Teorema de Shockley-Ramo

El teorema de Shockley-Ramo es un método para calcular la corriente eléctrica inducida por una carga que se mueve en las proximidades de un electrodo . Anteriormente llamado simplemente "Teorema de Ramo", el nombre modificado fue introducido por DS McGregor et al. en 1998 ^[1] para reconocer las contribuciones tanto de Shockley como de Ramo para comprender la influencia de las cargas móviles en un detector de radiación. El teorema apareció en el artículo de 1938 de William Shockley titulado " Corrientes en conductores inducidas por una carga puntual en movimiento " ^[2] y en el artículo de 1939 de Simon Ramo titulado " Corrientes inducidas por el movimiento de electrones ". ^[3] Se basa en el concepto de que la corriente inducida en el electrodo se debe al cambio instantáneo de las líneas de flujo electrostático que terminan en el electrodo, en lugar de la cantidad de carga recibida por el electrodo por segundo (tasa de flujo de carga neta).

El teorema de Shockley-Ramo establece que la corriente instantánea inducida en un electrodo dado debido al movimiento de una carga viene dada por: ${\displaystyle i}$

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

dónde

${\displaystyle q}$es la carga de la partícula ;

${\displaystyle v}$es su velocidad instantánea ; y

${\displaystyle E_{v}}$es el componente del campo eléctrico en la dirección de en la posición instantánea de la carga, bajo las siguientes condiciones: carga eliminada, electrodo dado elevado al potencial unitario y todos los demás conductores conectados a tierra. ${\displaystyle v}$

El teorema se ha aplicado a una amplia variedad de aplicaciones y campos, incluida la detección de radiación de semiconductores , ^[4] los cálculos de movimiento de carga en proteínas . ^[5] o la detección de iones en movimiento en el vacío para espectrometría de masas ^[6] o implantación de iones . ^[7]

Referencias

1. McGregor, DS; He, Z.; Seifert, HA; Wehe, DK; Rojeski, RA (1998). "Detectores de radiación de rejilla Frisch de tira paralela de semiconductores CdZnTe". IEEE Trans. Nuclear Sci . 45 (3): 443–449. Bibcode :1998ITNS...45..443M. doi :10.1109/23.682424.
2. Shockley, W. (1938). "Corrientes en conductores inducidas por una carga puntual en movimiento". Revista de Física Aplicada . 9 (10): 635–636. Bibcode :1938JAP.....9..635S. doi :10.1063/1.1710367.
3. Ramo, S. (1939). "Corrientes inducidas por el movimiento de electrones". Actas del IRE . 27 (9): 584–585. doi :10.1109/JRPROC.1939.228757. S2CID  51657875.
4. He, Z (2001). "Revisión del teorema de Shockley-Ramo y su aplicación en detectores de rayos gamma de semiconductores" (PDF) . Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A . 463 (1–2): 250–267. Bibcode :2001NIMPA.463..250H. doi :10.1016/S0168-9002(01)00223-6.
5. Eisenberg, Bob; Nonner, Wolfgang (2007). "El teorema de Shockley-Ramo mide los cambios de conformación de los canales iónicos y las proteínas". Journal of Computational Electronics . 6 (1–3): 363–365. doi :10.1007/s10825-006-0130-6. S2CID  52236338.
6. Jarrold, Martin F. (27 de abril de 2022). "Aplicaciones de la espectrometría de masas de detección de carga en biología molecular y biotecnología". Chemical Reviews . 122 (8): 7415–7441. doi :10.1021/acs.chemrev.1c00377. ISSN  0009-2665. PMC 10842748 . PMID  34637283. S2CID  238745706. 
7. Räcke, Paul; Spemann, Daniel; Gerlach, Jürgen W.; Rauschenbach, Bernd; Meijer, Jan (28 de junio de 2018). "Detección de pequeños haces de iones utilizando cargas de imagen". Scientific Reports . 8 (1): 9781. Bibcode :2018NatSR...8.9781R. doi :10.1038/s41598-018-28167-6. ISSN  2045-2322. PMC 6023920 . PMID  29955102. 

Enlaces externos

• JH Jeans, "Electricidad y magnetismo", página 160, Cambridge, Londres, inglés (1927) – El teorema de Green tal como lo utilizó Simon Ramo para derivar su teorema.
• Introducción a los detectores de radiación y la electrónica: notas de clase de Helmuth Spieler que analizan brevemente el teorema de Ramo.