Траектории электронов

1.34. Электрон с начальной энергией 1000 эВ входит в поперечное магнитное поле с индукцией B=1Q-2 Тл. Определить: а) радиус кривизны траектории электрона; б) какой будет траектория электрона, если угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции будет составлять 5°?

1.39. Электрон с начальной скоростью 2-Ю7 м/с влетает в точку О под углом а=45° к силовым линиям магнитного поля ( 1.13). Вектор скорости лежит в плоскости XOY. При каком наименьшем, значении индукции В электрон попадает в точку А, находящуюся на расстоянии L=15 см от точки 0? Определить время, необходимое для этого. Нарисовать проекции траектории электрона на плоскости XOY, XOZ, YOZ.

е = со^=1,23-108-2,4-10-8=2,95 рад=169°. Радиус кривизны траектории электрона

1.47. Магнитное поле с индукцией В и электрическое поле с напряженностью Е направлены под углом 90° друг к другу. Определить вид траектории электрона, который начинает движение из начала координат 0.

траектории 'электрона^

и далее движется к экрану по касательной к его криволинейной траектории. Отклонение электрона за время движения от пластин до экрана равно z2. Суммарное отклонение электрона от оси трубки равно: z = zx + z2. Величина 2Х легко определяется из уравнения параболической траектории электрона (7-11):

Отклонение z2 равно: z2 = /2 tg а. Но tg а = dz/dx характеризует наклон касательной к траектории электрона в точке его выхода из пластин:

к вектору скорости электрона, т. е. является центростремительным ускорением. Это ускорение можно выразить как v2o/r, где г — радиус кривизны траектории электрона. Таким образом,

Угол отклонения траектории электрона от первоначального направления определяется дифференцированием выражения (11.5) по х

траектории 'электрона^

и далее движется к экрану по касательной к его криволинейной траектории. Отклонение электрона за время движения от пластин до экрана равно z2. Суммарное отклонение электрона от оси трубки равно: z = zx + z2. Величина 2Х легко определяется из уравнения параболической траектории электрона (7-11):

9.2. На 9.1 изображено распределение потенциалов в электрической линзе, образованной двумя цилиндрами различного радиуса. На эквипотенциальных поверхностях указаны соответствующие им потенциалы. Требуется: а) изобразить силовые линии этого поля; б) построить примерные траектории электронов, выходящих из точки 0 под разными углами; определить, в какой примерно точке поля они фокусируются; в) нарисовать оптическую аналогию рассмотренной электрической линзы; г) объяснить, где будут фокусироваться электроны, если увеличивать разность потенциалов между цилиндрами.

Для повышения концентрации ионов в разрядном пространстве и увеличения скорости распыления применяют магнетронные распылительные системы, в которых перпендикулярно электрическому полю Е между катодом и анодом направлено постоянное магнитное поле В. Оно искривляет траектории электронов, вылетевших из катода вследствие ионной бомбардировки, стремясь возвратить их обратно на катод. Электроны, теряя энергию на ионизацию газа, движутся к аноду по сложным петлеобразным траекториям, подобным траекториям электронов в магнетронах СВЧ ( 2.14, где в — электрон, ф - ион, О — атом, выбитый из катода). Увеличение длины пути электрона приводит к образованию значительно большего числа ионов, чем при отсутствии магнитного поля, что повышает скорость распыления или (при той же скорости) позволяет снизить давление газа и загрязнение пленки. Кроме того, электроны достигают анода с малой скоростью, что снижает нагревание анода и, следовательно, предотвращает испарение осаждаемой пленки, устраняет возможность ее рекристаллизации и изменения химического состава.

При увеличении потенциала ывх управляющей сетки за счет роста анодного тока триода потенциал управляющего электрода (как и анода) понижается; в результате траектории электронов, движущихся от катода к экрану индикатора, отклоняются от управляющего электрода и нелюминесцирующий сектор на экране увеличивается (угол а растет). С уменьшением нвх траектории электронов приближаются к УЭ и угол а уменьшается ( 14.11,6).

У — ускоряющий электрод, 2 — траектории электронов, Л — анод, К, — катод

Как и в триоде, в многоэлектродных лампах различают два режима токораспределения. При анодных напряжениях, малых по сравнению с С7С2, траектории некоторых электронов, пролетающих экранирующую сетку под действием результирующего поля между этой сеткой и анодом, искривляются и электроны возвращаются от анода к экранирующей сетке. Это режим возврата электронов к экранирующей сетке. На конфигурацию поля в пространстве между экранирующей сеткой и анодом анодное напряжение в тетроде влияет непосредственно, а в пентоде его влияние несколько ослабляется из-за экранирующего действия редкой защитной сетки. Поэтому даже небольшое увеличение анодного напряжения в этом режиме существенно влияет на траектории электронов, пролетевших экранирующую сетку. При увеличении Ua все большая часть траекторий электронов спрямляется и наблюдаются резкий рост анодного тока и уменьшение тока /С2. Существенно увеличивается поэтому и коэффициент токораспределения.

С этой целью конструкцию и расположение сеток стараются сделать такими, чтобы обеспечить близкие к прямолинейным траектории электронов, движущихся к аноду. В лучевом тетроде эти требования удовлетворяются достаточно хорошо, так как траектории электронов искривляются лишь за счет влияния управляющей сетки; экранирующая сетка, шаг которой равен шагу управляющей сетки, влияет на траектории электронов незначительно.

Траектории, электронов

о — траектории электронов; б — картина электрического поля; в — оптический эквивалент электронных линз.

Траектории электронов в электростатических линзах Т8КИ6 же, как и в прожекторе с электростатической фокусировкой ( 7-6, а). Скрещение траекторий электронов служит объектом для магнитной линзы, образованной неоднородным' магнитным полем короткой катушки, надеваемой трубки.

Электроны, выходящие из катода с различно направленными начальными скоростями, под действием поля испытывают ускорение в осевом и радиальном направлениях, причем радиальное ускорение направлено к оси. Так как начальные скорости электронов малы, то их траектории круто искривляются к оси трубки и электронный пучок сжимается вблизи модулятора, после чего он вновь расходится. Область, соответствующая наименьшему диаметру электронного пучка, называется скрещением. В области скрещения пересекаются траектории электронов, выходящих из разных точек катода; траектории электронов, выходящих из одной точки, пересекаются значительно дальше — в плоскости изображения первой линзы. Размер изображения катода, как видно из рисунка, больше ширины электронного пучка в области скрещивания. Поэтому для уменьшения размера светового пятна на экран

проектируется не изображение катода, а скрещение. Следовательно, на экране пересекаются траектории электронов, прошедших через одну точку скрещения. В рассматриваемом прожекторе вторая линза образуется полем между первым си вторым анодами. Так как скорости электронов, приходящих на вторую линзу, велики, то для их фокусировки требуется достаточно большой перепад потенциала. Поэтому второй анод имеет потенциал, значительно больший потенциала первого анода. Кроме того, потенциал второго анода в большинстве электронно-лучевых трубок, за исключением трубок -с- дополнительным ускорением электронов, определяет энергию электронов, приходящих на экран.