Кіріспе

Электрондық тапанша (электронды эмитер деп те аталады) – кейбір вакуумдық құрылымдардағы электрлік компонент, ол нақты кинетикалық энергиясы бар, жіңішке, бағытталған электронды сәуле шығарады. Ең көп қолданылатыны – катодты сәулелі түтіктерде (КСТ), олар ескі теледидарларда, компьютерлік дисплейлерде және осциллографтарда, жалпақ панельді дисплейлер пайда болғанға дейін қолданылды. Электрондық тапаншалар сонымен қатар өрістік эмиссиялық дисплейлерде (ӨЭД) де қолданылады, олар өте кішкентай катодты сәулелі түтіктердің қатарынан жасалған жазық панельді дисплейлер болып табылады. Олар микротолқынды сызықтық сәулелі вакуумдық құрылымдарда, мысалы, клайстрондарда, индуктивті шығыс түтіктерінде, жүретін толқын түтіктерінде және гиротрондарда, сондай-ақ электрондық микроскоптар мен бөлшектер үдеткіштеріндегі ғылыми құралдарда қолданылады. Электрондық тапаншаларды электр өрісін жасау түрі (тұрақты ток немесе радиожиілік), эмиссия механизмі (термиондық, фотокатод, суық эмиссия, плазмалық көз), фокустеу (тек электростатикалық немесе магниттік өрістермен) немесе электродтар саны бойынша жіктеуге болады.

Дизайн

Бірқалыпты ток, электростатикалық термоэлектрондық электронды тапанша бірнеше бөліктен тұрады: ыстық катод, ол термоэлектрондық эмиссия арқылы электрон ағынын жасау үшін қыздырылады; электродтар, электрондар сәулесін шоғырландыру үшін (мысалы, Венельт цилиндрі) электр өрісін тудырады; және сәулені жылдамдатып, одан әрі шоғырландыратын бір немесе бірнеше анодтық электродтар. Катод пен анод арасындағы үлкен кернеу айырмасы электрондарды катодтан жылдамдатып жібереді. Электродтар арасында орналасқан қайтаратын сақина электрондарды анодтағы кішкентай нүктеге шоғырландырады, катод бетіндегі тартымдылық күшін азайту арқылы. Көбінесе анодтың осы кішкентай нүктесінде тесік болады, ол арқылы электрондар екінші анодқа, коллектор деп аталатын жерге жетуден бұрын, коллимцияланған сәуле түзеді. Бұл құрылым Einzel линзасына ұқсас. Радиожиілік электронды тапаншасы микротолқынды қуыстан – бір немесе көп жасушалы – және катодтан тұрады. Белгілі бір сәуле тогында кішірек сәуле шығаруын алу үшін фотокатод қолданылады. Фотокатодты радиожиілік электронды тапаншасы фотоинжектор деп аталады. Фотоинжекторлар рентгендік еркін электронды лазерлерде және кішкентай сәуле шығарушы үдеткіштер физикасы зертханаларында маңызды рөл атқарады.

Қолданбалар

Электронды қарулар көбінесе катодтық сәулелі түтіктерде қолданылады, олар жазық экранды дисплейлер пайда болғанға дейін компьютерлер мен теледидар мониторларында кеңінен қолданылған. Көптеген түсті катодтық сәулелі түтіктер үш электронды пушқадан тұрады, олардың әрқайсысы электрон ағынының әртүрлі түрін шығарады. Әрбір ағын көлеңкелік маска арқылы өтеді, онда электрондар қызыл, жасыл немесе көк түсті люминофорға түсіп, экрандағы түсті пиксельді жарықтандырады. Көрерменге көрінетін түс – осы үш негізгі түстің қосындысы болады. Электронды қару атомға электрондарды қосу немесе алу арқылы бөлшектерді иондау үшін де қолданылуы мүмкін. Бұл технология кейде массалық спектрометрияда буланған немесе газ тәрізді бөлшектерді иондау үшін электронды иондау деп аталатын процесте қолданылады. Күшті электронды пушқалар дәнекерлеу, металл қаптау, металл 3D принтерлері, металл ұнтағын өндіру және вакуумды пештер үшін пайдаланылады. Электронды қарулар медициналық қолданыста рентген сәулелерін шығару үшін линак (сызықтық үдеткіш) арқылы қолданылады; жоғары энергиялы электронды сәуле нысанаға тиіп, рентген сәулелерін тудырады. Электронды тапаншалар микротолқынды жиіліктегі жүретін толқындық түтік күшейткіштерінде де қолданылады.

Өлшеу және анықтау

Электрондық және иондық қарулардан шығатын сәулелерді анықтау және өлшеу үшін нанокуломметрді Фарадей тостағанымен бірге қолдануға болады. Электрондық қарудан электронды сәулелерді анықтаудың тағы бір жолы – электрондар тиген кезде жарқырайтын люминофорлық экранды пайдалану.