29_kospect_electro (555831), страница 18
Текст из файла (страница 18)
14.6. Анализ распределения электростатических полей в иммерсионной линзе.Иммерсионная линза может быть только собирающей, т. к. фокусирующую область электроны проходятмедленнее, чем рассеивающую. Иммерсионные линзы не только фокусируют электроны, но и ускоряют илизамедляют их.Иммерсионные объективы или катодные линзы, непосредственно примыкают с одной стороны к катоду.Катод, иммиртирующий электроны, является объектом, изображение которого воспроизводит линза.Рассмотрим особенности формирования в магнитных электронных линзах электронных пучков.Необходимые для фокусировки электронных пучков магнитные поля обладают осевой симметрией.Движение электронов в магнитном поле описывается уравнением:d 2re=−rH 2 ( z )28mUdzdϕe=H ( z)dz8mUгде r, z – линейные цилиндрические координаты, ϕ - угловая координата,(14.13)(14.14)U – электрический потенциал на оси, характеризующий скорость частиц,Н(z) – напряженность магнитного поля на оси z.(14.13) – описывает движение электронов в плоскости, которая вращается в соответствии с (14.14)Уравнения линейны ⇒ возможно получение электронного изображения при помощи электрического поля.Особенности движения электрона в электрическом поле:1.
Траектория частиц зависит от отношения их заряда к массе.2. т.к.d 2r< 0 , траектория частиц всегда обращена вогнутостью к оси, что означает, магнитное поле неdz 2может образовывать рассеивающих линз.3. В правую часть уравнения входит Н2(z), следовательно, любое аксиально симметричное магнитное полеявляется собирающей линзой. Фокусирующее действие магнитного поля проявляется при любом егонаправлении.4. Для фокусировки необходимо, чтобы электроны обладали начальной энергией, определяемойпотенциалом U.Из законов геометрического и электрического подобия ⇒ при изменении потенциала в к раз для сохраненияпостоянства траектории частиц напряженность должна изменяться в к раз. Магнитные электронные линзыреализуются с помощью длинных и коротких магнитных катушек.
Длинная линза (соленоидальная) образуетсяпостоянным магнитным полем, воздействующий на электрон по всей его траектории. Если Н = const, U = const повсей области распространения пучка, то траектории параксиальных электронов с силовыми линиями магнитногополя, а смежные «скручиваются» на них образуя ряд узлов и пучностей.к+UA+BCαddZ =aZ =bZ =cРис.
14.7. Формирование электронного луча в длинной магнитной линзе.2πm- не зависит от скорости За это время электрон перемещается наВремя одного оборота t =eH2πmvрасстояние d ≈(для параксиальных электронов cos α ≈ 1). Пучок похож на веретенообразнуюeHфигуру, пучок, выйдя из точки А в плоскость Z = a c расходимости 2 α , соберется на расстоянии d вmvточку В в плоскости Z = b.
На расстоянии d / 2 поперечное сечение пучка имеет радиус r =sin α .eHПри Z = с поток электронов вновь сфокусируется в точке. Данные магнитные линзы применяются, когдаосуществляется перенос изображения с масштабом 1:1.Короткая магнитная линза образуетсяаксиально-симметричным магнитнымполем, которое создается короткойкатушкой, обтекаемой током.vvZЕсть продольная, НZ, и радиальная Нrсоставляющие магнитного поляHrHZHZKРис.
14.8. Фокусирующее действие на электронный пучок короткой магнитной линзыdH zДля параксиальных электронов H z = −α rdzПод действием Нr и аксиальной скорости электронов Vz электронов испытывает действие силыперпендикулярной плоскости чертежа, что приводит к появлению тангенциальной составляющей скоростиперпендикулярной Hz. Сила, перпендикулярная Hz и тангенциальной составляющей вызывает отклонениеэлектрона к оси и его фокусировку.Лекция 19. Физические процессы в газоразрядных приборахФизические основы работы газоразрядных приборов с тлеющим и дуговым разрядом. Приборы различногоназначения – стабилитрон, тиратрон. Газоразрядные индикаторные панели, их характеристики, областиприменения.Газоразрядными называют электровакуумные приборы, в которых электрические характеристикиопределяются, в основном, ионизацией введенного газа или пара.
Давление в этих приборах обычно меньшеатмосферного.В электрическом разряде непрерывно проходят процессы возбуждения и ионизации атомов имолекул электронами с образованием возбужденных частиц, положительных и отрицательных ионов.Непрерывно проходят процессы рекомбинации заряженных частиц противоположных знаков.Элементарные процессы при разряде в газе Это столкновения или взаимодействия нейтральных частицгаза, столкновения возбужденных молекул и атомов, положительных и отрицательных ионов, и свободныхэлектронов между собой, а также с такими фотонами (световыми квантами), испускаемыми возвращающимися внормальное состояние возбужденными атомами, или с фотонами, поступающими в газоразрядный промежутокизвне. К элементарным процессам на поверхности электродов относятся различные виды электронной эмиссии. Кпроцессам в объеме газа относятся упругие и неупругие соударения различных элементарных частиц.
Упругие инеупругие соударения (неупругие соударения первого раза – это возбуждение и ионизация частиц, и второго рода– возвращение нормальное состояние и рекомбинация).Характерный спектр излучения (Ne – красный, Не – желтоватый, Нg – зеленовато-голубой, Аg – голубой)Процесс ионизации газа электронами. Каждый газ характеризуется своим потенциалом ионизации (Ui),если энергия электрона ε>еUi, то имеется вероятность ионизации и развития разряда.После прекращения разряда происходит деионизация газа n=nо exp(−tτ) , τ = 10 −4 − 10 −5 с.
– постояннаявремени деионизации, n и n0 – концентрации заряженных частиц в момент времени t и t=0.Схема газоразрядного прибора выполненного в виде спаянной стеклянной трубки с холоднымиэлектронами, наполненной газом до давления значительно меньшегоатмосферного.Рис.1 Конструкция газоразрядного устройства и формирование электрического разряда.Газ является идеальным диэлектриком, без внешних воздействий электропроводность газа чрезвычайномала и электрический разряд не происходит.При воздействии внешних факторов (облучения светом, радиоактивных или космических излучений,ультрафиолетовых лучей, нагрева и т.д.) в газе появляются заряженные частицы, и газ становится проводящим.Рис.2 Распределение потенциалаэлектрическогополя в газоразрядном приборе.Время развития разряда 10-7…10-5с.
Энергия электронов,обеспечивающих генерацию, определяется не разностьюпотенциалов на расстоянии d, а на длине свободного пробегаэлектронов. При малом напряжении и большом давлении Рэлектроны не могут набрать энергии на длине свободного пробегаε>еUi (для ионизации надо либо уменьшить давление Р, либо увеличивать разность потенциалов Ua=Ea).Существует определенное соотношение между давлением газа, расстоянием между электронами и приложеннымнапряжением.Разряд поддерживается ионно-электронной эмиссией с катода.[Развитие разряда сводится к появлению электронных лавин в газе в процессе ионизации.Ионы перемещаются в поле разряда сравнительно медленно. Между электронами появляетсядополнительный потенциал, изменяется распределение потенциала, образуется область катодного паденияпотенциала ∆Uк]Самостоятельные и несамостоятельные разрядыРазряд, для поддержания которого достаточно лишь разности потенциалов между электродами, которыйне требует никакого внешнего воздействия, и в котором ионизация происходит за счет внутренних процессовназываются самостоятельными.Несамостоятельный разряд – для поддержания которого требуется кроме напряжения на электродахнепрерывное воздействие внешнего фактора (ионизатора) – подогрев катода, облучение его светом и т.п.Уравнение самостоятельного разряда δ (е αd − 1) = 1где α-коэффициент объёмной ионизации; (α показывает, сколько актов ионизации совершает электрон)d-расстояние между электродами;δ- коэффициент ионной эмиссии электронов на катоде.γ =neniγ- коэффициент вторичной эмиссии.Переход от несамостоятельного разряда к самостоятельному обычно сопровождается резким увеличениемсилы тока и внезапным появлением свечения газа.Рис.3 Кривые Пашена для газового разряда.При разработке газоразрядных приборовиспользуют кривые Пашена, характеризующиезависимость напряжения возникновения разряда Uз отпроизведения давления газа Р и расстояния междуэлектродами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
