Электронная пушка

Электронная пушка из электронно-лучевой трубки

Электронная пушка (также называемая эмиттером электронов ) — это электрический компонент некоторых электронных ламп , который производит узкий, коллимированный электронный луч , имеющий точную кинетическую энергию .

Наибольшее применение получили электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), использовавшиеся в старых телевизорах , компьютерных дисплеях и осциллографах до появления плоских дисплеев . Электронные пушки также используются в автоэмиссионных дисплеях (ФЭД) , которые по существу представляют собой плоские дисплеи, состоящие из рядов чрезвычайно маленьких электронно-лучевых трубок. Они также используются в СВЧ- лампах с линейным лучом, таких как клистроны , индуктивные выходные лампы , лампы бегущей волны и гиротроны , а также в научных приборах, таких как электронные микроскопы и ускорители частиц .

Электронные пушки можно классифицировать по типу генерации электрического поля (постоянный ток или ВЧ), по механизму эмиссии ( термоэлектронный , фотокатод , холодная эмиссия , источник плазмы ), по фокусировке (чисто электростатическая или с магнитными полями) или по количеству электродов. .

Дизайн [ править ]

Электростатическая термоэлектронная электронная пушка постоянного тока состоит из нескольких частей: горячего катода , который нагревается для создания потока электронов посредством термоэлектронной эмиссии ; электроды, генерирующие электрическое поле для фокусировки электронного луча (например, цилиндр Венельта ); и один или несколько анодных электродов, которые ускоряют и дополнительно фокусируют луч. Большая разница напряжений между катодом и анодом ускоряет электроны от катода. Отталкивающее кольцо, расположенное между электродами, фокусирует электроны в небольшое пятно на аноде за счет более низкой напряженности извлекающего поля на поверхности катода. В этом небольшом пятне часто имеется отверстие в аноде, через которое электроны проходят, образуя коллимированный луч, прежде чем достичь второго анода, называемого коллектором. Это устройство похоже на линзу Эйнцеля .

Радиочастотная электронная пушка ^[1] состоит из микроволнового резонатора (одного или многоэлементного) и катода . Чтобы получить меньший эмиттанс пучка при заданном токе пучка, фотокатод . используется ^[2] Радиочастотная электронная пушка с фотокатодом называется фотоинжектором .

Фотоинжекторы играют ведущую роль в рентгеновских лазерах на свободных электронах и с малым эмиттансом пучка физических ускорителях .

Приложения [ править ]

Электронные пушки наиболее распространены в электронно-лучевых трубках , которые широко использовались в компьютерных и телевизионных мониторах до появления дисплеев с плоским экраном. Большинство цветных электронно-лучевых трубок имеют три электронные пушки, каждая из которых производит свой поток электронов. Каждый поток проходит через теневую маску , где электроны сталкиваются с красным, зеленым или синим люминофором , освещая цветной пиксель на экране. Результирующий цвет, который увидит зритель, будет комбинацией этих трех основных цветов .

Электронную частиц путем пушку также можно использовать для ионизации добавления или удаления электронов из атома . Эта технология иногда используется в масс-спектрометрии в процессе, называемом электронной ионизацией, для ионизации испаренных или газообразных частиц. Более мощные электронные пушки используются для сварки, нанесения покрытий на металл, 3D-принтеров по металлу , производства металлического порошка и вакуумных печей.

Электронные пушки также используются в медицине для получения рентгеновских лучей с помощью линейного ускорителя (линейного ускорителя); пучок электронов высокой энергии попадает в цель, стимулируя испускание рентгеновских лучей .

Электронные пушки также используются в усилителях на лампах бегущей волны для микроволновых частот. ^[3]

Измерение и обнаружение [ править ]

Электронная пушка из лампы бегущей волны , разрез по оси, чтобы показать конструкцию.

Нанокулонметр можно использовать для обнаружения и измерения лучей , в сочетании с чашкой Фарадея испускаемых электронной и ионной пушкой .

Другой способ обнаружить электронные лучи из электронной пушки — использовать люминофорный экран, который светится при попадании в него электрона.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Х. Г. Кирк, Р. Миллер, Д. Еремян, Электронные пушки и предварительные инжекторы , стр. 99–103, в А. В. Чао и М. Тигнер, редакторы, «Физика и инженерия ускорителей», World Scientific, Сингапур, 1998 г.
^ И. Бен-Цви, фотоинжекторы , стр. 158-175, в А. В. Чао, Х. О. Мозере и З. Чжао, редакторах, «Приложения в физике и технологиях ускорителей», World Scientific, Сингапур, 2004 г.
^ Коупленд, Джек; Хаефф, Андре А. (сентябрь 2015 г.). «Правдивая история трубки бегущей волны». IEEE-спектр . 52 (9): 38–43. дои : 10.1109/MSPEC.2015.7226611 . S2CID 36963575 .

Внешние ссылки [ править ]

[Kirk-1] Х. Г. Кирк, Р. Миллер, Д. Еремян, Электронные пушки и предварительные инжекторы , стр. 99–103, в А. В. Чао и М. Тигнер, редакторы, «Физика и инженерия ускорителей», World Scientific, Сингапур, 1998 г.

[2] И. Бен-Цви, фотоинжекторы , стр. 158-175, в А. В. Чао, Х. О. Мозере и З. Чжао, редакторах, «Приложения в физике и технологиях ускорителей», World Scientific, Сингапур, 2004 г.

[THTW2015-3] Коупленд, Джек; Хаефф, Андре А. (сентябрь 2015 г.). «Правдивая история трубки бегущей волны». IEEE-спектр . 52 (9): 38–43. дои : 10.1109/MSPEC.2015.7226611 . S2CID 36963575 .

[1]

[2]

[3]