¿Emisión termoiónica tungsteno?

Temas generales de física. Obtención de vacío, operación, medición, materiales y accesorios. Producción y medición de radiación y partículas
Mensaje
Autor
Avatar de Usuario
Diego Gonzalez
Mensajes: 2408
Registrado: Lun Dic 17, 2007 10:59 pm
Ubicación: Oviedo Asturias
Contactar:

¿Emisión termoiónica tungsteno?

#1 Mensaje por Diego Gonzalez »

Hola.
Ando enfrascado en un nuevo proyecto, relacionado con mis otros proyectos actuales.
Se trata de una sonda de cátodo caliente, y próximamente una mixta, pero sólo si esta desempeña bien su trabajo.

El caso es que de momento el filamento que le he puesto no le he subido mucho la corriente, pues de momento simplemente estoy polarizando la rejilla y alimentando el filamento (sin polarizarlo).

Estoy cerca de estar en disposición de poder medir iones pero de momento quiero operar en su punto óptimo el filamento, y para ello he estado haciendo una cámara de inspección con un tubo de vidrio de alta temperatura.

¿Alguien puede ahorrarme algo de tiempo diciéndome cual es la temperatura de trabajo de estas sondas? Busco el punto que creo que debe existir en el que se maximiza emision termoiónica vs evaporación/sublimación del tungsteno.

Por lo pronto veo algo de sputtering y es normal dada las presiónes en las que trabajo pero no me preocupa porque desde el primer momento el intercambio de filamentos es sencillo dado que he clasificado el filamento como un consumible.

Aquí la cámara de inspeccion:
Imagen

Aquí los primeros fotones:
Imagen


Saludos
Mi humilde rincon web

http://sites.google.com/site/skygaps/

Avatar de Usuario
fusion
Mensajes: 4573
Registrado: Lun Feb 20, 2006 1:12 pm
País: Madrid
Ciudad: Alcobendas
Ubicación: Madrid

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#2 Mensaje por fusion »

https://www.researchgate.net/publicatio ... hysics_V09

Algunas versiones de esa hoja de cálculo tiene más de 800 descargas

Hoja: fisica
Fórmula número 44 "044. Thermionic electron emission: Calculates emmitted current of a hot surface"

Cuanto más se calienta y mayor es la superficie y menor es el work function, más emite

Avatar de Usuario
pfdc
Site Admin
Mensajes: 4454
Registrado: Mié Feb 25, 2004 9:30 am
País: España
Ciudad: Alcobendas
Ubicación: Madrid / España
Contactar:

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#3 Mensaje por pfdc »

Los filamentos de los microscopios electrónicos funcionan a 2700 K. Pero en laa sondas calentes no se emplea wolframio sino iridio.
Salud!!

Avatar de Usuario
Diego Gonzalez
Mensajes: 2408
Registrado: Lun Dic 17, 2007 10:59 pm
Ubicación: Oviedo Asturias
Contactar:

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#4 Mensaje por Diego Gonzalez »

Hola.

Muchas gracias a los dos.

El otro dia me faltaba polarizar el filamento y darle mas intensidad, y ya tuve bastante corriente de iones.

Ahora viene la tarea de tomar medidas y más medidas.

Estos dias calcularé a que temperatura estaba el filamento y veré si estaba en el rango de los 2700K

Saludos!!
Mi humilde rincon web

http://sites.google.com/site/skygaps/

Avatar de Usuario
pfdc
Site Admin
Mensajes: 4454
Registrado: Mié Feb 25, 2004 9:30 am
País: España
Ciudad: Alcobendas
Ubicación: Madrid / España
Contactar:

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#5 Mensaje por pfdc »

Como se que estas haciendo un medidor de vacio tipo bayard alpert te pongo algunos enlaces que pueden ser de tu interes. De caso rectificar Algunas cosas que te dije. Si se emplean en algunos casos los filamentos de wolframio aunque como te dije son muy sensibles al oxigenos. Y tambien eere respecto al oxido de torio, si se emplea, `pero en los filamentos de irirdio.
https://mmrc.caltech.edu/Vacuum/Teledy ... Gauges.pdf

https://www.researchgate.net/publicatio ... ith_COMSOL

https://arunmicro.com/documentation/Manual_AIG17.pdf

https://nestwbs.sns.it/wiki/lib/exe/fet ... 26-man.pdf

https://avs.scitation.org/doi/pdf/10.1116/1.502506
0

https://www.idealvac.com/files/manualsI ... e_Tube.pdf

Salud!!

Avatar de Usuario
Diego Gonzalez
Mensajes: 2408
Registrado: Lun Dic 17, 2007 10:59 pm
Ubicación: Oviedo Asturias
Contactar:

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#6 Mensaje por Diego Gonzalez »

Muchas gracias

La verdad es que sospechaba que podría ayudar el torio. Aunque me convenciste en cuanto a la reoxidación al devolver al ambiente el filamento. (La pérdida es poca y merece darle un intento)

Dispongo de óxido de torio en cantidades adecuadas como para probar a difundir por reducción del óxido en el wolframio.

De todas formas ahora mismo no me complico con el torio ya que he hecho unas pruebas hoy, y consigo corrientes de 500uA en según que condiciones.

Estoy preparando una turbomolecular para probar a ver como se comporta y que rango me va a dar en alto vacío.

De verdad que sustituir el filamento me lleva 3 minutos y debido al diseño obtengo estabilidad mecanica en frio y durante el funcionamiento. Me gusta darle una vuelta de tuerca a todo y lo he hecho sencillo, pero eso será para cuando lo presente.

De momento he seguido manuales de MKS, y me he centrado en los esquemas típicos, que usan muchas de estas sondas, como son 30v para polarizar el filamento, y 170v para la rejilla.

He notado que variar estas dos tensiones no supone una variación de la corriente muy dramática, así que lo mejor es centrarse en lo que planteaba al principio. (Fijar una corriente, osea temperatura) del filamento.

Eso sí que resulta muy notable en cuanto a corriente ionica (debido a la gran diferencia de producción termoionica)

Así que lo dicho, buscar equilibrio entre evaporación y producción termoiónica.

Muchas gracias!!!
Mi humilde rincon web

http://sites.google.com/site/skygaps/

Avatar de Usuario
Diego Gonzalez
Mensajes: 2408
Registrado: Lun Dic 17, 2007 10:59 pm
Ubicación: Oviedo Asturias
Contactar:

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#7 Mensaje por Diego Gonzalez »

Por cierto!!

Entiendo que el uso de materiales exóticos para los filamentos es para darle una salida comercial a un producto de por si caro. Sondas de este tipo valen una millonada y tienen que ser a prueba de becarios.

Por eso, y por las primeras pruebas que he hecho no me dejaría desanimar por no tener el dificil y costoso iridio o similares.

Me quedé gratamente sorprendido con el simple tungsteno a pelo.

Al final es algo que no tiene -ni debe- estar encendido de continuo.

Un controlador que tengo comercial para sondas "micro ion gauge" enciende el filamento de la sonda sólamente durante 30 segundos.

Es fácil unir una pirani, un arduino y hacer un árbol de navidad que encienda y apague la sonda entre lecturas, y además la proteja ante una súbita subida de presión.

Ya veréis... :lol:
Mi humilde rincon web

http://sites.google.com/site/skygaps/

Avatar de Usuario
Alberto
Mensajes: 693
Registrado: Sab Mar 04, 2006 1:29 pm
País: España
Ciudad: Sevilla

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#8 Mensaje por Alberto »

Buenas. Aprovecho este hilo.

Siguiendo con mi proyecto del TRC, para la emisión de electrones me planteo usar un filamento de tungsteno.

¿Me sirve el de una bombilla de coche por ej? Tengo entendido que contienen otros metales y no se si favorecerán o irán en contra de la emisión de electrones. Mi TRC será muy precario, y claro, cada electrón cuenta.

Gracias.

Saludos

Avatar de Usuario
pfdc
Site Admin
Mensajes: 4454
Registrado: Mié Feb 25, 2004 9:30 am
País: España
Ciudad: Alcobendas
Ubicación: Madrid / España
Contactar:

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#9 Mensaje por pfdc »

Los cátodos de muchas válvulas y los de los tubos de rayos catódicos suelen se de caldeo indirecto y el cátodo suele estar recubierto de una mezcla de óxidos ( bario, estroncio y otros) que permiten que la emisión de electrones se consiga a temperaturas bastante bajas ( 850ºC) de esta manera la duración del filamento es muy larga. Ese procedimiento es muy complicado por lo que hay que usar el filamento de woframio de caldeo directo.

Los filamentos de bombillas no tienen ningún componente extraño, por lo que se pueden emplear sin problemas. No obstante si quieres conseguir focalizar un haz hay que tener cuidado con la geometría del filamento. No lo he mirado en profundidad, pero por la experiencia que tengo con el microscopio electrónico posiblemente una buena configuracion seria un filamento en V con una copa horadada, exactamente un Wehnelt https://en.wikipedia.org/wiki/Wehnelt_cylinder.

Dispongo de hilo de wolframio, así que si alguien necesita le puedo regalar un trozo.

Salud!!

Avatar de Usuario
Alberto
Mensajes: 693
Registrado: Sab Mar 04, 2006 1:29 pm
País: España
Ciudad: Sevilla

Re: ¿Emisión termoiónica tungsteno?

#10 Mensaje por Alberto »

pfdc escribió:Los cátodos de muchas válvulas y los de los tubos de rayos catódicos suelen se de caldeo indirecto y el cátodo suele estar recubierto de una mezcla de óxidos ( bario, estroncio y otros) que permiten que la emisión de electrones se consiga a temperaturas bastante bajas ( 850ºC) de esta manera la duración del filamento es muy larga. Ese procedimiento es muy complicado por lo que hay que usar el filamento de woframio de caldeo directo.

Los filamentos de bombillas no tienen ningún componente extraño, por lo que se pueden emplear sin problemas. No obstante si quieres conseguir focalizar un haz hay que tener cuidado con la geometría del filamento. No lo he mirado en profundidad, pero por la experiencia que tengo con el microscopio electrónico posiblemente una buena configuracion seria un filamento en V con una copa horadada, exactamente un Wehnelt https://en.wikipedia.org/wiki/Wehnelt_cylinder.

Dispongo de hilo de wolframio, así que si alguien necesita le puedo regalar un trozo.

Salud!!
Muchas gracias por la aclaración.

Y por el ofrecimiento. Pero tampoco le voy a hacer que me mande otra carta solo para eso. En aliexpress creo que está por unos 3 o 4 euros. La duda es, ¿Qué diámetro es recomendable? ¿0,2 mm?

Y otra cosilla. Los tubos de crookes creo que empiezan a funcionar bien a 10^-6 atm, mientras que las bombas de frigoristas alcanzan 5^-5. No se si me he liado, en pascales sería 0,01 y la bomba da para 5 pascales.

¿Merecerá la pena la bomba?

Responder

¿Quién está conectado?

Usuarios navegando por este Foro: No hay usuarios registrados visitando el Foro y 2 invitados