تأثير نوتنغهام

في فيزياء المادة المكثفة ، تُعرف ظاهرة نوتنغهام بأنها آلية تبريد وتسخين سطحية تحدث أثناء انبعاث الإلكترونات من المجال الكهربائي والانبعاث الحراري . سُميت هذه الظاهرة نسبةً إلى الفيزيائي واين ب. نوتنغهام الذي شرحها في تعليقٍ على تجارب أجرتها جيرترود م. فليمنغ وجوزيف إي. هندرسون عام 1940. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

تُسمى درجة الحرارة التي ينتقل عندها انبعاث الإلكترونات من التسخين إلى التبريد بدرجة حرارة انعكاس نوتنغهام .

تجدر الإشارة إلى أن هذا التأثير قد يكون تسخينًا أو تبريدًا للسطح الذي يُصدر الإلكترونات، وذلك تبعًا للطاقة التي تُزوَّد بها. ^{[ 4 ]} فوق درجة حرارة انعكاس نوتنغهام، تتجاوز طاقة الانبعاث طاقة فيرمي للإلكترونات المُزوَّدة ، ويحمل الإلكترون المنبعث طاقةً أكبر بعيدًا عن السطح مما يعود عند تزويد إلكترون بديل، ويتحول صافي تدفق الحرارة الناتج عن تأثير نوتنغهام من تسخين المهبط إلى تبريده. ^{[ 4 ] [ 1 ]}

إلى جانب التسخين الجولي ، يُساهم تأثير نوتنغهام في التوازن الحراري لأنظمة انبعاث الإلكترونات، ويُصبح عادةً المُساهم الرئيسي عند كثافات تيار انبعاث عالية جدًا. ^{[ 4 ] [ 5 ]} ويظهر هذا التأثير في تشغيل مهابط مصفوفات الانبعاث الميداني وغيرها من الأجهزة التي تعتمد على تحفيز انبعاث الإلكترونات وفقًا لنموذج فاولر-نوردهايم ، ^{[ 4 ]} وعادةً ما يحدث ذلك عند قمة طرف حاد يُستخدم لتوليد تأثير تعزيز المجال. في الحالات القصوى، يُمكن لتأثير نوتنغهام أن يُسخن أطراف الباعث إلى درجات حرارة تتجاوز نقطة انصهار مادة الطرف، مما يُؤدي إلى تشوه الطرف وانبعاث مادة قد تُسبب قوسًا كهربائيًا في الفراغ؛ وهذا يُعد نمط فشل خطيرًا للمهابط القائمة على الأطراف. ^{[ 6 ]}