Lo que deberías saber de un cañón de electrones

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cañón de electrones

Los cañones de electrones son un instrumento eléctrico muy versátil. Son esenciales para una amplia gama de dispositivos desde impresoras 3D y soldadoras, hasta al enorme sincrotón de la Diamond Light Source, en el Reino Unido. Pero ¿cómo funcionan? Todo se reduce a energía cinética y corriente eléctrica. Al ser instalado en el tubo de vacío de un dispositivo eléctrico, el cañón de electrones convierte electrones en haces de energía utilizable, al liberarlos de su fuente metálica. Este proceso se conoce como emisión termoiónica.

Dentro del cañón de electrones hay un pequeño dispositivo que caliente el cátodo, lo que le permite liberar un flujo de electrones. éstos se aceleran rápidamente puesto que son atraídos hacia el ánodo, que cuenta con una carga positiva y está a poca distancia. Una serie de pequeños orificios en el ánodo permite el paso de algunos electrones. Gracias a ello, los electrones forman un haz bien definido que sale del sistema y continúa su viaje por el dispositivo. En 1897 J.J. Thomson descubrió el electrón al realizar experimentos con rayos catódicos y estudiar sus usos.

Existen 2 tipos principales de cañón de electrones: termoiónicos y de emisión de campo. El primero es el más común y funciona con altas temperaturas. Los de emisión de campo no requieren calentarse tanto, pero requieren de un campo electromagnético muy fuerte.

¿Cómo convierte el cañón la energía en un producto utilizable?

La clave es poder sacar los electrones del material conductor del cátodo. La parte difícil es controlar los electrones una vez que han escapado. Calentamos el metal del cátodo, con lo cual se liberan electrones que salen expulsados con un potente campo eléctrico.

¿Cómo funcionan los cañones en una televisión y en el sincrotón de Diamond?

Los cañones de electrones son muy versátiles, pues la física detrás de ellos es relativamente simple: sólo es cuestión de inyectar energía a un electrón para sacarlo de un material. Lo difícil es controlar el haz cuando sale del cátodo. En Diamond cuentan con un conjunto de electrodos en el cañón, el cual da forma al haz para que pueda ser extraído y llevado al acelerador lineal. Las viejas teles con cinescopio requerían de unos 10 mil voltios para acelerar el haz de electrones directamente hacia la pantalla. la diferencia entre una tele de este tipo y un sincrotón es lo que se hace con el haz de electrones una vez generado.

¿Dónde estaría la industria si no se hubiera inventado el cañón de electrones?

Hasta hace poco no se hubieran tenido televisiones, aunque ello no habría importado, pues no hubiera habido nada que ver debido a que los transmisores de radio y TV utilizan amplificadores basados en cañones de electrones. Además, las antiguas válvulas eléctricas usaban haces de electrones.

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