Теорема Шокли–Рамо

Теорема Шокли–Рамо — это метод расчета электрического тока , индуцированного зарядом, движущимся вблизи электрода . Ранее называвшаяся просто «Теоремой Рамо», измененное название было введено Д. С. МакГрегором и др. в 1998 году ^[1] для признания вклада как Шокли, так и Рамо в понимание влияния подвижных зарядов в детекторе излучения. Теорема появилась в статье Уильяма Шокли 1938 года под названием « Токи в проводниках, индуцированные движущимся точечным зарядом » ^[2] и в статье Саймона Рамо 1939 года под названием « Токи, индуцированные движением электронов ». ^[3] Она основана на концепции, что ток, индуцированный в электроде, обусловлен мгновенным изменением линий электростатического потока , которые заканчиваются на электроде, а не количеством заряда, полученного электродом в секунду (чистая скорость потока заряда).

Теорема Шокли–Рамо утверждает, что мгновенный ток, индуцированный на данном электроде из-за движения заряда, определяется по формуле: ${\displaystyle i}$

${\displaystyle i=E_{v}qv}$

где

${\displaystyle q}$— заряд частицы ;

${\displaystyle v}$- его мгновенная скорость ; и

${\displaystyle E_{v}}$— составляющая электрического поля в направлении в мгновенном положении заряда при следующих условиях: заряд удален, потенциал данного электрода поднят до единицы, а все остальные проводники заземлены. ${\displaystyle v}$

Теорема применялась в самых разных приложениях и областях, включая обнаружение полупроводникового излучения ^[4] , расчеты движения заряда в белках [ ^5] или обнаружение движущихся ионов в вакууме для масс-спектрометрии ^[6] или ионной имплантации ^[7] .

Ссылки

1. МакГрегор, Д.С.; Хе, З.; Сейферт, Х.А.; Вехе, Д.К.; Рожески, Р.А. (1998). «CdZnTe полупроводниковые параллельные полосковые детекторы излучения сетки Фриша». IEEE Trans. Nuclear Sci . 45 (3): 443–449. Bibcode : 1998ITNS...45..443M. doi : 10.1109/23.682424.
2. Шокли, У. (1938). «Токи в проводниках, индуцированные движущимся точечным зарядом». Журнал прикладной физики . 9 (10): 635–636. Bibcode : 1938JAP.....9..635S. doi : 10.1063/1.1710367.
3. Рамо, С. (1939). «Токи, индуцированные движением электронов». Труды IRE . 27 (9): 584–585. doi :10.1109/JRPROC.1939.228757. S2CID  51657875.
4. He, Z (2001). "Обзор теоремы Шокли–Рамо и ее применение в полупроводниковых детекторах гамма-излучения" (PDF) . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, раздел A . 463 (1–2): 250–267. Bibcode :2001NIMPA.463..250H. doi :10.1016/S0168-9002(01)00223-6.
5. Эйзенберг, Боб; Ноннер, Вольфганг (2007). «Теорема Шокли-Рамо измеряет изменения конформации ионных каналов и белков». Журнал вычислительной электроники . 6 (1–3): 363–365. doi :10.1007/s10825-006-0130-6. S2CID  52236338.
6. Джарролд, Мартин Ф. (2022-04-27). «Применение масс-спектрометрии с обнаружением заряда в молекулярной биологии и биотехнологии». Chemical Reviews . 122 (8): 7415–7441. doi :10.1021/acs.chemrev.1c00377. ISSN  0009-2665. PMC 10842748. PMID 34637283.  S2CID 238745706  . 
7. Рэкке, Пауль; Спеманн, Даниэль; Герлах, Юрген В.; Раушенбах, Бернд; Мейер, Ян (2018-06-28). "Обнаружение небольших пучков ионов с использованием зарядов изображения". Scientific Reports . 8 (1): 9781. Bibcode :2018NatSR...8.9781R. doi :10.1038/s41598-018-28167-6. ISSN  2045-2322. PMC 6023920 . PMID  29955102. 

Внешние ссылки

• Дж. Х. Джинс, «Электричество и магнетизм», стр. 160, Кембридж, Лондон, английский язык (1927) – Теорема Грина, использованная Саймоном Рамо для вывода своей теоремы.
• Введение в детекторы излучения и электронику – конспект лекций Хельмута Шпилера, в котором кратко обсуждается теорема Рамо.