Elektron-Loch-Paar

Eine Coin-Erzeugungsrate von einem Cent pro konsumiertem Coin-Jahr führt zu einer leichten zukünftigen Inflationsrate. Stake Kernel Eingabe Stake Eingabe Eingabe Stake Ausgabe (An den Anteils- eigner gezahlt) Obwohl wir Proof-of-Work als Teil des Erzeugungsprozesses behalten haben, um den initialen Erzeugungsprozess zu ermöglichen, ist es denkbar, dass in einem reinen Proof- of-Stake .

Silizium hat je nach Materialqualität bspw. Die Energie des Photons bleibt ungenutzt bzw. Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung macht sich die vorliegende Erfindung den Effekt zu nutze, dass zumindest ein wesentlicher Teil der ursprünglichen kinetischen Energie der Elektronen dadurch verbraucht wird, dass die sich vom Austrittsfenster aus fortpflanzenden Elektronen ihre Bewegungsenergie durch Impulse auf die von ihnen durchdrungene Atmosphäre übertragen. Research on pinch plasma focus devices of hundred of kilojoules to tens of joules.

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Verfahren zur Überwachung der Intensität eines, während seiner Ausbreitung ein Plasma erzeugenden Elektronenstrahls, wobei zur Erkennung von Änderungen der Intensität des Elektronenstrahles eine direkt oder indirekt vom Elektronenstrahl erzeugte Elektronenstrahlung oder elektromagnetische Strahlung detektiert und ausgewertet wird und wobei.

Leitfähig werden Halbleiter erst, wenn sich Elektronen aus den festen Bindungen lösen - ein Vorgang, für den Energie notwendig ist. Sie werden dem Halbleiter so zugeführt:. In der Photovoltaik nutzt man dazu das Licht der Sonne. Das setzt sich aus unsichtbaren Energieportionen, den Lichtquanten bzw. Photonen , zusammen, die je nach ihrer Schwingung Wellenlänge unterschiedlich viel Energie enthalten.

Jene Photonen, die genügend Energie mitbringen, werden im Halbleitermaterial der Solarzelle von Elektronen verschluckt oder absorbiert. Die Lichtteilchen schlagen mit ihrer Energie dabei die Elektronen aus ihren Bindungen heraus, die dann als frei bewegliche Teilchen in der Zelle verfügbar sind.

Physiker bezeichnen diesen Prozess als inneren Photoeffekt im Detail siehe Grafik rechts. Bei einem gelungenen Sprung bleibt am Ende das Elektron im oberen Band, dem Leitungsband, wo es frei beweglich ist. Im unteren Band, dem Valenzband, lässt es an der Stelle, an der es herausgelöst wurde, ein positv geladenes Loch zurück - ein Elektronen-Loch-Paar ist entstanden. Damit in der Solarzelle Strom erzeugt werden kann, reicht es jedoch nicht aus, dass das Licht Elektronen-Loch-Paare erzeugt.

Die geladenen Teilchen haben nämlich die Angewohnheit, sich rasch wieder zu binden - oder anders gesagt: Dieser Vorgang, fachsprachlich die Rekombination , ist in der Solarzelle aber nicht erwünscht. Denn Teilchen, die wieder in einer festen Bindung sind, tragen nicht zum Solarstrom bei. Solarzellen benötigen deshalb eine Schicht, welche die Rekombination der Elekronen und Löcher möglichst verhindert.

Diese Schicht ist die Raumladungszone , in der sich ein elektrisches Feld aufbaut, das die Teilchen der Elektronen-Loch-Paare voneinander trennt - und entsprechend ihrer Ladungen verteilt. Doch wie wird aus den getrennten Teilchen dann Solarstrom - und können alle Elektronen-Loch-Paare zur Solarstromerzeugung genutzt werden?

Entscheidend ist der Enstehungsort der Elektronen-Loch-Paare. Ein Elektronen-Loch-Paar , das in der dünnen, nur rund 0,1 Tausendstel Millimeter Mikrometer dicken n-dotierten Schicht, entsteht, leistet aller Wahrscheinlichkeit nach keinen Beitrag zum Solarstrom. Fast alle entstandenen Elektronen-Loch-Paare tragen somit zum Photostrom bei. Die entsprechenden Energieverluste führen dazu, dass ein Elektronenstrahl von beispielsweise keV in atmosphärischer Luft eine Ausbreitungsstrecke von etwa 20 cm aufweist.

Packstoffoberflächen, die relativ zum Austrittsfenster eine Entfernung von mehr als 20 cm aufweisen, werden somit von einem Elektronenstrahl mit dieser Energie nicht mehr erreicht. Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung macht sich die vorliegende Erfindung den Effekt zu nutze, dass zumindest ein wesentlicher Teil der ursprünglichen kinetischen Energie der Elektronen dadurch verbraucht wird, dass die sich vom Austrittsfenster aus fortpflanzenden Elektronen ihre Bewegungsenergie durch Impulse auf die von ihnen durchdrungene Atmosphäre übertragen.

Der Elektronenstrahl erzeugt also während seiner Ausbreitung permanent ein Plasma. Aus der Fachliteratur, beispielsweise H. Auflage, Seite ist bekannt, dass die mittlere Ionisierungskonstante für Luft 33,85 eV beträgt, so dass bei bekanntem Energieverlust eines Elektrons bei der Erzeugung eines Elektronen-Ionen-Paares in einem Absorber die Anzahl der insgesamt durch ein Elektron des Elektronenstrahls entlang seines Weges gebildeten Paare berechnet werden kann.

Im Falle eines das Austrittsfenster verlassenden Elektrons mit einer Energie von keV, erlangt dieses Elektron nach 1 zumindest für die erste Strecke von 8,3 mm im Absorber einen Energieverlust von 3,3 keV.

Für alle weiteren zurückgelegten Strecken im Absorber nimmt die Anzahl der gebildeten Elektronen-Ionen-Paare zu, weil der Energieverlust mit abnehmender Elektronenenergie zunimmt. Daher kann die Verwendung eines Wertes von gebildeten Elektronen-Ionen-Paaren in einer Absorberstrecke von 8,3 mm für die nachfolgende Abschätzung als konservativ gelten. Dass der Nachweis des Elektronenstrahls, bzw.

Ein Elektron mit der Energie von keV erzeugt: Folgende Beispielrechnung bezieht sich auf einen Strahlstrom von 1 mA, mit welchem bei der Sterilisation von Packstoffen gute bis sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Die UV- oder Lichtstrahlung erfolgt, ausgehend vom Austrittsfenster des Elektronenstrahls aus einem ballonförmigen Bereich heraus, wobei der ballonförmige Bereich durch die Reichweite der Elektronenstrahlung und die Mehrfachstreuung der Elektronen definiert wird.

Die Lichtstrahlung setzt sich isotrop in den Raum fort. Zur Erfüllung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, nur ein sehr kleines Flächenelement des ballonförmigen Bereichs zu überwachen. Lichtempfindliche Dioden gibt es für einen sehr breiten Empfindlichkeitsbereich, der bereits bei einer Wellenlänge von etwa nm anfängt und der bis über den sichtbaren Bereich hinaus geht. Eine sinnvolle Kontrolle des Elektronenstroms erfordert ein Kontrollsignal mit einer Genauigkeit von etwa 0, bei einer Abtastrate von 10 4 pro Sekunde.

Dieser Wert gilt als exzellent und wird wahrscheinlich von keinem anderen Nachweisverfahren erreicht. Die beschriebene Abschätzung erfordert, dass der Überwachungsbereich frei von jeglichem Tageslicht ist, damit das zu überwachende Signal nicht auf einem hohen Untergrundsignal sitzt. Dazu muss der zu überwachende Bereich so ausgestaltet sein, dass dort kein Fremdlicht, also beispielsweise Tageslicht oder Licht aus Beleuchtungseinrichtungen, störend wirken könnte.

Eine weitere Ausgestaltung des Detektors nutzt eine Optik aus, mit welcher der erfassbare Raumwinkelbereich eingeschränkt wird und welche auch evtl.

In einer weiteren technischen Ausgestaltung des Detektors wird ein Farbfilter vor den Detektor geschaltet, der einen kleinen Spektralbereich zum Detektor passieren lässt. Damit kann der Spektralbereich derart eingeschränkt werden, dass man nur charakteristische Emissionslinien des Plasmas zur Stromwandlung in den Detektor passieren lasst. Diese Ausführungsform ist besonders interessant, wenn der Bereich, in dem der Elektronenstrahl den Packstoff behandelt, mit einem reinen Gas geflutet wird.

Beispielsweise wird der Behandlungsbereich mit Stickstoff oder Argon geflutet, um Packstoffmodifikationen durch den Sauerstoffanteil der Luft zu vermeiden. Für eine weitere Ausführungsform dieses Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, das Farbfilter derart auszulegen, dass man nur auf Emissionslinien des Stickstoffs oder des Argons sensitiv ist, um die Elektronenstrahlintensität zu überwachen. Weiterhin kann der Detektor mit einer elektronischen Schaltung, beispielsweise einer Schaltung zur Überwachung des Elektronenstrahls, bzw.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn es die elektronische Schaltung gestattet, einen oder mehrere, vorzugsweise beliebig wählbare Grenzwerte oder Schaltpunkte vorgeben zu können, wobei dann, wenn die Ist-Stärke des Elektronenstroms diese Schaltpunkte erreicht, unter- oder überschreitet bestimmte Aktionen ausgelöst werden. Ein Detektor zur messtechnischen Erfassung dieser Strahlung kann beispielsweise mit einer Fläche von etwa 0,2 cm 2 ausgebildet werden. Dies entspricht bei einer kreisartigen Detektorfläche einem Durchmesser von etwa 5 mm.

Ein typischer Abstand zum Zentrum des Rekombinationsbereiches und somit zur Mittellinie des Elektronenstrahles beträgt etwa 30 cm. Allerdings können auch Sensoren mit anderen Querschnitten eingesetzt werden und andere Abstände zum Rekombinationsbereich gewählt werden.

Eine typische Ausbildung eines derartigen Detektors erfolgt in Form von lichtempfindlichen Halbleiterdioden. Derartige Dioden weisen einen Empfindlichkeitsbereich auf, der sich über einen Wellenlängenbereich von etwa nm bis zum Bereich des sichtbaren Lichtes hin erstreckt. Der Sensor wird hierzu derart abgeschattet, dass Tageslicht oder Licht aus Beleuchtungseinrichtungen nur in einem höchstens unwesentlichen Umfang in den Bereich des Detektors gelangen kann. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl zur Stabilisierung oder Desinfizierung der inneren Packstoffoberfläche einer PET-Flasche oder eines anderen hohlkörperförmigen Packstoffes herangezogen werden und im Hohlkörper des Packstoffes das dazu notwendige Desinfektions- oder Sterilisationsplasma erzeugen.

Der Detektor ist dabei vorzugsweise so angeordnet, dass er durch die Wandung auf das im Hohlkörper erzeugte Plasma gerichtet ist und damit die Strahlungsemission des im Hohlkörper vorhandenen Plasmas überwacht. Dabei kann der Packstoff beispielsweise kunststoff- oder glasförmig sein, oder auch aus einem anderen Material bestehen, wobei es erforderlich ist, dass der Packstoff für die bei der Rekombination der Elektronen-Ionen-Paare entstehende Strahlung — zumindest aber für Teile dieser Strahlung durchsichtig, durchgängig oder durchscheinend ist.

Wie bereits oben beschrieben, können auch diese Elektronen durch geeignete Bauteile erkannt werden, wodurch ebenfalls eine überaus vorteilhafte Vorrichtung zur Überwachung der Intensität eines Elektronenstrahls ausbilden lässt. Verfahren zur Überwachung der Intensität eines, während seiner Ausbreitung ein Plasma erzeugenden Elektronenstrahls, wobei zur Erkennung von Änderungen der Intensität des Elektronenstrahles eine direkt oder indirekt vom Elektronenstrahl erzeugte Elektronenstrahlung oder elektromagnetische Strahlung detektiert und ausgewertet wird und wobei ein zur messtechnischen Erfassung einer direkt oder indirekt vom Elektronenstrahl erzeugten Elektronenstrahlung oder elektromagnetischen Strahlung ausgebildeter Detektor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor durch die Wandung eines transparenten oder durchscheinenden Packstoffes auf das Plasma schaut.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Ultraviolett-Strahlung oder eine elektromagnetische Lichtstrahlung ausgewertet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung während einer Ausbreitung des Elektronenstrahles innerhalb von atmosphärischer Luft oder Stickstoff oder Argon ausgewertet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl zur Keimreduktion im Bereich einer Oberfläche eines Packstoffes verwendet wird.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keimanzahl im Bereich der Oberfläche eines Behälters reduziert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Elektronenstrahl erzeugte Strahlung von einem Halbleitersensor detektiert wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleitersensor eine strahlungs- oder lichtempfindliche Diode verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung, bevor diese zu dem Halbleitersensor gelangt, einen Spektralfilter oder einen Farbfilter passiert hat.

Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Halbleitersensor empfangene Strahlung im Inneren eines Hohlkörpers entsteht. Vorrichtung zur Überwachung der Intensität eines Elektronenstrahles, wobei der Elektronenstrahl während seiner Ausbreitung ein Plasma erzeugt, wobei ein zur messtechnischen Erfassung einer direkt oder indirekt vom Elektronenstrahl erzeugten Elektronenstrahlung oder elektromagnetischen Strahlung ausgebildeter Detektor vorgesehen ist, und wobei der Detektor mit einer Auswertungseinrichtung zur Erkennung von Änderungen der Intensität der vom Elektronenstrahl erzeugten Elektronenstrahlung oder elektromagnetischen Strahlung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor so angeordnet ist, dass er durch die Wandung eines transparenten oder durchscheinenden Packstoffes auf das Plasma schaut.

Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor zur Erfassung von elektromagnetischer Ultraviolett-Strahlung oder elektromagnetischer Lichtstrahlung ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor im Bereich einer durch Umgebungsluft verlaufenden Ausbreitungsstrecke des Elektronenstrahles angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor im Bereich einer durch Stickstoff oder Argon verlaufenden Ausbreitungsstrecke des Elektronenstrahles angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor als Teil einer Einrichtung zur Keimreduktion im Bereich einer Oberfläche eines Packstoffes ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor als Teil einer Einrichtung zur Keimreduktion im Bereich einer Oberfläche eines Behälters ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor als ein Halbleitersensor ausgebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleitersensor als eine strahlungsempfindliche Diode oder als lichtempfindliche Diode ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleitersensor derart angeordnet ist, dass er die im inneren eines Packstoffkörpers entstehende elektromagnetische Strahlung empfangen kann.

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