151462 (Електричний струм у вакуумі), страница 3

Кольорові кінескопи містять три електронні прожектори і екран, покритий люмінофорами трьох кольорів - червоного, синього і зеленого свічення. В даний час промисловість випускає кольорові кінескопи двох різних конструкцій. У кінескопів з дельтовидним розташуванням прожекторів вони розташовані у вершинах трикутника, центр якого знаходиться на осі кінескопа. У кінескопів з планарним розташуванням прожекторів вони розташовані в одній площині, один знаходиться на осі кінескопа, а два інших - по обидві сторони від першого.

Розвиток способів передачі зображень і вимірювальної техніки супроводився подальшою розробкою і удосконаленням різних електровакуумних приладів, радіоламп і електронографічних приладів для осцилографів, радіолокації і телебачення.

3. Рентгенівська трубка

Електричний струм у вакуумі застосовують для отримання рентгенівського проміння. Рентгенівське проміння випускається будь-якою речовиною, яка бомбардується швидкими електронами. Для отримання інтенсивного пучка цього проміння Рентген (в 1895 р. відкрив це проміння) побудував спеціальну трубку, що складається з добре відкачаної скляної кулі, в яку упаяно три металеві електроди: катод у вигляді сферичної чашки, анод і антикатод. Електрони, що вилітають нормально до поверхні катода, потрапляють в його центр кривизни, що лежить на антикатоді, виготовленому з тугоплавкого металу. Антикатод встановлений під кутом 45° до катода для найзручнішого використовування що виходять з нього рентгенівського проміння. Накопичення на антикатоді негативного електричного заряду могло б привести до припинення роботи трубки, тому він сполучений з анодом.

Електромагнітні випромінювання в діапазоні довжин хвиль від 10-14 до 10-7 м називаються рентгенівським промінням.

В сучасних рентгенівських трубках роль катода виконує електронна гармата - вольфрамова спіраль, що нагрівається струмом і що служить джерелом вільних електронів. Фокусування електронного пушку проводиться циліндром. Антикатод трубки є одночасно анодом. Такі трубки працюють стійкіше, ніж перша модель.

На рентгенівську трубку будь-якої конструкції подається напруга в декілька десятків кіловольтів.

Якщо у вакуумній трубці між нагрітим катодом, що випускає електрони, і анодом прикласти постійну напругу в декілька десятків тисяч вольт, то електрони спочатку розгонитимуться електричним полем, а потім різко гальмуватимуться в речовині анода при взаємодії з його атомами. При гальмуванні швидких електронів в речовині або при переходах електронів на внутрішніх оболонках атомів (рис.16) виникають електромагнітні хвилі з довжиною хвилі менше ніж у ультрафіолетового випромінювання.

Рис. 16.

Рентгенівське проміння невидиме оком. Вони проходять без істотного поглинання через значні шари речовини, непрозорої для видимого світла. Знаходять рентгенівське проміння по їх здатності викликати певне свічення деяких кристалів і діяти на фотоплівку.

Здатність рентгенівського проміння проникати через товсті шари речовини використовуються для діагностики захворювань внутрішніх органів людини. В техніці рентгенівське проміння застосовується для контролю внутрішньої структури різних виробів, зварних швів. Рентгенівське випромінювання володіє сильною біологічною дією і застосовується для лікування деяких захворювань.

3.1 Електроннооптічеській перетворювач (ЕОП)

ЕОП - це вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення невидимого оком зображення об'єкту (в ГИК, УФ і рентгенівському промінні) у видиме або для посилення яскравості видимого зображення. В основі дії ЕОП лежить перетворення оптичного або рентгенівського зображення в електронне за допомогою фотокатода, а потім електронного зображення в світлове (видиме), одержуване на катодолюмінесцентному екрані. В ЕОП зображення об'єкту проектується за допомогою об'єктиву на фотокатод (при використовуванні рентгенівського проміння тіньове зображення об'єкту проектується на фотокатод безпосередньо). Випромінювання від об'єкту викликає фотоелектронну емісію з поверхні фотокатода, причому величина емісії з різних ділянок останнього змінюється відповідно до розподілу яскравості спроектованого на нього зображення. Фотоелектрони швидшають електричним полем на ділянці між фотокатодом і екраном, фокусуються електронною лінзою (ФЕ - фокусуючий електрод) і бомбардують екран Е., викликаючи його люмінесценцію. Інтенсивність свічення окремих точок екрану залежить від густини потоку фотоелектронів, унаслідок чого на екрані виникає видиме зображення об'єкту. Розрізняють ЕОП одно - і багатокамерні (каскадні); останні є послідовним з'єднанням двох або більш однокамерних ЕОП.

В деяких типах ЕОП зображення реєструється матрицею з електронночуттєвих елементів (в кількості 10 - 100), встановленої замість люмінесцентного екрану.

ЕОП застосовуються в ГИК техніці, спектроскопії, медицині, ядерній фізиці, астрономії, телебаченню, для перетворення УЗ зображення у видиме. Сучасні багатокамерні ЕОП дозволяють реєструвати на фотоемульсії світлові спалахи (сцинтиляції) від одного електрона, що випускається вхідним фотокатодом.

4. Електронний проектор

Електронний проектор - це автоелектронний мікроскоп, безлинзовий електроннооптичний прилад для отримання збільшеного в 105-106 разів зображення поверхні твердого тіла. Електронний проектор був винайдений в 1936 йому. фізиком Е. Мюллером.

Основні частини Електронного проектора: катод у вигляді зволікання з точковим емітером па кінці, радіус кривизни якого r~10-7-10-8 м; скляна сферична або конусоподібна колба, дно якої покрито шаром люмінофора; анод у вигляді провідного шару на стінках колби або дротяного кільця, що оточує катод. З колби відкачується повітря (залишковий тиск ~10-9-10-11 мм рт. ст). Коли на анод подають позитивну напругу в декілька тис. Вольт щодо розташованого в центрі колби катода, напруженість електричного поля в безпосередній близькості від точкового емітера (вістря) досягає 107-108 В/см. Це забезпечує інтенсивну автоелектронну емісію. При звичайній формі катода електрони емітувалися переважно з місць локального збільшення напруженості поля над невеликими нерівностями і виступами поверхні емітера. Застосування точкових емітерів, згладжених поверхневою міграцією атомів металу при підвищених температурах в доброму вакуумі, дозволило отримати стійкі струми.

Емітовані електрони, швидшаючи в радіальних (щодо вістря) напрямах, бомбардують екран, викликаючи свічення люмінофора, і створюють на екрані збільшене контрастне зображення поверхні катода, що відображає

її кристалічну структуру. Контраст автоелектронного зображення визначається густиною емісійного струму, яка залежить від локальної роботи виходу, що змінюється залежно від кристалографічного будови поверхні емітера і від величини поля у поверхні емітера. Збільшення в Електронному проекторі рівно відношенню R/br, де R - відстань катод - екран, b - константа, залежна від геометрії трубки.

Електронні проектори застосовуються для вивчення автоелектронної емісії металів і напівпровідників, для визначення роботи виходу з різних граней монокристала і ін. Для спостереження фазових перетворень, вивчення адсорбції атомів різних речовин на металевій або напівпровідниковій поверхні і т.д. Електронний проектор використовують вельми обмежено, оскільки набагато більші можливості в цих відносинах дає застосування іонного проектора.

5. Електронограф

Електронограф - прилад для дослідження атомної будови твердих тіл і газових молекул методами електронографії. (Електронографія - це метод вивчення структури речовини, заснований на дослідженні розсіяння зразком прискорених електронів. Застосовується для вивчення атомної структури кристалів, аморфних тіл і рідин, молекул газів і пари). Електронограф - вакуумний прилад. В колоні, основному вузлі електронографа, електрони, що випускаються розжареною вольфрамовою ниткою, розгоняться високою напругою (від 30 кВ і вище - швидкі електрони і до 1 кВ - повільні електрони). За допомогою діафрагм і магнітних лінз формується вузький електронний пучок, що направляється на досліджуваний зразок, що знаходиться в спеціальній камері об'єктів і встановлений на спеціальному столику. Розсіяні електрони потрапляють у фотокамеру, і на фотопластині (або екрані) створюється дифракційне зображення (електронограмма). Залежність інтенсивності розсіяних електронів від кута розсіяння може вимірюватися за допомогою електронних приладів. Електронографи забезпечують різними пристроями для нагрівання, охолоджування, випаровування зразка, його деформації і т.д.

Електронограф включає також систему вакуумування і блок електроживлення, що містить джерела напруження катода, високої напруги, живлення електромагнітних лінз і різних пристроїв камери об'єктів. Живлячий пристрій забезпечує зміну прискорюючого потенціалу по ступенях (напр., в О. "ЕР-100" 4 ступені: 25, 50, 75 і 100 кВ). Роздільна здатність складає тисячні частки і залежить від енергії електронів, перетину електронного пучка і відстані від зразка до екрану, яке в сучасному електронографі може зраджуватися в межах 200 - 600 мм Управління сучасними електронографами, як правило, автоматизовано.