L'émetteur de champ en carbure de silicium du NIST produit un flux d'électrons comparable aux sources chaudes, mais sans besoin de chaleur. En dissolvant une grande partie du matériau pour créer une structure poreuse avec une grande surface, Les scientifiques du NIST ont veillé à ce qu'à mesure qu'un point d'émission d'électrons sur une pointe individuelle s'use, un autre est disponible pour prendre sa place, rendant le tableau plus durable dans son ensemble.
(Phys.org) — Scientifiques du National Institute of Standards and Technology et de l'Université du Maryland, Parc du Collège, ont construit une pratique, source d'électrons nanostructurée à haut rendement. Décrit dans le journal Nanotechnologie , ce nouveau, la technologie en instance de brevet pourrait conduire à l'amélioration des communications par micro-ondes et du radar, et plus particulièrement aux systèmes d'imagerie à rayons X nouveaux et améliorés pour les applications de sécurité et de soins de santé.
Alors que les sources d'électrons thermoioniques telles que les filaments chauds à l'intérieur des tubes cathodiques ont été largement remplacées par des LED et des cristaux liquides pour les écrans d'affichage et les téléviseurs, ils sont encore utilisés pour produire des micro-ondes pour le radar et des rayons X pour l'imagerie médicale. Les sources thermoioniques utilisent un courant électrique pour faire bouillir des électrons à la surface d'un filament de fil, similaire à la façon dont une ampoule à incandescence utilise un courant électrique pour chauffer un filament de fil jusqu'à ce qu'il brille.
Et comme une ampoule à incandescence, les sources thermoioniques sont généralement peu économes en énergie. Il faut beaucoup de puissance pour faire bouillir les électrons, qui vomissent dans tous les sens. Ceux qui ne sont pas perdus doivent être capturés et concentrés à l'aide d'un système complexe de champs électriques et magnétiques. Les sources d'électrons à émission de champ nécessitent beaucoup moins d'énergie et produisent un flux d'électrons beaucoup plus directionnel et facilement contrôlable.
Pour construire leur source d'émission de champ, l'équipe du NIST a pris un matériau résistant, le carbure de silicium, et a utilisé un processus chimique à température ambiante pour le rendre hautement poreux comme une éponge. Ils l'ont ensuite modelé en structures émettrices microscopiques en forme de tiges pointues ou de nageoires acérées. Lorsqu'un champ électrique est appliqué, ces nouveaux émetteurs de champ peuvent produire un flux d'électrons comparable à une source thermoionique mais sans tous les inconvénients et avec de nombreux avantages.
Selon le co-inventeur Fred Sharifi, les nouveaux émetteurs de champ ont des temps de réponse intrinsèquement rapides par rapport aux sources thermoioniques, et l'absence de chaleur facilite la création de réseaux de sources. De plus, la nanostructure poreuse des émetteurs les rend très fiables. Même si la surface de l'émetteur s'use pendant l'utilisation - un problème courant - le matériau nouvellement exposé continue de fonctionner aussi bien.
Sharifi dit que les émetteurs de champ du NIST ont le potentiel d'améliorer la résolution et la qualité des images radiographiques et de permettre de nouveaux modes de détection.
« Les images radiographiques sont basées sur la densité du matériau examiné, ce qui limite leur capacité à voir certains types de matériaux, y compris certains types d'explosifs, " dit Sharifi. " Notre émetteur de champ nous permettra de voir non seulement que quelque chose est là, mais, parce que nous pouvons construire de grands tableaux et les placer sous différents angles, nous pouvons identifier le matériau en question en regardant comment les rayons X provenant de différentes directions se diffusent à partir de l'objet."
