Цилиндр Венельта

Вид в поперечном сечении , показывающий, как Венельт локализует излучение на кончике нити накаливания и действует как собирающая электростатическая линза.

Цилиндр Венельта (также известный как колпачок Венельта , решетчатый колпачок или просто Венельт ) — это электрод в сборке электронной пушки некоторых термоэмиссионных устройств, используемый для фокусировки и управления электронным лучом . Он назван в честь Артура Рудольфа Бертольда Венельта , немецкого физика, который изобрел его в 1902 и 1903 годах. Цилиндры Венельта используются в электронных пушках электронно-лучевых трубок и электронных микроскопах , а также в других приложениях, где требуется тонкий, хорошо сфокусированный электронный луч.

Структура

Кепка Wehnelt имеет форму полого цилиндра без верха. Нижняя сторона цилиндра имеет отверстие (сквозное отверстие), расположенное в его центре, диаметр которого обычно составляет от 200 до 1200 мкм. Нижняя грань цилиндра часто изготавливается из платиновой или танталовой фольги.

Операция

Венельт действует как управляющая сетка , а также служит собирающей электростатической линзой . Эмиттер электронов расположен непосредственно над апертурой Венельта, а анод — под апертурой Венельта. Анод смещен на высокое положительное напряжение (обычно от +1 кВ до +30 кВ) относительно эмиттера, чтобы ускорить электроны от эмиттера к аноду, создавая таким образом электронный луч, который проходит через апертуру Венельта.

Венельт смещен на отрицательное напряжение (обычно от -200 В до -300 В) относительно эмиттера, который обычно представляет собой вольфрамовую нить или из гексаборида лантана (LaB ₆ ) горячий катод с V-образным (или заостренным) наконечником. Это напряжение смещения создает отталкивающее электростатическое поле, которое подавляет эмиссию электронов из большинства областей катода.

Наконечник эмиттера расположен рядом с апертурой Венельта так, что при подаче на него соответствующего напряжения смещения небольшая область иглы имеет чистое электрическое поле (из-за как анодного притяжения, так и отталкивания Венельта), которое позволяет излучать только из этой области. кончика. Напряжение смещения Венельта определяет площадь эмиссии иглы, которая, в свою очередь, определяет как ток луча, так и эффективный размер источника электронов луча.

По мере увеличения напряжения отрицательного смещения Венельта излучающая площадь иглы (а вместе с ней и диаметр луча, и ток луча) будет уменьшаться до тех пор, пока не станет настолько маленькой, что луч будет «защемлен». При нормальной работе смещение обычно устанавливается несколько более положительным, чем смещение пинч, и определяется балансом между желаемым качеством луча и током луча.

Смещение Венельта контролирует фокусировку луча, а также эффективный размер источника электронов, что важно для создания электронного луча, который необходимо сфокусировать в очень маленькое пятно (для сканирующей электронной микроскопии) или в очень параллельный луч (для дифракции). . Хотя меньший источник может быть отображен в меньшем пятне или в более параллельном луче, одним очевидным компромиссом является меньший общий ток луча.