Вакуумные диоды
ящую из хорошо откачанного стеклянного шара (рис. 6.1), в который
впаяны три металлических электрода: катод К в виде сферической чашечки,
анод А и антикатод АК. Электроны, вылетающие нормально к поверхности
катода, попадают в его центр кривизны С, лежащий на антикатоде,
изготовленном из тугоплавкого металла. Антикатод установлен под углом 45° к
катоду для наиболее удобного использования выходящих из него рентгеновских
лучей. Накапливание на антикатоде отрицательного электрического заряда
могло бы привести к прекращению работы трубки, поэтому он соединен с
анодом.
В современных рентгеновских трубках (рис. 6.2) роль катода выполняет
электронная пушка — вольфрамовая спираль, нагреваемая током и служащая
источником свободных электронов. Фокусировка электронного пучка
производится цилиндром Ц.. Антикатод трубки является одновременно анодом.
Такие трубки работают устойчивее, чем первая модель.
На рентгеновскую трубку любой конструкции подается напряжение в
несколько десятков киловольт.
Рентгеновские лучи широко используют в медицине, технике и научных
исследованиях. Приведем несколько примеров. При помощи рентгеновских лучей
можно получить на флуоресцирующем экране или на фотографической пленке
изображение не только костей, но и внутренних органов человека (например,
желудка). Облучение этими лучами применяют при лечении злокачественных
опухолей. С помощью рентгеновских лучей обнаруживают изъяны в литых
металлических изделиях — раковины или трещины становятся видимыми на
флуоресцирующем экране в виде светлых пятен на тени от изделия. Большую
роль играют рентгеновские лучи при изучении строения кристаллов.
7. Электронно-оптический преобразователь (ЭОП).
ЭОП – это вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования
невидимого глазом изображения объекта (в ИК, УФ и рентгеновских лучах) в
видимое либо для усиления яркости видимого изображения. В основе действия
ЭОП лежит преобразование оптического или рентгеновского изображения в
электронное с помощью фотокатода, а затем электронного изображения в
световое (видимое), получаемое на катодолюминесцентном экране. В ЭОП (рис.
7.1) изображение объекта А проецируется с помощью объектива О на фотокатод
Ф (при использовании рентгеновских лучей теневое изображение объекта
проецируется на фотокатод непосредственно). Излучение от объекта вызывает
фотоэлектронную эмиссию с поверхности фотокатода, причём величина эмиссии с
разных участков последнего изменяется в соответствии с распределением
яркости спроецированного на него изображения. Фотоэлектроны ускоряются
электрическим полем на участке между фотокатодом и экраном, фокусируются
электронной линзой (ФЭ — фокусирующий электрод) и бомбардируют экран Э.,
вызывая его люминесценцию. Интенсивность свечения отдельных точек экрана
зависит от плотности потока фотоэлектронов, вследствие чего на экране
возникает видимое изображение объекта. Различают ЭОП одно- и многокамерные
(каскадные); последние представляют собой последовательное соединение двух
или более однокамерных ЭОП.
В некоторых типах ЭОП изображение регистрируется матрицей из
электронночувствительных элементов (в количестве 10— 100), установленной
вместо люминесцентного экрана.
ЭОП применяются в ИК технике, спектроскопии, медицине, ядерной физике,
астрономии, телевидении, для преобразования УЗ изображения в видимое.
Современные многокамерные ЭОП позволяют регистрировать на фотоэмульсии
световые вспышки (сцинцилляции) от одного электрона, испускаемого входным
фотокатодом.
8. Электронный проектор.
Электронный проектор – это авто-электронный микроскоп, безлинзовый
электронно-оптический прибор для получения увеличенного в 105—106 раз
изображения поверхности твердого тела. Электронный проектор был изобретен в
1936 нем. физиком Э. Мюллером.
Основные части Э. п.: катод в виде проволочки с точечным эмиттером па
конце, радиус кривизны которого r~10-7—10-8 м; стеклянная сферическая или
конусообразная колба, дно которой покрыто слоем люминофора; анод в виде
проводящего слоя на стенках колбы или проволочного кольца, окружающего
катод. Из колбы откачивается воздух (остаточное давление ~10-9—10-11 мм рт.
ст.). Когда на анод подают положительное напряжение в несколько тыс. Вольт
относительно расположенного в центре колбы катода, напряжённость
электрического поля в непосредственной близости от точечного эмиттера
(острия) достигает 107—108 В/см. Это обеспечивает интенсивную авто-
электронную эмиссию. При обычной форме катода электроны эмитировались
преимущественно с мест локального увеличения напряжённости поля над
небольшими неровностями и выступами поверхности эмиттера. Применение
точечных эмиттеров, сглаженных поверхностной миграцией атомов металла при
повышенных температурах в хорошем вакууме, позволило получить устойчивые
токи.
Эмитированные электроны, ускоряясь в радиальных (относительно острия)
направлениях, бомбардируют экран, вызывая свечение люминофора, и создают
на экране увеличенное контрастное изображение поверхности катода,
отражающее её кристаллическую структуру. Контраст автоэлектронного
изображения определяется плотностью эмиссионного тока, которая зависит от
локальной работы выхода, изменяющейся в зависимости от
кристаллографического строения поверхности эмиттера и от величины поля у
поверхности эмиттера. Увеличение в Э. п. равно отношению R/br, где R —
расстояние катод — экран, b — константа, зависящая от геометрии трубки.
Электронные проекторы применяются для изучения автоэлектронной эмиссии
металлов и полупроводников, для определения работы выхода с разных граней
монокристалла и пр. Для наблюдения фазовых превращений, изучения адсорбции
атомов различных веществ на металлической или полупроводниковой поверхности
и т. д. Э. п. используют весьма ограниченно, т. к. намного большие
возможности в этих отношениях даёт применение ионного проектора.
9. Электронограф.
Электронограф - прибор для исследования атомного строения твердых тел
и газовых молекул методами электронографии. (Электронография – это
метод изучения структуры веществава, основанный на исследовании
рассеяния образцом ускоренных электронов. Применяется для изучения
атомной структуры кристаллов, аморфных тел и жидкостей, молекул газов и
паров). Электронограф — вакуумный прибор. В колонне, основном узле
электронографа, электроны, испускаемые раскалённой вольфрамовой нитью,
разгоняются высоким напряжением (от 30 кВ и выше — быстрые электроны и
до 1 кВ — медленные электроны). С помощью диафрагм и магнитнфх линз
формируется узкий электронный пучок, направляемый на исследуемый
образец, находящийся в специальной камере объектов и установленный на
специальном столике. Рассеянные электроны попадают в фотокамеру, и на
фотопластинке (или экране) создаётся дифракционное изображение
(электронограмма). Зависимость интенсивности рассеянных электронов
от угла рассеяния может измеряться с помощью электронных приборов.
Электронографы снабжают различными устройствами для нагревания,
охлаждения, испарения образца, его деформации и т. д.
Электронограф включает также систему вакуумирования и блок
электропитания, содержащий источники накала катода, высокого
напряжения, питания электромагнитных линз и различных устройств камеры
объектов. Питающее устройство обеспечивает изменение ускоряющего
потенциала по ступеням (напр., в О. «ЭР-100» 4 ступени: 25, 50, 75 и
100 кВ). Разрешающая способность Э. составляет тысячные доли А и
зависит от энергии электронов, сечения электронного пучка и расстояния
от образца до экрана, которое в современном электронографе может
изменяться в пределах 200— 600 мм. Управление современных
электронографов, как правило, автоматизировано.
| |  скачать работу |
Вакуумные диоды |
