и через некоторое время начнет двигаться обратно и все равно с ней столкнется рано или поздно.

[Проходящий Кот]

"Холодная металлическая поверхность" имеет отрицательный потенциал, как и электрон, анод - положительный. Разве нет?

Этот потенциал очень мал, по сравнению с потенциалом у "поверхности" электрона и образовавшейся условной "дырки". С холодной поверхности электроны улетают на расстояние сопоставимое с длиной своей волны, после чего возникшая разность потенциалов быстро возвращает его на "родину".

Те, которые возвращаются, нас не интересуют. Нас интересуют сбежавшие.....

[Old Enginner]

Этот потенциал очень мал, по сравнению с потенциалом у "поверхности" электрона и образовавшейся условной "дырки". С холодной поверхности электроны улетают на расстояние сопоставимое с длиной своей волны, после чего возникшая разность потенциалов быстро возвращает его на "родину"

Согласился бы, если бы не электронные приборы с холодным катодом. Берем источник альфы (безобидный, авиационный прибор с дедушкиного самолета - соли радия - фигня безвредная), Гейгера, тиратнон и...слушаем как он тик-такает

[Old Enginner]

При высокой разности потенциалов(это наш случай) возможны более интересные варианты:
электрон может туннелировать не на сетку, а в область пространства, где он в дальнейшем возместит заимствованную энергию, после этого он продолжит ускоряться, и даже сможет пролететь мимо сетки, но он не сможет без дополнительной энергии покинуть область влияния(захвата) сетки хотя и окажется по другую сторону от нее, и через некоторое время начнет двигаться обратно и все равно с ней столкнется рано или поздно.

Это верно, динатронный эффект - проклятье инженеров...

[SY]

Те, которые возвращаются, нас не интересуют. Нас интересуют сбежавшие.....

Без "волшебного пендаля" от гамма кванта им некуда бежать кроме положительно сетки.

[AlexAV]

"Рождение электрон-позитронных пар при взаимодействии гамма-кванта с электромагнитным полем ядра является преобладающим процессом потери энергии гамма-квантов в веществе при энергиях выше 3 МэВ".

Гамма-кванты вообще отношения к вопросу не имеют. Физика рождения пар при их рассеяние от ядер и развития вакуумного пробоя между электродами абсолютно разная. Рождение электрон-позитронных пар для последнего вообще не существенен.

И про туннелирование. Электроны сеткой не обманешь, они прекрасно чувствуют куда надо туннелировать.

Вообще-то для туннельной эмиссии количественная теория есть. Посмотрите формулу Фаулера — Нордгейма. Она вообще потенциала не содержит. Исключительно напряжённость электрического поля. Сколько-нибудь заметные туннельные токи возникают исключительно в полях более 10 МВ/см (речь о локальном поле, а не о среднем) и только на отрицательном электроде. Потенциал здесь вообще не причём (точнее относится очень косвенно).

но сам процесс туннелирования начинается при возможности достичь энергии больших 1,022МЭв, хотя и его вклад в проводимость несущественен.

А теперь посчитайте вероятность рождения пар в поле скажем 1 МВ/см. Она определяется формулой Швингера:


Eкр ~ 10¹⁰ МВ/см. За время жизни Солнца хотя бы одной пары дождёмся?

А при чем тут туннель?

Автоэлектронная эмиссия конечно же существует, только сколько-нибудь значима только в очень сильных полях (ещё раз повторяю, что для неё важна напряжённость поля на поверхности, а не потенциал!).

и даже сможет пролететь мимо сетки, но он не сможет без дополнительной энергии покинуть область влияния(захвата) сетки хотя и окажется по другую сторону от нее, и через некоторое время начнет двигаться обратно и все равно с ней столкнется рано или поздно.

Нет. Электрон может на приведённой схеме эмитироваться только с отрицательных сеток (с потенциалом около -2,5 кВ). При прохождение положительной сетки энергия электрона (если он пролетит через ячейку, а не через нить) будет (7000 + 2,5) кэВ. А далее он уходит на бесконечность с потенциалом ноль. Никакого захвата при этом естественно невозможно (электрону просто некуда деть избыток энергии). Все эмитированные сеткой электроны будут не более 2-х раз пересекать положительную сетку (два для некоторых т.к. сетка не плоская, а параболическая) после чего уходить в пространство никогда уже не возвращаясь (если только не столкнётся с нитю во время этих одного или двух пресечений, но это событие с довольно малой вероятностью).

[AlexAV]

Без "волшебного пендаля" от гамма кванта им некуда бежать кроме положительно сетки.

Есть. Это бесконечность.

Он вылетает из области с потенциалом отрицательным относительно космической плазмы. В этой ситуации его захват без столкновения с нитью вообще принципиально невозможен (а  это столкновения для редкой сетки - процесс маловероятный).

[Old Enginner]

Автоэлектронная эмиссия конечно же существует, только сколько-нибудь значима только в очень сильных полях (ещё раз повторяю, что для неё важна напряжённость поля на поверхности, а не потенциал!).

А кто это натурно моделировал на реальной установке? Теория там - классический конь в вакууме, нет таких инженерных устройств...

[Old Enginner]

Есть. Это бесконечность. 

Уй-уй 
Вы мне все это - пальцем на плиболах покажите - тогда поверю. Инженеры - редкостные скоты/прагматы, не верят на слово, ни разу 
Приводил реальные примеры - как на самом деле ОНО - работает, так ведь опять "теории". Вы на стенде это получите - тогда пред Вами сЪем свою шляпу (которая на аватаре, сигарой - закушу), без закуски 

[SY]

Гамма-кванты вообще отношения к вопросу не имеют. Физика рождения пар при их рассеяние от ядер и развития вакуумного пробоя между электродами абсолютно разная.

Это я к термоядерному взрыву, но что пойдет энергия гамма квантов

А далее он уходит на бесконечность с потенциалом ноль

А мне казалось по другую сторону положительной сетки находится другая отрицательная сетка с аналогичным потенциалом ...

А кто это натурно моделировал на реальной установке? Теория там - классический конь в вакууме, нет таких инженерных устройств...

приведенный выше график сделан на основе практических опытов

[SY]

Он вылетает из области с потенциалом отрицательным относительно космической плазмы. В этой ситуации его захват без столкновения с нитью вообще принципиально невозможен

Для холодного электрода эмиссия электронов идет только за счет туннелирования. Можно сравнить вероятность туннелирования в среду с нулевым потенциалом и на электрод с положительным потенциалом в несколько мегавольт.
Оба процесса будут идти одновременно, но сразной интенсивностью и на оба из них нужна будет мощность генератора

[SY]

Но во взроволете все эти тонкости непринципиальны, там на первое место выходит пробой по диэлектрику, жесткое излучение, море плазмы и метеориты.
Идея интересная, но надо уходить от мегавольтов, как на сетках, так и в квантах и ионах, которые на нее обрушатся.
Самый простой способ - экранировать заряд дополнительной массой в сторону конструкций, чтоб перераспределить энергию в эту стороны на большее число частиц.

[Проходящий Кот]

Это дополнительная масса --- и падение ускорения. За что боремся-то?

[elind]

Более того, считайте меня тупым дикарем, но я вообще не понимаю физический смысл "пробоя в вакууме". В газе - да, он изначально изолятор, тока фактически нет, но при достижении некой разности потенциалов - пробой. Ток скачком (от НаноАмперов) вырастает до КилоАмперов. Разница на многие порядки. Теперь берем вакуум. ВАХ кенотрона: прямая линия (постоянство внутреннего сопротивления) от нулевой разности катод-анод. Нет у вакуума электрической прочности как явления.

Во-первых, у приведённой вами ВАХ явно виден изгиб, т. е., это не прямая, а кривая, та самая .
Во-вторых, чего же вы её до конца - а именно, до достижения тока насыщения - не продолжили? Или в другую сторону, для "отрицательного" напряжения? Не такое уж и полное соответствие с обычным проводником получается, правда?
В кенотроне вакуум такой хороший "проводник", потому что там присутствует источник свободных зарядов. Поместите между электродами в воздухе радиоактивный источник, да просто мощной кварцевой лампой осветите, и ток ещё как потечёт через газ и при единицах вольт напряжения.
Собственно, пробой (любой среды), это когда протекающий через среду ток образуется, преимущественно, теми зарядами, которые сам процесс протекания тока и производит, а не образованными сторонним источником.

приведенный выше график сделан на основе практических опытов

Между редкими сетками, или, всё-таки, сплошными электродами?
AlexAV уже объяснял, в чём тут будет разница

[SY]

Это дополнительная масса --- и падение ускорения. За что боремся-то?

Эта масса будет упруго отброшена назад, поэтому еще неизвестно, что она даст выигрыш или проигрыш в ускорении.

[SY]

Между редкими сетками, или, всё-таки, сплошными электродами?
AlexAV уже объяснял, в чём тут будет разница

Между сплошными полированными, дегазованными и тренированными электродами. Т.е. это предельно достигаемая электрическая прочность, за которой следует пробой.
В левом нижнем углу несколько графиков для разных материалов, худший - для меди, лучший - у стали. Различия из-за разной энергии образования паров у разных материалов.
При наличии не гладкого электрода(шероховатость или сеткоподобность) повышает локальную напряженность поля, что уменьшает напряжение пробоя до 1000 раз.
Если не верите, то проведите опыты с двумя игольчатыми электродами. Если рассуждать по аналогии с сеткой, то разряд никогда не настанет, т.к. ничто не сможет попасть в острие иглы.

[AlexAV]

Это я к термоядерному взрыву, но что пойдет энергия гамма квантов

То что я изобразил - вообще не для ядерного взрыва, а для системы на осколках. Это совсем другое.

А мне казалось по другую сторону положительной сетки находится другая отрицательная сетка с аналогичным потенциалом ...

Запирания не будет. Особенно если потенциал внутренней сетки взять чуть ниже внешней (скажем -2,6кВ и -2,5кВ для внутренней и внешней сетки соответственно). Потенциал на ните всегда по модулю будет чуть больше, чем в центральной части ячейки.

Электрон же эмитируется с нити, а пересекает сетку  с наибольшей вероятностью через внутреннюю область ячейки.
 

Для холодного электрода эмиссия электронов идет только за счет туннелирования. Можно сравнить вероятность туннелирования в среду с нулевым потенциалом и на электрод с положительным потенциалом в несколько мегавольт.

Для положительного электрода — автоэмиссия  почти строго равна нулю. Не могут электроны эмитироваться из положительно заряженного электрода, поле вокруг него не выталкивает их, а удерживает, а ионы для туннелирования слишком тяжёлые.

Для отрицательного - будет определяться локальным полем на нитях сетки.

[AlexAV]

Между сплошными полированными, дегазованными и тренированными электродами. Т.е. это предельно достигаемая электрическая прочность, за которой следует пробой.

Пробой всегда развивается за счёт развития лавины в том или ином виде. Т.е. за счёт того, что ускоренная полем частица выбивает дополнительные заряженный частицы из среды или электрода. А для сетки из тонкой проволоки в глубоком вакууме эта цепь обратной связи разрывается. Подавляющая часть первичных эмитированных частиц будет пересекать сетки не вызывая никакой вторичной эмиссии (прости из-за того, что пролетят через её пустые ячейки).

Соответственно остаётся только первичный ток автоэмиссии из отрицательных сеток без этого цикла самоусиления в лавине.