Лекции3 (1055163)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНАДисциплина:Физические основы электронных приборовМихайлов Валерий ПавловичЛекция № 5Электронные пушкиЭлектронные пушки – электроннолучевые приборы,предназначенные для получения высокоэнергетических пучковэлектронов для электронных приборов и электронныхтехнологий.Электронные пушки можно разделить на две большиегруппы: маломощные (электронные прожекторы) и мощные(с высокой интенсивностью электронного пучка).Параметром интенсивности электронного пучка являетсяпервеанс:P=гдеIU3/ 2АI – ток электронного пучка;UА – анодное напряжение.Маломощные электронные пушки имеют первеансР < 0,1 мкА/В3/2 и используются в электронныхтехнологиях: электронной литографии, при размернойобработке материалов и других; в электроннолучевыхприборах.Мощные электронные пушки (Р ³ 0,1 мкА/В3/2)применяются в электронных технологиях: резки, плавки,сварки, распыления материалов; в электронных приборах: СВЧ– приборах (клистронах, лампах бегущей волны, лампахобратной волны) и других.В таких пушках существенное влияние оказываетсобственный объемный заряд электронного пучка.Расталкивающеедействиеэлектроновдолжнобытьскомпенсировано полем фокусирующих электродов.Важнейшей характеристикойявляется их яркость:источниковэлектроновb = I/(a×S),где I – ток эмиссии;S – площадь эмиттирующей поверхности;a – телесный угол, в который проходит эмиссия.При разработке электронных пушек используются дваосновных метода: метод анализа и метод синтеза.Метод анализа (метод проб и ошибок) состоит впоследовательном изменении геометрии электродов пушкии конфигурации магнитного поля до тех пор, пока параметрыпучка не будут близки к заданным.Этот процесс включает в себя: выбор исходного вариантагеометрии, расчет электрических и магнитных полей,построение траекторий и определение параметров электроннойпушки и пучка.В методе синтеза определяется геометрия электродовпушки и их потенциалы по заданным параметрам пучка.Сущность метода заключается в том, что по заданнойтраектории электронного пучка находится конфигурацияполя, а затем геометрия электродов.

Задача синтеза (прямаязадача проектирования пушек) чрезвычайно сложна ианалитически может быть решена для сравнительно простыхслучаев с прямолинейной границей пучка.Форму электродов пушки можно определить с помощьюметода электролитической ванны. При этом границаэлектронного пучка в электролитической ванне моделируетсяизоляционной поверхностью, погруженной в электролит. Напластинах закрепляются два электрода, моделирующиефокусирующий электрод и анод.

С помощью зонда можноизмерить распределение потенциала вдоль моделируемойграницы потока и обеспечить его в соответствие с требуемойзависимостью.Конфигурации электронных пучковДля ряда конфигураций электронных потоков задачаопределения формы электродов может быть решенааналитически.а)б)в)г)а) ленточный; б) клиновидный; в) цилиндрический; г) коническийДопущения методики Пирса:1. Начальные тепловые скорости электронов несущественноискажают форму электронного пучка;2. Влияние отверстия в аноде пушки учитывается как действиерассеивающей апертурной линзы, не имеющей аберраций.Формирование ленточного пучкаЛенточный пучок электронов может быть получен путемиспользования части потока в идеальном плоскопараллельномдиоде.

Для такого диода плотность тока в некотором сечении,расположенном на расстоянии Z от катода, с потенциалом Uэтого сечения:3/ 2Uj = 2,33 × 102Z-6Граничные условия на поверхности ленточного пучкаU=AZ4/3dU/dу=0 | у=0УГраница пучка0ZЭлектронный пучокЭто выражение может быть переписано в виде:3/ 2а2Uj = 2,33 × 10d-6Отсюда получаем распределение потенциала по координате Z:U=AZ4/3,где А = Uа / d4/3.Для сохранения параллельного движения электроновтакого потока необходимо, чтобы на его границе сохранилосьполученное распределение потенциала и отсутствоваланормальная к границе составляющая напряженности поля.Для определения формы катода, фокусирующегоэлектрода и анода, при помощи которых можно создать такоераспределение потенциала, необходимо решить уравнениеЛапласа как функции комплексного переменного в областивнешней к потоку при указанных граничных условиях:U = A(Z + iу)4/3.Эквипотенциальные поверхности вблизи ленточного пучкаДля определения формы электродов пушки Пирса,формирующей ленточный поток достаточно выбрать дваэлектрода – прикатодный фокусирующий (ФЭ) и анодный (А) сформой, совпадающей с найденными эквипотенциалями, спотенциалами 0 и Uа соответственно.Для случая, когда ширина потока много большетолщины 2xn >> 2уn , краевые эффекты не будут оказыватьзначительного влияния.

Связь между электрическими игеометрическими параметрами пушки устанавливаютсяформулой:I = P ×Uгде3/ 2аI – ток катода; Р – первеанс пушки.Первеанс определяется как:4 xn ynP = 2,33 × 10d2-6Угол расхождения пучка на выходе пушки можноопределить следующим образом:2 yng»3dРекомендуемая форма электродов для формированияленточного пучкаФормирование клиновидного пучкаКлиновидный пучок электронов может быть полученпутемиспользованиячастипотокавидеальномцилиндрическом диоде.Распределение потенциала U на границе потока вдольрадиуса:3/ 2é R2 ùê R (- b ) úúU = f ( R) = U а ê Кê Rа (- b 2 ) úаêë RКúûгдеUа – потенциал анода;(-b2) – функция отношения RК/R.Длясохраненияконфигурацииклиновидногоэлектронного пучка необходимо на его границе обеспечитьследующие условия:U = f(R);dU/dq = 0.Для заданных геометрических параметров электроннойпушки ток в пучке:I = P ×U3/ 2Агде первеанс определяется как:l2qP = 14,66 × 10×2оRа (- b а ) 360-6где l – ширина пучка.оРеальная электронная пушка имеет щелевуюдиафрагму величиной rа для прохождения пучка и котораяявляется рассеивающей диафрагмой.Угол схождения пучка на выходе пушки:g = arcsin(rа / b)111=b Rа | f |где b находится из соотношенияf – фокусное расстояние щелевойдиафрагмы.Эквипотенциальные поверхности вблизиклиновидного пучка:а) q = 30о;б) q = 20оа)б)В случае, когда радиус кривизны анода Rа совпадает повеличине с фокусным расстоянием, угол g становится равнымнулю и тогда пучок на выходе пушки будет параллельным.

Этоявляется преимуществом пушки со сходящимся пучком.Формирование цилиндрического пучкаЦилиндрический пучок электронов может быть полученпутемиспользованиячастипотокавидеальномплоскопараллельномдиоде.Граничныеусловиявцилиндрическом пучке по аналогии с ленточным можнозаписать следующим образом:U=AZ4/3, где А = Uа / d4/3.dU/dr = 0 при r = rа ,где rа – радиус пучка.Для заданных геометрическихпараметров электронной пушки rа , d ток в пучке:I = P × U А3 / 2P = 2,33 × 102prа-6d2где d – расстояние между катодом и анодом.Эквипотенциальные поверхности вблизи цилиндрическогопучкаРекомендуемая форма электродов электронной пушкидля цилиндрического пучкаУгол расхождения пучка на выходе пушки:rаg »3dНаличие этого угла является недостатком пушек данного типа.Формирование конического пучкаКоническийпучокформируетсявидеальномсферическом диоде. Распределение потенциала вдоль границыконического пучка и в нормальном направлении определяетсяследующим образом:é (-a ) ùU = Uа ê2úë (-a а ) û2dU=0dqгде (-a)2 – функция отношения RК/R.2/3Функция (-a)2 для сферического диодаДля геометрических параметров RК , Rа , qконическом пучке:I = P ×U3/ 2Аток в2sin(q / 2)-6P = 29,34 × 10(-a а ) 2Эквипотенциальные поверхности вблизи конического пучкаРекомендуемая форма электродов электронной пушкиУгол расхождения пучка на выходе пушки:Rаg = q (1 )/f/где f – фокусное расстояние щелевой диафрагмы анода.

Для Rа =/ f / пучок на выходе пушки будет иметь параллельнуюцилиндрическую форму, т.е. g = 0..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций