«Электронная пушка»

устройство для получения потоков (пучков) электронов в объёме, из которого удалён воздух (в вакууме). Электроны в Э. п. вылетают из катода и ускоряются электрическим полем (рис. 1). Испускание электронов из катода происходит главным образом в процессах термоэлектронной эмиссии (См. Термоэлектронная эмиссия), эмиссии из плазмы (См. Плазма), автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия) и фотоэлектронной эмиссии (См. Фотоэлектронная эмиссия), формирование заданного распределения электронного пучка на выходе из Э. п. осуществляется подбором конфигурации и величины электрического и магнитного полей и является предметом электронной оптики (см. Электронная и ионная оптика). Термин «Э. п.» применяют как к устройствам для формирования высокоинтенсивных электронных пучков (сильноточные Э. п.), так и к более простым совокупностям электродов для получения пучков малой интенсивности (используемых в Клистронах, Магнетронах, электроннолучевых приборах (См. Электроннолучевые приборы)); последние часто называются электронными прожекторами. Конструкции и параметры слаботочных Э. п. весьма разнообразны. Схема одной из них приведена нарис. 2. Э. п. находят широкое применение в технике и научных исследованиях, в частности в телевизионных системах, электронных микроскопах, электроннооптических преобразователях, аппаратах для плавки и сварки металлов, возбуждения газовых лазеров (См. Газовый лазер) и т. д. Токи электронных пучков в слаботочных Э. п. могут иметь значения в пределах от десятков мка до десятков а, а энергии электронов доходить до сотен кэв.

В сильноточной Э. п., являющейся двухэлектродным прибором (диодом), генерируются электронные пучки с существенно большими токами — до 10⁴—10⁷а, энергией ускоренных электронов до 10—20 Мэв и мощностью ≤ 10¹³ вт. Обычно в сильноточной Э. п. при плотностях тока ≥ 1 ка/см² используются холодные катоды со «взрывной эмиссией». Взрывная эмиссия возникает при нагреве и взрыве микроострий на поверхности катода током автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия).Ионизация паров приводит к формированию у поверхности катода плотной плазмы и увеличению средней плотности тока эмиссии в 10³—10⁴ раз. Прикатодная плазма расширяется к аноду со скоростью v = (2—3)․10⁶ см/сек и замыкает состоящий из катода и анода диод за время d/v(d — расстояние катод — анод), что ограничивает длительность тока пучка через диод временами Электронная пушка 10^-8 — 10^-6 сек.

При малых токах и отсутствии разреженной плазмы между катодом и анодом движение электронов в сильноточной Э. п. с учётом релятивистских поправок подобно движению в слаботочной Э. п. Отличительная особенность Э. п. в режимах с большими токами состоит в сильном влиянии магнитного поля пучка на траектории электронов. Как показывает расчёт, при токе диода (ка)(рис. 3, —полная энергия электронов у анода, mc2 — энергия покоя; см. Относительности теория) собственное магнитное поле потока электронов заворачивает электроны к оси этого потока и сжимает поток к центру анода. Это сжатие пучка у анода приводит к экранировке центральной области катода пространственным зарядом (См. Пространственный заряд) пучка, вследствие чего электроны испускаются главным образом кромкой катода, что хорошо видно на рис. 3. Эффект сжатия наиболее ярко проявляется, если пространств, заряд и его электрическое поле частично компенсируются ионами плазмы, заполняющей приосевую область диода или покрывающей поверхность анода. Плазма в диоде создаётся либо с помощью внешних источников, либо в результате нагрева анода электронным пучком. При этом на аноде плотность тока сфокусированного пучка достигает 10⁶—10⁸а/см², а плотность потока энергии ≤ 10¹³ вт/см².Представление о пучке в этом случае условно, т. к. поперечная скорость электронов сравнима с продольной.

Если на аноде есть слой плотной плазмы, то ионы ускоряются электрическим полем к катоду, а ток в диоде переносится и электронами, и ионами. Теория и расчёт, подтверждаемые экспериментами, предсказывают, что в результате взаимодействия магнитного поля с электронами их ток с увеличением R/d (в отличие от ионного) перестаёт нарастать. Это открывает возможность получения в сильноточных Э. п. ионных пучков с током ≥ 10⁶а. Эффект подавления электронных токов на периферии диода магнитными полями, называется магнитной изоляцией, используется в вакуумных передающих линиях, соединяющих источник питания с диодом Э. п. и выдерживающих без пробоя Напряжённость электрического поля ≤ 4․10⁶ в/см.

Сильноточные Э. п. используются для нагрева плазмы, коллективного ускорения заряженных частиц, получения тормозного излучения (См. Тормозное излучение) и потоков нейтронов, генерации СВЧ-колебаний и лазерного излучения, в исследованиях по физике твёрдого тела.

Лит.: Алямовский И. В., Электронные пучки и электронные пушки, М., 1966; Месяц Г. А., Генерирование мощных наносекундных импульсов, М., 1974; Смирнов В. П., Получение сильноточных пучков электронов, «Приборы и техника эксперимента», 1977, в. 2.

В. П. Смирнов.

Рис. 1. Схема электронной пушки: 1 — катод; 2 — модулятор; 3 — первый анод; 4 — второй анод; е — траектории электронов.

Рис. 2. Структурная схема осесимметричной электронной пушки, используемой в клистронах (показана в разрезе).

Рис. 3. Схема сильноточного диода: 1 — катод; 2 — слой катодной плазмы; 3 — типичная траектория электрона в диоде, имеющая спиралеобразную форму; 4 — типичная траектория иона в диоде; 5 — слой анодной плазмы; 6 — анод.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА (электронный прожектор) - служит для создания направленного потока электронов (электронного луча или пучка лучей) требуемой формы и интенсивности. Состоит из источника электронов (катода), модулятора, изменяющего интенсивность луча, и устройств его фокусировки. Используют в клистронах, электронно-оптических преобразователях, газовых лазерах, электронных микроскопах, установках для плавки и сварки металлов и т. д.

cathode-ray gun, electron gun

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА

вакуумное устройство (обычно диод) для получения пучков эл-нов. Эл-ны в Э. п. вылетают из катода И ускоряются электрич. полем (рис. 1). Испускание эл-нов из катода происходит

Рис. 1. Схема электронной пушки: 1 — катод; 2 — модулятор; 3 — первый анод; 4 — второй анод; е — траектории эл-нов.

гл. обр. в процессах термоэлектронной эмиссии, эмиссии из плазмы, автоэлектронной эмиссии. Формирование заданного распределения электронного пучка на выходе из Э. п. осуществляется подбором конфигурации и величины электрических и магнитных полей и явл. предметом электронной оптики (см. ЭЛЕКТРОННАЯ И ИОННАЯ ОПТИКА). Термин «Э. п.» чаще применяют к устройствам для формирования высокоинтенсивных электронных пучков (сильноточные Э. п.); слаботочные Э. п., представляющие собой более простые совокупности электродов и используемые в клистронах, электронно-луче вых приборах и т. д., обычно наз. электронными прожекторами (рис. 2). Токи электронных пучков в слаботочных Э. п. могут иметь значения в пределах от десятков мкА до десятков А, а энергия зл-нов — доходить до сотен кэВ.

Рис. 2. Структурная схема осесимметричной электронной пушки, используемой в клистронах (показана в разрезе).

В сильноточной Э. п. создаются электронные пучки с существенно большими токами — до 104—107 А, энергией ускоренных эл-нов — до 10—20 МэВ и мощностью <-1013 Вт. Обычно в сильноточной Э. п. при плотностях тока?1 кА/см2 используются холодные катоды со взрывной электронной эмиссией. Образовавшаяся при взрыве микроострий катода прикатодная плотная плазма расширяется к аноду со скоростью v= (2—3)Х106 см/с и замыкает диод за время d/v (d — расстояние катод — анод), что ограничивает длительность тока пучка через диод временами =10-8—10-6 с.

Отличит. особенность Э. п. в режимах с большими токами состоит в сильном влиянии магн. поля пучка на траектории эл-нов. Как показывает расчёт, при токе диода I?8,5(?R/mc2d) (кА) (R — радиус катода,? — полная энергия эл-нов у анода, mc2 — их энергия покоя) собств. магн. поле пучка эл-нов заворачивает эл-ны к оси этого пучка и увлекает его к центру анода (рис. 3). Такое «сжатие» пучка у анода приводит к экранированию центр. области катода пространственным зарядом пучка, вследствие чего эл-ны испускаются гл. обр. кромкой катода. Эффект «сжатия» наиболее ярко проявляется, если пространств. заряд и его электрич. поле частично компенсируются ионами плазмы, заполняющей приосевую область диода или покрывающей поверхность анода.

Рис. 3. Схема сильноточного диода: 1 — катод; 2 — слой катодной плазмы; 3 — типичная траектория электрона в диоде, имеющая спиралеобразную форму; 4 — типичная траектория иона в диоде; 5 — слой анодной плазмы; 6 — анод.

Плазма в диоде создаётся либо с помощью внеш. источников, либо в результате нагрева анода электронным пучком. При этом на аноде плотность тока сфокусированного пучка достигает 106—108 А/см2, а плотность потока энергии —?1013 Вт/см2. Представление о пучке в этом случае условно, т. к. поперечная скорость эл-нов сравнима с продольной.

Если в пространстве у анода есть слой плотной плазмы, то ионы ускоряются электрич. полем к катоду, а ток в диоде переносится и эл-нами, и ионами. Теория и расчёт, подтверждаемые экспериментами, предсказывают, что в результате вз-ствия магн. поля с эл-нами их ток с увеличением R/d перестаёт нарастать (в отличие от ионного). Токи ионных пучков в сильноточных Э. п. достигают?106A при эффективности > 70%. Эффект подавления электронных токов на периферии диода магн. полями, наз. магнитной изоляцией, используется в вакуумных передающих линиях, соединяющих источник питания с диодом Э. п. и выдерживающих без пробоя напряжённость электрич. поля?107 В/см.

Э. п. находят широкое применение в технике и науч. исследованиях, в частности в телевиз. системах, электронных микроскопах, электронно-оптических преобразователях, используются для плавки и сварки металлов и т. д. Сильноточные Э. п. используются для нагрева плазмы, коллективного ускорения заряж. ч-ц, получения тормозного излучения, ондуляторного излучения и потоков нейтронов, генерации СВЧ-колебаний и лазерного излучения, в исследованиях по физике тв. тела.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА, устройство в составе КАТОДНО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ, например, телевизионного приемника либо осциллографа, которое излучает электроны. Они фокусируются в луч, сканирующий флуоресцентный экран, и тем самым, создается изображение.

(электронный прожектор), устройство для создания направленного потока электронов; применяется в телевизионных трубках, рентгеновской аппаратуре, электронных микроскопах. В телевизионном приемнике электронная пушка используется для развертки изображения по экрану кинескопа.

См. также ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ И ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ.

ЛИТЕРАТУРА

Основы расчета и конструирования электронных пушек. Л., 1975 Симонов К.Г. Электронные отпаянные пушки. М., 1985

электро́нная пу́шка

(электронный прожектор), служит для создания направленного потока электронов (электронного луча или пучка лучей) требуемой формы и интенсивности. Состоит из источника электронов (катода), модулятора, изменяющего интенсивность луча, и устройств его фокусировки. Используют в клистронах, электронно-оптических преобразователях, газовых лазерах, электронных микроскопах, установках для плавки и сварки металлов, в телевизионной аппаратуре и др.

* * *

ЭЛЕКТРО́ННАЯ ПУ́ШКА (электронный прожектор), служит для создания направленного потока электронов (электронного луча или пучка лучей) требуемой формы и интенсивности. Состоит из источника электронов (катода), модулятора, изменяющего интенсивность луча, и устройств его фокусировки. Используют в клистронах, электронно-оптических преобразователях, газовых лазерах, электронных микроскопах, установках для плавки и сварки металлов и т. д.

устройство для формирования электронного пучка (потока) требуемой формы и интенсивности. Содержит источник электронов (катод), ускоряющий электрод (анод), a также др. электроды, создающие необходимое распределение электрич. поля. Один из осн. узлов электровакуумных приборов, электронных микроскопов и т. д. Э. п. для формирования не интенсивного пучка (напр., в электронно-лучевые приборах) обычно комбинируют с электродамп, образующими фокусирующую электронную линзу, и называют электронным прожектором. Для формирования интенсивных потоков (гл. обр. в электровакуумных СВЧ приборах) наибольшее распространение получили Э. п. со сходящимся потоком, плотность тока к-рого в миним. сечении (кроссовере) в неск. десятков раз выше плотности тока эмиссии катода. Применяются также Э. п., формирующие осесимметричные, ленточные, трубчатые и др. пучки.

electron injector

cannone elettronico [ad elettroni], proiettore m elettronico

електро́нна гарма́та

електро́нна гарма́та

(электронный прожектор), служит для создания направленного потока электронов (электронного луча или пучка лучей) требуемой формы и интенсивности. Состоит из источника электронов (катода), модулятора, изменяющего интенсивность луча, и устройств его фокусировки. Используют в клистронах, элсктронно-оптич. преобразователях, газ. лазерах, электронных микроскопах, установках для плавки и сварки металлов, в телевизионной аппаратуре и др.

Схема электронной пушки: 1 - катод; 2 - модулятор; 3 - первый анод; 4 - второй анод; е -траектории электронов.