Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Электрод в электронной пушке некоторых термоэлектронных устройств Цилиндр Венелта (также известный как шапка Венелта, шапка сетки или просто Венелт) - это электрод в электронной пушке некоторых термоэлектронных устройств, используемый для фокусировки и управления пучком электронов. Он назван в честь Артура Рудольфа Бертольда Венелта, немецкого физика, который изобрел его в 1902 и 1903 годах. Цилиндры Венелта используются в электронных пушках катодных лучей и электронных микроскопах, а также в других приложениях, где требуется тонкий, хорошо сфокусированный электронный луч.
Electrode in the electron gun assembly of some thermionic devices
A Wehnelt cylinder (also known as Wehnelt cap, grid cap or simply Wehnelt) is an electrode in the electron gun assembly of some thermionic devices, used for focusing and control of the electron beam. It is named after Arthur Rudolph Berthold Wehnelt, a German physicist, who invented it during the years 1902 and 1903. Wehnelt cylinders are found in the electron guns of cathode ray tubes and electron microscopes, and in other applications where a thin, well focused electron beam is required.
Структура
Шапка Венелта имеет форму безверхового, полого цилиндра. Нижняя сторона цилиндра имеет отверстие (проходящее через отверстие), расположенное в центре, с диаметром, который обычно колеблется от 200 до 1200 мкм. Нижняя сторона цилиндра часто изготавливается из платиновой или танталовой фольги.
A Wehnelt cap has the shape of a topless, hollow cylinder. The bottom side of the cylinder has an aperture (through hole) located at its center, with a diameter that typically ranges from 200 to 1200 μm. The bottom face of the cylinder is often made from platinum or tantalum foil.
Операция
Венелт действует как контрольная сетка, а также служит конвергентной электростатической линзой. Электронный излучатель расположен непосредственно над апертурой Венелта, а анод расположен ниже Венелта. Анод смещается к высокому положительному напряжению (обычно от +1 кВ до +30 кВ) относительно излучателя, чтобы ускорить электроны из излучателя к аноду, создавая таким образом электронный луч, который проходит через отверстие Венелта. Венелт привязан к отрицательному напряжению (обычно от -200 до -300 В) относительно излучателя, который обычно представляет собой вольфрамовое волокно или горячий катод из гексаборида лантана (LaB6) с V-образным (или иным образом заостренным) концом. Это смещение напряжения создает отталкивающее электростатическое поле, которое подавляет эмиссию электронов из большинства областей катода. Конец излучателя расположен вблизи апертуры Венелта таким образом, что при применении соответствующего напряжения смещения к Венелту небольшая область конца имеет чистое электрическое поле (как из-за притяжения анода, так и из-за отталкивания Венелта), которое позволяет излучать только из этой области конца. Напряжение смещения Венелта определяет область излучения кончика, которая, в свою очередь, определяет как ток пучка, так и эффективный размер источника электронов пучка. По мере увеличения отрицательного напряжения наклона Wehnelt, излучающая область кончика (а вместе с ней диаметр луча и ток луча) будет уменьшаться, пока не станет настолько маленькой, что луч будет "зажат". При нормальной работе смещение обычно устанавливается немного более положительным, чем смещение сжатия, и определяется балансом между желаемым качеством луча и током луча. Уклонение Венелта контролирует фокусировку пучка, а также эффективный размер источника электронов, что необходимо для создания пучка электронов, который должен быть сфокусирован в очень маленьком месте (для сканирующей электронной микроскопии) или очень параллельный пучок (для дифракции). Хотя меньший источник может быть изображен в меньшем месте или более параллельном луче, одна очевидная компромисс - меньший общий ток луча.
A Wehnelt acts as a control grid and it also serves as a convergent electrostatic lens. An electron emitter is positioned directly above the Wehnelt aperture, and an anode is located below the Wehnelt. The anode is biased to a high positive voltage (typically +1 kV to +30 kV) relative to the emitter so as to accelerate electrons from the emitter towards the anode, thus creating an electron beam that passes through the Wehnelt aperture. The Wehnelt is biased to a negative voltage (typically −200V to −300V) relative to the emitter, which is usually a tungsten filament or Lanthanum hexaboride (LaB6) hot cathode with a V shaped (or otherwise pointed) tip. This bias voltage creates a repulsive electrostatic field that suppresses emission of electrons from most areas of the cathode. The emitter tip is positioned near the Wehnelt aperture so that, when appropriate bias voltage is applied to the Wehnelt, a small region of the tip has a net electric field (due to both anode attraction and Wehnelt repulsion) that allows emission from only that area of the tip. The Wehnelt bias voltage determines the tip's emission area, which in turn determines both the beam current and effective size of the beam's electron source. As the Wehnelt's negative bias voltage increases, the tip's emitting area (and along with it, the beam diameter and beam current) will decrease until it becomes so small that the beam is "pinched" off. In normal operation, the bias is typically set slightly more positive than the pinch bias, and determined by a balance between desired beam quality and beam current. The Wehnelt bias controls beam focusing as well as the effective size of the electron source, which is essential for creating an electron beam that is to be focussed into a very small spot (for scanning electron microscopy) or a very parallel beam (for diffraction). Although a smaller source can be imaged to a smaller spot, or a more parallel beam, one obvious trade off is a smaller total beam current.