電圧印加で原子から電子を電離させることは可能か

質問

電圧を印加させて原子から、電子を電離させることは可能でしょうか？
（１）例えば、金の場合、第一イオン化エネルギーが8.3eVですが、その電子を原子核から引き離すのに理論的には8.3Vボルト近い電圧が必要となると考えてよろしいでしょうか？
（２）その際、光や粒子を照射するのではなく、本当に金に電圧を印加させて電離させることは可能でしょうか？イメージ的には、絶縁体に高電圧を印加させて絶縁破壊を起こすような感じです。
（３）可能な場合、厚み１ｃｍの金に何Ｖ/ｃｍの電圧を印加すれば、一番外側の軌道の電子が取れるのでしょうか？

回答No.2

gamma_46 · ベストアンサー

電離は可能です。
(1)間違いです。電離するかは、電圧では無く電場強度（電界強度）[単位長さ当たりの電圧]の大きさによって、決まります。従って、8.3 Vを電子の軌道直径（約280 pm）で割った、3x10^10 V/m (30 GV/m)の電場強度をつくれば可能です。
(2)先の方の回答の通り、可能です。
(3)ご質問の意味が分かりません。金は導体なので板を電極で挟んでも金の板の中の電界はほとんどゼロであり、電離することはありません。電源が十分に余裕があり、アーク放電すれば電離しますが、それは電子衝突による電離なので、ご質問の電離機構とは違います。

お礼

＞(2)先の方の回答の通り、可能です。
ではどのような方法で、金に電圧を印加させて電離させることは可能でしょうか？
アーク放電は、電子衝突による電離なので、粒子を衝突させる方法ですし、No.1さんの電子放出しかないのでしょうか？

補足

＞3x10^10 V/m (30 GV/m)の電場強度をつくれば可能です。
明確なご回答有難うございます。なるほどでございます。
実は、今回の質問ではこの計算を一番確認したかったです。

＞金は導体なので板を電極で挟んでも金の板の中の電界はほとんどゼロであり、電離することはありません。
例えば、導体ではなく絶縁体の場合でしたら、仮に第一イオン化エネルギーが8.3eVであれば、3x10^10 V/m (30 GV/m)の電場強度の電極で、絶縁体を挟めば、電離するでしょうか？

回答No.1

foobar

２．３．電界で電子を放出させることは可能です。
電界放出で調べれば、例が見つかるかと思います。
（電子顕微鏡の電子銃などで使われていたように思います。）

補足

お返事有難うございます。
電界放出は下記ＨＰにありました。金属中の電子を、まず自由電子から抜きとって、次に起動電子を抜き取るような感じなのでしょうか？
http://endomoribu.shinshu-u.ac.jp/research_j/cnt/fe.html