Marre des électrons volts !

[elephant]

Oui, j'en ai marre des électrons volts

Certes, je suis allé voir dans les bouquins, sur Internet et tout ce que j'ai pu obtenir c'est une définition théorique.

J'ai fait un post séparé pour raison de clarté

Ma question est avant tout destinée à Deledeco, mais je pense que la réponse intéressera tout le monde:

Comment, à l'aides de moyens électriques ou électroniques puis je soumettre une masse M de matière à une énergie de N électrons volts.
( Donc, je souhaite une réponse quantifiable et calculable du genre " pour 1 gr de Nickel, faire passer un courant de X ampère sous Y volts ) ou le mettre dans un four à µondes de 1000 watts.

[dedeleco]

Il va y avoir une avalanche de wikipedia si je ne me maitrise pas !!!

eV = énergie d'un électron acquise avec un volt pour l'accélérer.

Il faut faire un accélérateur de particules !!
Exemple celui d'ions lourds à Caen !!

Avant voir les premiers comme dans les lampes à vide radio qui accélèrent des électrons à quelques dizaines de eV ;

Le tube de Crookes, un des premiers et le plus simple !!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tube_de_Crookes
http://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_tube
A plus de 10KeV on fait des rayons X même dans une télé CRT, bien plombée.


Les bonnes TV CRT déjà anciennes !!
Les fours microondes .

Comment, à l'aides de moyens électriques ou électroniques puis je soumettre une masse M de matière à une énergie de N électrons volts.
( Donc, je souhaite une réponse quantifiable et calculable du genre " pour 1 gr de Nickel, faire passer un courant de X ampère sous Y volts ) ou le mettre dans un four à µondes de 1000 watts.

Donc il faut une source des particules à accélérer (sous vide en général, sinon neutralisation par l'air sauf la foudre ou décharge très complexe) , facile pour les électrons, métal chauffé.
Puis accélérer par tension fixe ou alternative sous vide assez bon.
Le courant ne compte pas, seule la tension compte sur un seul électron, qui se retrouve avec 1eV pour 1 volt accéléré !!

1ev est l'énergie qui démolit les liaisons chimiques, par exemple par la lumière UV, car 1eV= 11605°K de mémoire à corriger pour les décimales, déjà élevé en chimie (double du soleil à 6000°C) !!
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectron-volt
http://en.wikipedia.org/wiki/Electronvolt
Pour 1KeV il faut 1000Volts sur un seul électron !
Et le courant lui détermine le nombre d'électrons qui passent (Faraday).
http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray


Pour d'autres particules chargées de une charge électrique, plus lourdes, il faut multiplier par le rapport masse de la particule sur masse de l'électron.

Enfin pour faire une source d'ions chargés comme H+ ou Ni c'est plus difficile car il faut évaporer puis ioniser, avec électrons, décharges ou laser, puis accélérer, comme dans les spectromètres de masse ou Ganil
http://www.ganil-spiral2.eu/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrom%C ... e_de_masse

La source d'ionisation : elle consiste à vaporiser les molécules et à les ioniser. Une source d'ionisation peut être utilisée soit en mode positif pour étudier les ions positifs, soit en mode négatif pour étudier les ions négatifs. Plusieurs types de sources existent et sont utilisés en fonction du résultat recherché et des molécules analysées.
L'ionisation électronique (EI), l'ionisation chimique (CI) et la désorption-ionisation chimique (DCI)
Le bombardement par atomes rapides (FAB), atomes métastables (MAB) ou ions (SIMS, LSIMS)
Le couplage plasma inductif (ICP)
L'ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) et la photoionisation à pression atmosphérique (APPI)
L'électronébulisation ou électrospray (ESI)
La désorption-ionisation laser assistée par matrice (MALDI), activée par une surface (SELDI) ou sur silicium (DIOS)
L'ionisation-désorption par interaction avec espèces métastables (DART)

Voir la NASA pour les moteurs ioniques .


Enfin une décharge fait un plasma avec pleins d'électrons et d'ions accélérés et chauds.

[Gaston]

Comment, [...] puis je soumettre une masse M de matière à une énergie de N électrons volts.

L'electron-volt est une unité d'énergie, comme le Watt-heure ou le Joule.
Un électron-volt est donc égal à environ 1,60217653×10^-19 joule (J).
A ce titre, il peut être utilisé pour mesurer tous les types d'énergie (potentielle, cinétique, ...).

Pour répondre à ta question, il faudrait savoir ce que tu entends par "soumettre".

Note:
En physique des particules, on pose souvent pour simplifier les équations c=1. L'électron volt peut alors mesurer une masse (en réalité en eV/c²) ou une quantité de mouvement (en réalité en eV/c)

[dedeleco]

Pour ioniser avant accélération par une tension les différentes variantes :
http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_source
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_glow_discharge
http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrom%C ... e_de_masse
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ionisation ... %28APCI%29
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nerg ... ionisation
http://fr.wikipedia.org/wiki/Acc%C3%A9l ... particules
http://fr.wikipedia.org/wiki/Source_d%2 ... 3%A9gatifs

La source d'ionisation
Les ionisations EI et CI, qui nécessitent un certain niveau de vide, sont préférentiellement utilisées en couplage avec la chromatographie en phase gazeuse (la CI fonctionnant à partir d'une source EI). En revanche, les deux sources à pression atmosphérique (électrospray et APCI) dites à "ionisation douce", sont principalement utilisées en couplage avec la chromatographie en phase liquide.
L'ionisation électronique (EI)
Source d'ionisation électronique
Des électrons émis par un filament rencontrent les molécules qui entrent dans la source : lors de la rencontre, si l'énergie cinétique des électrons est suffisante, un électron est arraché de la molécule M, la transformant en un ion radical M+o. Celui-ci peut ensuite se fragmenter suivant son énergie interne. L'EI conduit ainsi à un spectre assez fourni, avec de nombreux fragments, très riche en informations structurales.
L'ionisation chimique (CI)[modifier]
Source d'ionisation chimique
En plus du dispositif EI ci-dessus, un gaz réactif est introduit dans la source et ionisé par impact électronique. S'ensuit une série de réactions qui donne naissance à des ions pouvant réagir avec les molécules d'analyte arrivant dans la source. Ce type de réactions ions-molécules produit principalement (en mode positif) des ions [MH]+, et [M+adduit+H]+, permettant ainsi d'accéder à la masse moléculaire de l'analyte.
Le méthane, l'isobutane et l'ammoniac sont parmi les gaz d'ionisation chimique les plus utilisés.
Pour la détection de molécules globalement électronégatives, comportant des parties halogénées, on peut faire appel à l'ionisation chimique négative. Le principe est de charger négativement ces molecules en les bombardant d'électrons qui seront capturés par les atomes électroattracteurs. Du fait de la forte probabilité de capture de l'electron, ce type d'ionisation peut être 1000 fois plus sensible que l'ionisation chimique positive1
L'ionisation par bombardement d'atomes rapides (FAB)
Elle permet d'analyser des molécules non vaporisables sous vide (grosses molécules biologiques). L'ionisation est effectuée par expulsion en phase vapeur des ions contenus dans un échantillon liquide suite à un bombardement d'atomes rapides (Ar ou Xe). Les molécules ainsi ionisées n'ont pas beaucoup d'énergie interne, la fragmentation est donc faible mais l'ion moléculaire est facilement reconnaissable et la masse moléculaire est facile à déterminer. L'échantillon est mélangé en solution à une matrice liquide non volatile (glycérol,thioglycérine, alcool m-nitrobenzylique). Un faisceau à haute énergie (de l'ordre de 4 à 10 keV) d'atomes neutres (Ar ou Xe) est envoyé sur l'échantillon et la matrice dans la chambre de collision causant ainsi les phénomènes de désorption et d'ionisation. Les ions préexistants en solution sont expulsés en phase gazeuse et accélérés vers l'analyseur.
L'ionisation par électronébulisation (électrospray) (ESI)
Article détaillé : Ionisation par électronébuliseur (ESI).
Source d'ionisation par électrospray
Son principe est le suivant : à pression atmosphérique, les gouttelettes de solutés sont formées à l'extrémité d'un fin capillaire porté à un potentiel élevé. Le champ électrique intense leur confère une densité de charge importante. Sous l'effet de ce champ et grâce à l'assistance éventuelle d'un courant d'air co-axial, l'effluent liquide est transformé en nuage de fines gouttelettes (spray) chargées suivant le mode d'ionisation. Sous l'effet d'un second courant d'air chauffé, les gouttelettes s'évaporent progressivement. Leur densité de charge devenant trop importante, les gouttelettes explosent en libérant des microgouttelettes constituées de molécules protonées ou déprotonées de l'analyte, porteuses d'un nombre de charges variable.
Les ions ainsi formés sont ensuite guidés à l'aide de potentiels électriques appliqués sur deux cônes d'échantillonnage successifs faisant office de barrières avec les parties en aval maintenues sous un vide poussé (<10-5 Torr). Durant ce parcours à pression élevée, les ions subissent de multiples collisions avec les molécules de gaz et de solvant, ce qui complète leur désolvatation. En faisant varier les potentiels électriques appliqués dans la source il est possible de provoquer des fragmentations plus ou moins importantes.
L'avantage de cette méthode d'ionisation comme pour l'APCI est l'obtention d'ions multichargés, pour les macromolécules, polymères. Elle permet d'autre part de générer une ionisation "douce" : des ions moléculaires sont formés en majorité.
L'ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI)
Article détaillé : Ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI).
Les échantillons liquides sont directement introduits dans un nébuliseur pneumatique. Sous l'effet d'un jet d'air ou d'azote, le liquide est transformé en fin brouillard. Un chauffage assure la désolvatation des composés. Ces derniers sont ensuite ionisés chimiquement à pression atmosphérique : en général, la phase mobile vaporisée joue le rôle de gaz d'ionisation et les électrons sont obtenus à partir de décharges d'électrode couronne. L'ionisation des composés est très favorisée lors de ces techniques car la fréquence des collisions est élevée à pression atmosphérique.
L'APCI est une technique analogue à l'ionisation chimique (CI), elle fait appel à des réactions ions-molécules en phase gazeuse, mais à pression atmosphérique et conduit essentiellement à la formation d'ions [MH]+ ou [M-H]-.
La désorption-ionisation laser assistée par matrice (MALDI)
Article détaillé : Désorption-ionisation laser assistée par matrice.
Source d'ionisation MALDI
Un faisceau laser pulsé est utilisé, généralement dans le domaine des ultraviolets, pour désorber et ioniser un mélange matrice/échantillon cocristallisé sur une surface métallique, la cible.
Les molécules de matrice absorbent l'énergie transmise par le laser sous forme de photons UV, s'excitent et s'ionisent. L'énergie absorbée par la matrice provoque sa dissociation et son passage en phase gazeuse. Les molécules de matrice ionisées transfèrent leur charge à l'échantillon. L'expansion de la matrice entraîne l'échantillon au sein de la phase gazeuse dense où il va finir de s'ioniser.
L'ionisation de l'échantillon a donc lieu soit dans la phase solide avant la désorption, soit par transfert de charge lors de collisions avec la matrice excitée après désorption. Elle conduit à la formation d'ions monochargés et multichargés de type [M+nH]n+, avec une nette prépondérance pour les monochargés.

[elephant]

Aaaaah !

Donc, si par exemple je crée un corona dans un milieu d'hydrogène, avec par exemple 30 kV ( facile, c'est une THT de TV ) et que j'ai un courant de 1 mA et que j'ai une cathode en nickel ?

[dedeleco]

Le problème est que l'énergie acquise est perdue en même temps sur les molécules d'air par collisions sur la distance du libre parcours moyen à 1 Bar et donc les atomes dépassent peu quelques eV dans le plasma obtenu, raison de prendre du vide , à moins de faire cela sur des distances très courtes inférieures au libre parcours moyen.

[elephant]

Quelle est cette distance très courte ?

Attention, nous serions dans une atmosphère d'hydrogène pur

[chatelot16]

l'electron volt est une unité d'energie comme le joule ou le KWh

on pourait toujours chiffrer en electron volt l'energie cinetique que l'on donne a un masse de 1kg en la poussant a une vitesse V ... mais c'est sans interet , le joule est plus pratique

quand on relie l'energie en electron volt a un rayonement lumineux , X , ou radio actif , on ne mesure pas l'energie totale emise par la source , mais l'energie de chaque particule , photon ou electron

dans le cas d'un faisceau d'electron , l'energie de chaque electron ne depend que de la tension

quand le faisceau d'electron tape sur quelque chose , cette energie en eV determine la frequence maximum de la lumiere qui peut etre emise : avec une energie suffisance ca peut etre du rayon x

[dedeleco]

Quelle est cette distance très courte ?
Attention, nous serions dans une atmosphère d'hydrogène pur

Le libre parcours moyen des molécules avec H2 est donné par la physique statistique de Maxwell-Boltzman lièe à la probabilité de rencontre. à 1 bar 120nm
cours du vide
http://www.in2p3.fr/actions/formation/T ... 11_def.pdf
http://fr.wikipedia.org/wiki/Libre_parcours_moyen
cours de base:
http://www.lmm.jussieu.fr/~lagree/COURS ... 1_tcin.pdf
http://www.in2p3.fr/actions/formation/M ... arSurf.pdf
http://fr.wikipedia.org/wiki/Arc_%C3%A9lectrique
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectro%C3%A9rosion
La difficulté est que la tension applicable sur cette distance similaire au vide, est très faible avant claquage, qui pour l'air est de 30000V/cm et sous vide environ 25KV/mm. http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/ ... an/arc.htm
http://ms.schneider-electric.be/Main/CT/ct198FR.pdf

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tension_de_claquage
http://en.wikipedia.org/wiki/Breakdown_voltage
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength
la loi de Paschen
http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Paschen
avec des explications détallées du mécanisme :
http://en.wikipedia.org/wiki/Paschen%27s_law
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_avalanche
http://en.wikipedia.org/wiki/Avalanche_breakdown
http://en.wikipedia.org/wiki/Spark_chamber

cours :
http://www.univ-sba.dz/fsi/downloads/ET ... itre_3.pdf
http://www.sefelec.fr/fr/documents/DIEL ... E1_001.pdf

Sous vide on a aussi un courant (le cas à courte distance en dessous du libre parcours moyen):
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89miss ... t_de_champ
http://en.wikipedia.org/wiki/Field_electron_emission
http://www-project.slac.stanford.edu/lc ... fowler.pdf
http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=7571024
http://fr.wikipedia.org/wiki/Rigidit%C3 ... 9lectrique
http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/ ... an/arc.htm

On a intérêt à effectuer ce claquage très peu de temps, (haute fréquence, et courant limité) de façon à éviter la destruction des électrodes par le courant excessif dans le plasma créé qui fait alors de l'électroérosion, utilisée pour usiner les métaux, et même un arc violent même dans le vide.

Pour accélérer les H ionisés dans H2, il faut que les électrons émis se cognent sur ces H2 pour les ioniser en H+ qui ensuite accélérés par la tension vont se cogner sur leur cible comme Ni.
Donc il faut que la distance soit de quelques libres parcours moyens, environ la dizaine à ajuster (0,1 à quelques micron ? ) pour avoir des H+ formés et accélérés.
Mais mettre des KV sur cette distance courte, est difficile, surtout avec effet de pointe des aspérités en surface, qui augmentent le champ électrique, sauf sur un temps inférieur au temps de claquage, qui casse tout en dissipant trop d'énergie, quelques dizaines de fois le temps de collision.


Une discussion plus vivante :
http://forums.futura-sciences.com/physi ... cteur.html

[elephant]

J'étais déjà allé sur ce site www.in2p3.fr ( pour télécharger la "revue" ) Très très chouette !

Je vais potasser un peu: on ne nous apprend jamais assez la physique nucléaire ( faut dire que si le bricolage en électronique et en mécanique classique sont faciles, le bricolage en chimie et physique nucléaire c'est quand même autre chose )