Ускоряющие напряжения

При ускоряющем напряжении 20 /се и токе 0,12 а, удельная мощность на изделии достигает 5 квт!ммг.

1.8. При каком ускоряющем напряжении масса электрона увеличится в конце пробега на 15%?

Уравнение (9-3) является основным уравнением масс-спектрометра. Из этого уравнения следует, что при фиксированном ускоряющем напряжении и магнитном поле ионы разных масс будут двигаться по различным траекториям, т. е. в магнитном поле будет происходить разделение ионов по массам. Таким образом, входной величиной преобразователя масс-спектрометра является массовый номер, т. с. молекулярный или атомный вес ионов, а выходной величиной — отклонение ионов по разным траекториям.

При изменении либо величины магнитного поля (при постоянном ускоряющем напряжении), либо величины напряжения (при постоянном магнитном поле) на коллектор ионов поочередно направляются ионные пучки всех масс, принадлежащих исследуемому образцу. Ионные токи этих пучков, измеренные после соответствующего усиления, являются критерием содержания компонент в образце. Таким образом, преобразователь масс-спектрометра одновременно с разделением масс обеспечивает и второе преобразование, входной величиной которого является относительное содержание в исследуемом веществе

(зависимость мощности потерь пучка от давления и рода газа при токе пучка 2 а и ускоряющем напряжении 17—20 кв).

Электронно-лучевые индикаторы. Поскольку ЭЛП рассмотрены ранее в гл. 11, то здесь отметим лишь некоторые их особенности как средств отображения информации (СОИ). Основными достоинствами ЭЛП как индикаторов являются следующие: высокая светоотдача, хорошая передача цвета и полутонов, простота управления (адресации), широкая полоса пропускания, высокое быстродействие, хорошие разрешающая способность и контраст, стабильность изображения и т. д. В настоящее время ЭЛП с диагональю экрана 51 см позволяют отображать до 6 тыс. знаков при ускоряющем напряжении около 15 кВ, яркости

Схема включения цветных кинескопов 40ЛК2Ц, 59ЛКЗЦ и 53ЛК4Ц приведена на 3-72. При ускоряющем напряжении 25 кВ для удовлетворительной фокусировки напряжение на фокусирующем электроде составляет 3—6 кВ,

Прожектор с электростатической фокусировкой при сравнительно небольшом токе луча и ускоряющем напряжении не меньше 1 кв обеспечивает получение пятна на экране диаметром (на уровне 0,4) 0,2—0,3 мм, что обычно достаточно для обеспечения необходимой разрешающей способности. В то же время электростатический прожектор очень экономичен в эксплуатации; кроме того, он сохраняет фокусировку луча на экране при колебаниях напряжения источника питания (при подключении всех электродов прожектора через делитель к одному источнику).

Приведенные соображения показывают, что прожектор кинескопа должен создавать луч с током в несколько сот микроампер при ускоряющем напряжении не менее 10 кв. При этом для обеспечения нужной разрешающей способности диаметр пятна (на уровне 0,4) должен быть не больше 0,2—0,3 мм. у кинескопов с диагональю экрана до 35 см и может достигать 0,5 мм у кинескопов с экраном более 50 см. Слишком малый диаметр пятна (в несколько раз меньший расстояния между строками) даже нежелателен, так как четкость изображения, определяемая количеством элементов разложения (числом строк), при этом не увеличивается, а строчная структура изображения становится более заметной. С точки зрения художественного восприятия изображения допустимо небольшое перекрытие строк.

Под углом к оси вогнутого зеркала расположен электронный прожектор 6, формирующий электронный луч с током около 10 мка при ускоряющем напряжении 15—20 кв. Диаметр луча у поверхности зеркала около 50 мкм. При помощи магнитной отклоняющей системы луч развертывается, образуя на поверхности светомодулирующей среды телевизионный растр. В зависимости от величины сигнала, модулирующего электронный луч, на поверхность светомодулирующей пленки приносится больший или меньший электрический заряд. Заряд, накапливающийся на пленке, деформирует ее; чем больше принесенный электронным лучом заряд, тем глубже деформация.

В кинескопе с теневой маской имеются три одинаковых прожектора, создающие три электронных луча с током в несколько десятков микроампер при ускоряющем напряжении до 25 кв. Так как оси прожекторов не совпадают с осью трубки, магнитная фокусировка при помощи катушки, надеваемой на горловину трубки, не может быть применена. Поэтому в кинескопах с тремя прожекторами используется электростатическая фокусировка.

о — 3 ч- 4 обладают кислородио-цезиевые и сурьмяно-цезиевые диноды. Ускоряющие напряжения подаются на диноды через делитель напряжения, причем разность потенциалов между соседними динодами должна быть порядка 100 н- 150 б. Выходной ток фотоэлектронного умножителя, имеющего п динодов, увеличивается в о" раз. Это значит, что при п = 10 и о = 3 фототек увеличивается в З10 раз, т. е. в 59 049 раз. Конструктивно такой фотоэлектронный умножитель выполняется в стеклянном баллоне ( 4.3, б\ в котором диноды в виде ковшей располагают так, чтобы их электрические поля обеспечивали почти полный переход электронов от одного динода к другому. Вблизи катода устанавливается сетка, которая выравнивает распределение электрического поля у катода. Анод А выполняется в виде металлической сетки на проволочной рамке.

В электронном пучке электроны отталкиваются друг от друга и пучок расширяется. Поэтому если необходимо получить острый, сконцентрированный пучок, то ускоряющее напряжение должно быть весьма высоким, а на пути пучка следует применять магнитную фокусировку, сжимая его магнитным полем. Практически при широком несфокусированном пучке (установки с кольцевым катодом и радиальными пушками) ускоряющие напряжения составляют 5—15 кВ, а при сфокусированном луче (установки с аксиальными пушками)— 30—40 кВ; при работе с остро сфокусированным лучом (сварочные установки) ускоряющие напряжения равны 70—100 кВ.

Так как мощность этого излучения пропорциональна квадрату ускоряющего напряжения, для электронных печей не рекомендуется применять ускоряющие напряжения свыше 30—40 кв. Такие напряжения вместе с тем достаточны для того, чтобы обеспечить прохождение электронного пучка в рабочей •камере печи без существенных потерь при взаимодействии электронов пучка с атомами остаточных газов, заполняющих камеру.

Отклонение по горизонтали осуществляется с помощью обычных отклоняющих пластин. Генераторы развертки в скоростных осциллографах обеспечивают высокую скорость при прямом ходе луча. Для достижения высокой скорости ток заряда должен быть весьма большим (единицы ампер). Амплитуда напряжения развертки должна быть также большой (сотни вольт), поскольку в трубках используются высокие ускоряющие напряжения. Время обратного хода должно быть небольшим, чтобы не уменьшать частоты развертки, а следовательно, и частоту следования исследуемых импульсов.

(первого) ускоряющего электрода с потенциалом 200— 600 В позволяет иметь относительно небольшие отрицательные запирающие напряжения. Ускоряющие напряжения на втором аноде в кинескопах достигают значений 15— 20 кВ, что наряду с использованием алюминированных экранов позволяет получать высокие яркости изображений. Наличие алюминиевой пленки надежно предохраняет люминофор от бомбардировки отрицательными ионами, образующимися внутри трубки.

Если ускоряющее напряжение U невелико, так что скорость электрона ve много меньше скорости света с, то ур-ние (1.17) упрощается и совпадает с ур-ни-«м (1.11). При расчетах электронных приборов можно пользоваться ур-нием (1.11), если ускоряющие напряжения не превышают нескольких десятков киловольт. При напряжениях порядка сотни киловольт и больше расчет по (1.11) может привести к большим ошибкам и неправильным результатам В этом случае надо обязательно пользоваться ур-нием (1.17).

необходима наибольшая скорость электронов, что требует высокого ускоряющего напряжения. Для взаимодействия электронного потока с высшими гармониками замедляющей системы скорость электронов должна быть меньше и соответственно меньше будут ускоряющие напряжения. Однако взаимодействие с высшими пространственными гармониками для систем 4.1а,б,г,д получается неэффективным, поскольку они имеют малое п . , _ Л сопротивление связи. Поэтому в при-

Поскольку радиус кружка рассеяния при хроматических аберрациях определяется отношением u/U, этот вид ошибок изображения оказывается существенным при фокусировке медленных (ускоренных небольшой разностью потенциалов) электронов. Точно так же хроматическая аберрация приводит к заметному ухудшению четкости изображения при использовании электронных зеркал, так как в области отражения потенциал пространства близок к нулю и отношение ujU может стать весьма большим. В большинстве электроннолучевых приборов используются ускоряющие напряжения больше 1 кв. При этом хроматическая аберрация имеет относительно меньшее значение, поскольку величина u/U в случае применения оксидного катода с температурой 1000° К (еи«0,17 эв) оказывается меньше 10~3.

В гл. 1 мы изучали движение электронов в электрических и магнитных полях, предполагая, что электрическое поле однозначно определяется формой, расположением и потенциалами электродов, а магнитное поле — размерами и формой магнитных катушек, а также величиной тока, обтекающего эти катушки, или расположением постоянных магнитов с известной намагничивающей силой. Иными словами, рассматривая фокусировку электронных пучков, различные типы электронных линз, мы не учитывали электрические и магнитные поля, создаваемые самим электронным пучком. Игнорирование этих полей оправданно лишь при определенных ограничениях, накладываемых на величину тока пучка и ускоряющее напряжение. Очевидно, чем больше плотность тока пучка, тем больше плотность пространственного заряда электронов, тем сильнее скажутся на характеристиках движения электронов собственные^ поля, создаваемые движущимися электронами. С другой стороны, чем больше ускоряющие напряжения, тем больше энергия электронов и тем меньше скажутся на характеристиках движения собственные поля электронного пучка.

При решении конкретных задач вводятся некоторые дополнительные предположения: например, иногда можно допустить, что плотность тока одинакова во всех точках какого-либо поперечного сечения пучка. Поскольку при формировании интенсивных пучков обычно используются достаточно большие ускоряющие напряжения, оказывается возможным пренебречь начальными Рис- 2Л- РасшиРение «"-

формировании интенсивных пучков часто приходится использовать достаточно высокие (до десятков киловольт) ускоряющие напряжения, при выборе конфигурации и расположения электродов пушки, кроме основного требования — получения необходимого фокусирующего поля — следует учитывать электрическую прочность системы. Во многих практически используемых пушках осуществляется сжатие (компрессия) электронного потока с целью уменьшить при заданном токе пучка плотность тока катода (токовую нагрузку катода), так как, во-первых, удельная эмиссия реального катода принципиально ограничена и, во-вторых, для данного катода срок службы будет больше при меньшей токовой нагрузке. Поэтому одним из требований, предъявляемых к пушкам, является обеспечение необходимой величины компрессии. И, наконец, в ряде случаев в пушке должна быть предусмотрена возможность управления током пучка.