Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 16
Текст из файла (страница 16)
3.5. Устройства управления электронным пучком 3.6.1. Электростатическая отклоняющая система Элекяросщаогтгческия оглклояяющая спсюкма представляет собой две параллельные пластины ллиной Е которые расположены друг от друга на расстоянии ог. Если межлу пластинами приложено напряжение 1Е то возникает электрическое поле, на- В пряженность которого равна Е= — (рис.
3.!5). На электрон, влетевший в систему со скоростью р =,/2тзгу„, действует сила е =--де, где ь;,— напряжение на ускоряющем аноде. )-рафически проекция траектории на плоскость (х, у), которая перпендикулярна магнит- ному полю, изображена на рис 3.! 4. Эта кривая напоминает ггик шипу — кривую, описываемую какой-либо точкой колеса, катящегося без скольжения.
В нашем случае траектория имеет вид удлиненной циклоиды, радиус которой зависит от напряженности электрического поля и индукции магнитного поля. 3 пакуумная электроника уравнение движения электрона имеет вид. г(зх щ —,.= --дЕ г(г (3.59) или г( х Ь' ° = г) г(г Проинтегрируем это уравнение: где константу С найдем, положив г = О. Тогда С = Рх, = О ( учитывая, что время пролета пластины т = —, для поперечной скорости электрона имеем Р следующее выражение; г)Ь' / Рх= — —, Ы и тогда (3.БО) Рис.
З да. Электростатическая отялоняющая система 1(алев электрон попадает в эквипотенциальное пространство и двигается по прямой линии па экране он отклонится от нулевого положения на величину 0 = б 1аа . Система лвух х паР пластин образует электростатическую отклоняющую систему конденсаторного типа, а которая позволяе~ получить на экране линейчатый растр (рис, 3.16). Перва рвал пара, расположенная ближе к экрану, отклоняет луч па оси х, а вторая пара по осн УПи Ри одновременном вклю ~еини напряжения на обе пластины луч отклоняется одно- време пода " пенно по двум направлениям, для получения линейчатого растра на ггластнны х и у дают пилообразное напряжение. Именно линейная зависимость напряжения от времени Часть!.
Вакуумная и плазменная электроника В2 позволяет лучу равномерно двигаться по экрану. Однако при больших углах отклонения эта система искажает электронное пятно. Рис. 3.16. Система отклонения лучка горизонтальными и вертикальными пластинами Электраилгнитяые олгклснягоггугге усжройстеа представляют собой две катушки с током, плоскости которых параллельны друг другу !рис. 3.)7). В пространстве между катушками создается магнитное поле, которое можно считать однородным.
На влетающий в это пространство электрон, траектория движения которого перпендикулярна магнитно-силовым линиям, действует сила Лоренца: Рз =-фВ~. (3.6!) Электромагнитные отклоняющие систслгы получили широкое распространение в телевизионных устройствах. Используются две пары отклоняющих катушек горизонтального и вертикального отклонения. Такие системы позволяют отклонять электронный луч на 90 и !)О градусов.
Эта сила отклоняет траекторию движения электрона. Изменением направления тока в катушке можно изменить направление вектора магнитной индукции на противоположное и, соответственно, направление вектора силы Лоренца. Меняя силу тока и его направление в магнитной катушке, можно управлять траекториями электронов. Рис. 3.1т. Отклонение электрона поперечным магнитным полем О пакууыная электроника ОЗ и к.2. Управление с помощью электронной оптики Уп явление электРонными потоками с помощью элелтРонной оптики началось с исследован ния катодных лучей.
Уже тогда было понятно, что характер распространения катодных Луси ,чей подобен распространению световых лучей. В качестве эяекшроппой япяоы использегсяосесимметричиоемагнизноеполекатушкистоком.Приведем некозорые знало~ни н геометрической и электронной оптики. г) Законы геометрической оптики являются следствием фундаментального принципа ферма, согласно которому световые лучи распространяются между двумя точками пространства а, и а, по такому пути Ь', на прохождение которого затрачивается минимальное время ! .
Другими словами, существует экстремум функции длины оптичеаз ского пути б ~ пс6 = О, где п — цокаэатель преломления. Аналогичный закон сущеста, вует и в электронной оптике. 5!ПЕ П С) В световой оптике справедлив закон Снелля — = — ~. Падающий и отраженный 5шО и лучи, а также нормаль к поверхности лежат в одной плоскости. Этот закон применим и к электронной оптике, причем роль показателя преломления выполняет величина Г. Примечательно, что в оптикс справедливо неравенство 1< п < 2. в то время как в электронной оптике величина Ы непрерывно меняется от точки к точке и лежит в очень широких пределах. С) Если в световой оптике линза точно очерчена своими границами, то в электронной оптике преломляющие поверхности и границы рк5дела всегда удовлетворяют уравнед'и д и азп нию Лапласа: —,ь —,ь —,= О, где П вЂ” потенциал электрического поля в области, дх' ду' д=' не содержащей заряды. При прохождении светового луча через границу раздела среды его энергия не меняется, в то время как электронный луч, проходя границу раздела, менвет свои электрические параметры Существует три основных типа электронных линз.
С) линза, образованная диафрагмой; ь1 иммерсионная линза; 1э олиночная линза. Сочет четание линзы с катодом, например иммерсионный объектив 1фокусирующнй или Рассе5 сеивающии), отнесем к катодной части электронных пушек и электронных прожекторо~ Дпла э Рпсяш может выполнять функцию линзы. В однородном поле эквипотснциали прел- став, „ ло 'зяют сооой параллельные плоскости. Где сильней поле, там эквипотенциали распожены гуще. В Радо " доне отверстия наблюдается переход от слабого поля к сильному.
функцию линзы выгю олняет неоднородность электрического поля. Заметим, что силовые линии направле- Часть !. Вакуумная и плазменная электроника ,>ы "от плюса к минусу" или от электрода с более высоким потенциалом к электроду с более низким потенциалом !рис. 3.18) а) б) Рис. з.зв. Электронная линза, образованная диафрагмой а — 1е>~' > ~ е> ~, б — ~ е> ~ > 1ег~ Вектор напряженности поля направлен по касательной к силовой линии или перпендикулярен к линии эквипотенцнала. В точке А, на электрон действует только продольная сила потому, что поле в этой точке однородно, Эта сила ускоряет электрон вдоль оси з. В точке,: А, искажение поля уже заметно и вектор силы имеет наклон к оси.
Наряду с продольной ~ составляющей силы возникает и радиальная, направляющая электрон в сторону центральной оси. Траектория электрона искривляется и приобретает сходимость. В точке А> ~' искривление мало, радиальная сила равна нулю и электрон сохраняет только горизонтальнук> составляющую скорости. В этом случае говоря>.
о фокусируюшем действии линзы в виде диафрагмы. В противоположном случае, когда )>Гз > > 1):з1 анализ траектории электронов свидетельствует о том, что имеет место эффект рассеяния электронов !рис. 3.18, б). Таким образом, меняя конфигурацию силовых линий поля можно сформировать либо фокусирующую, либо рассеивающую электронный поток элекзронную линзу. Пижерсиоллая линза представляет собой два электрода, между которыми приложена разность потенциалов. На рис.
3.19 представлена линза, образованная двумя трубчатыми электродами, обращенными торцами дру>. к другу. Картина эквипотенциалей симметрич- на относительно центральной плоскости. Положим, что !)> > ц относительно катода и траектории движения электронов идут слева направо. Слева зквипотенциальное пространство и силы на электрон не лейству>от. При подлете к электрону с большим потенциалом он попадает в искривленное электрическое поле. В точке А за счет прогиоа эквипотенциали вектор напряженности электрического поля Е направлен влево от оси, а сила, действующая иа электрон, направлена вправо к оси ('-- > Г).=-Ее). Таким обраюм, возникает радиальная составляк>шая, направленная к оси и смешающая электрон к центру. Входной участок иммерсионной линзы является фокусируюшим. 85 о ВакУУмнал злвктРоника Рис.
Здв. Иммерсионная линза, образованная двумя трубчатыми электродами На выходном участке электрическое поле направлено к зазору, а сила, действующая иа электрон, имеет компоненту, направленную от оси. В этом случае выходной участок линзы является расфокусирующим. Таким образом, иммерсионная лииза скомпонована из фокусирующей и расфокусирующей линз. Так как электрон во входной части линзы находится далыпе от оси и, следовательно, находится в более сильном электрическом поле, то он ускоряется этим полем. Попав в расфокусирующий выходной участок.
электрон там находится в течение меньшего времени, и поэтому его итоговая траектория приближается к осевой линии. В целом иммерсионныс линзы обладают свойством фокусировки электронов. Отзиночноя линза представляет собой соаокуцность трех электродов, центральный из которых имеет меньший потенциал. Трубчатые электроды с потенциалами У, > Ууз образуют эквипотенциази (сплошныс линии) и силовые линии 1штриховые линии), прелставленные на рис. 3.2С.
Наиболее сильное поле сосредоточено в зазорах электродов, а на оси поле более слабое. Возникают замкнутые эквипотенциали, окружающие электрод. Под ним образуются "селлообразные" области, В точке А, сила электрического поля направлена в соответствии с прогибом эквипотенциалн наклонно к оси. Сила, действующая на электрон, отклоняет его в сторону центразьного электрола. Рис, 3.20. Одиночная линза и траектория электрона на разных участках Часть б Вакуумная и плазменная электроника В точке А. сила, действующая на электрон, направлена в сторону оси, Этот участок является фокусируюшим. Скорость электрона под центратьным электродом минимальна и он находится на этом участке большее время, В точке А, сила вновь стремится изменить траекторию электрона в сторону от оси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
