Электроны устремляются

«эмиссию электронов. Выбитые при этом атомы осаждаются на подложку. Электроны ускоряются в темном катодном пространстве, вызывая ионизацию газа. Эффективность кгггодного распыления определяется коэффициентом распыления, который равен числу атомов, выбитых ударом одного иона. Обычно этот коэффициент равен 1...3.

циометра Ri. Этим потенциометром регулируется яркость светящейся точки на экране. Благодаря отрицательному потенциалу на сетке излучаемые катодом электроны концентрируются в пучок. Конструктивно сетка выполнена в виде металлического цилиндра с отверстием для пучка электронов. Далее расположены аноды Лц и Л2. На анод А2 подается высокое напряжение (порядка 0,5—5 кВ и выше), а на анод AI (фокусирующий анод) —часть этого напряжения (20—50%), регулируемого потенциометром R2. Аноды выполнены также в виде цилиндров, причем первый анод имеет две или три диафрагмы. Под действием электрического поля электроны ускоряются в направлении анодов и затем, пройдя отклоняющие пластины В ц Г, попадают на экран трубки Э. С внутренней стороны экрана нанесен специальный состав, который светится при бомбардировке электронами.

Помимо рассмотренных, имеются и другие виды ФЭУ, отличающиеся простотой конструкции, например ФЭУ канального типа. Умножение фотоэлектронов в них осуществляется в стеклянной трубке, внутренняя поверхность которой покрыта высоко-омным проводящим слоем с высоким коэффициентом вторичной эмиссии. На одном конце трубки расположен полупрозрачный фотокатод, эмиттирующий фотоэлектроны внутрь трубки под небольшим углом к ее оси. Фотоэлектроны попадают на проводящий слой, с которого выбивают поток вторичных электронов. К металлизированным торцам трубки, соединенным с проводящим слоем, подключено напряжение и протекает ток, вследствие чего внутри трубки создается продольное ускоряющее поле. Вторичные электроны ускоряются этим полем и попадают на противоположную стенку трубки, порождая новый, умноженный во много раз электронный поток, который попадает на анод, расположенный на другом конце трубки. При длине трубки до 5 см коэффициент умножения может достигать 10е.

Для получения более высоких' энергий заряженных частиц, в частности электронов, можно использовать линейные резонансные ускорители электронов с бегущей волной. Ускоряющей системой таких установок является цилиндрический диафрагмированный волновод, которым возбуждается бегущая электромагнитная волна типа ?oi с фазовой скоростью, равной скорости электронов, которые вводятся в волновод с помощью высоковольтной электронной пушки. Режим инжекции импульсный, а энергия инжекции составляет обычно 30—100 кэВ. Двигаясь вдоль волновода, электроны ускоряются продольной составляющей электрического поля бегущей волны и непрерывно наращивают энергию, перемещаясь вместе с волной. В конце волновода электроны выводятся нагружу через специальные окна. Подобные ускорители называют волноводными. На практике используются линейные ускорители с энергией 1,2 и 20 ГэВ.'При энергиях менее 10 ГэВ линейные ускорители являются более дорогими установками, чем циклические ускорители электронов.

Процесс ускорения электронов слагается из двух стадий. На первой стадии ускоритель работает как обычный бетатрон. В течение короткого интервала времени в начале цикла нарастания индукции магнитного поля происходит инжекция электронов в вакуумную камеру. Вовлеченные в процесс ускорения частицы разгоняются вихревым электрическим полем до энергии W^3 МэВ. Для обеспечения бетатронного условия служит специальный центральный сердечник (см. 6.7.). При энергии около 3 МэВ электроны достигают скорости света. Поэтому при дальнейшем увеличении энергии их скорость не меняется. К этому времени центральный сердечник насыщается и до начала нового цикла ускорения не влияет на движение частиц. Незадолго до этого момента включается генератор высокочастотных колебаний. На второй стадии электроны ускоряются высокочастотным электрическим полем, возбужденным в зазоре объемного резонатора. Для осуществления синхронного ускорения частоту электрического поля выбирают равной частоте обращения электронов. В конце цикла ускорения электроны сбрасываются на мишень или направляются в выводное устройство.

При облучении фотокатода светом первичные электроны, ускоряемые электрическим полем динода Дь выбивают из него вторичные электроны. Эти электроны ускоряются полем динода Д2 и выбивают из него новые вторичные электроны, и так до тех пор, пока вторичные электроны последнего динода не достигнут анода А. Анодный ток, проходя через Ra, выделяет на нем полезное напряжение.

Следовательно, напряженность поля зависит не только от UK и /, но также и от отношения jjj. Приведенные данные позволяют представить схематически ход процессов в катодной области. Ускоренные полем Ек положительные ионы попадают на катод. При ударе ионы отдают свою энергию катоду, нагревая его и создавая условия для выхода электронов. Освобожденные из катода электроны ускоряются полем в области катодного падения и могут произвести ионизацию атомов газа, пройдя путь, в среднем равный средней длине свободного пробега; при этом кинетическая энергия электрона должна быть равной работе ионизации, т.е.

плазмы электроны ускоряются, а по выходе из нее они тормозятся и изменяют направление своего движения на противоположное.

Энергия, повышающая температуру катода, может быть сообщена ему внешним подогревом (подогревные катоды) или бомбардирующими его положительными ионами. Именно последний случай имеет место в электрической дуге: нейтрализуясь на поверхности катода, положительные ионы отдают ему свою энергию и разогревают его. Вылетающие из катода электроны ускоряются электрическим полем и ионизируют частицы газа. Положительные ионы устремляются к катоду, а электроны уходят в плазму.

В диэлектриках свободными зарядами, которые перемещаются в электрическом поле и обусловливают электропроводность, могут быть ионы (положительные и отрицательные), молионы (в жидких диэлектриках), электроны и электронные вакансии (дырки), поля-роны. Такие свободные заряды образуются за счет нагрева диэлектрика, в результате которого происходит термическая диссоциация частиц, при воздействии на диэлектрик света или при его ионизирующем (радиационном) облучении. В сильных электрических полях возможна инжекция зарядов (электронов, дырок) в диэлектрик из металлических электродов; заряды (ионы) могут инжектироваться в диэлектрик, если электродами служат вода или другая жидкость — электролиты, в которых имеются свободные положительные или отрицательные ионы; наконец, в сильных электрических полях свободные заряды (ионы и электроны) образуются в дилектрике в результате ударной ионизации, когда свободные заряды, главным образом электроны, ускоряются в электрическом поле и приобретают энергию, которая достаточна, чтобы при соударении такого ускоренного электрона с молекулой или атомом вещества произошла их ионизация.

шени расположен другой электрод в виде сетки с более крупной структурой — коллектор. Электронный луч, ускоренный анодами трубки, проходя через отклоняющую систему, образует на мишени зарядный (потенциальный) рельеф за счет вторичных электронов, который сохраняется некоторое время. Этот процесс называют записью. Записанная информация может быть воспроизведена другим электронным потоком, который формируется узлом воспроизведения. Узел воспроизведения состоит из одного или нескольких термокатодов и электродов коллиматора. Он формирует равномерный несфокусированный электронный поток, нормальный к плоскости экрана. Участки мишени, облученные электронным потоком сфокусированных электронов, становятся прозрачными для электронов воспроизводящего потока. Прошедшие электроны ускоряются и засвечивают экран. Таким образом, в ЗЭЛТ используются два электронных потока. Один — эквивалентен электронному лучу обычных трубок, ускоряется очень высоким напряжением (в единицы киловольт), имеет высокую кинетическую энергию. Другой ускоряется небольшим напряжением (около 100 В), имеет малую кинетическую энергию, равномерно распределен в пространстве. Если первый поток называется записывающим, то второй — воспроизводящим. В ЗЭЛТ с видимым изображением слой люминофора с внутренней стороны покрыт тонкой металлической пленкой, прозрачной для быстрых электронов. К этой пленке подведено положительное напряжение в несколько киловольт.

Когда катод нагрет, а на анод подано положительное напряжение, в тиратроне может возникнуть дуга лишь в том случае, если на управляющей сетке нет запирающего отрицательного напряжения. Для включения тиратрона на управляющую сетку подается положительный импульс запуска, при этом отрицательное напряжение на управляющей сетке уменьшается, электроны устремляются к аноду, ионизируя по пути молекулы газа, после этого сетка практически теряет свое управляющее действие и с ее помощью невозможно ни погасить тиратрон, ни изменить значение анодного тока. Отрицательно заряженную сетку «обволакивают» положительные ионы газа и полностью нейтрализуют ее поле. Для выключения тиратрона необходимо или разорвать цепь источника анодного питания, или значительно уменьшить анодный ток, или подать на анод отрицательный импульс напряжения. При этом плазма рекомбинирует, сетка восстанавливает свои

Термоэлектронная эмисси* катода обеспечивает газотрону одностороннюю проводимость: при прямом включении прибора, когда плюс источника напряжения подводят к аноду, а миьус— к катоду, эмитти-рованные электроны устремляются к аноду и в цепи возникает ток; при обратной полярности ток отсутствует, так как анод не подогревается и электронов не излучает.

Пусть к аноду тиратрона подведено положительное напряжение, значение которого превышает напряжение зажигания дугового разряда. На сетку подано отрицательное напряжение, создающее потенциальный барьер, непреодолимый для эмигрировавших из катода электронов. В таком состоянии тиратрон погашен, анодный ток равен нулю. При подаче на сетку управляющего сигнала, компенсирующего отрицательный потенциал, электроны устремляются от катода к аноду, ионизируя по пути молекулы газа. Вспыхивает дуговой разряд, ток которого практически ограничивается только сопротивлением нагрузки в цепи анода. Возрастание тока от нуля до номинального значения происходит очень быстро, за 10~8 с. Таким образом,

Режим возврата электронов к сетке. Пусть на сетку лампы задано некоторое положительное напряжение, а напряжение на аноде изменяется от нуля до значения, превышающего напряжение на сетке. При С7С > 0 и ?/а = () электроны, пролетая между витками сетки, подвергаются воздействию положительного поля сетки и их траектории искривляются ( 3-6). Наибольшее воздействие поле сетки оказывает на электроны, движущиеся вблизи ее витков. Некоторые электроны устремляются непосредственно к сетке; другая же их часть, пролетев плоскость сетки п попав в тормозящее поле анода, возвращается обратно к сетке по криволинейным траекториям. Ток анода равен нулю, и все электроны, преодолевающие потенциальный барьер у катода, попадают на сотку.

Лампы со вторичной эмиссией. Высокое значение крутизны характеристики получается также при использовании в лампах вторичной эмиссии со специальных вторично-электронных катодов (дино-дов). Устройство одной из таких ламп показано на 4-18. Тетродаая часть лампы имеет обычную конструкцию. Электроны, прошедшие экранирующую сетку и отклоняемые лучеобразую-щими электродами, образуя ток /Д1, попадают на вторично-электронный катод, выполняемый из материала с коэффициентом вторичной электронной эмиссии а « 4 -=- 5 и удовлетворяющий обычным требованиям, предъявляемым к аноду (например, из никеля, активированного .окисью цезия или смесью окислов щелочноземельных металлов). Потенциал этого электрода ниже потенциала анода, поэтому вторичные электроны устремляются к аноду (ток /Д2). Если все первичные электроны попадают на вторично-электронный катод, то ток анода

Система сквозного действия изображена на 6-9,6. Диноды расположены здесь в виде жалюзи. Вторичные электроны устремляются в последующую ступень через щели между динодами.

Режим возврата электронов к сетке. Пусть на сетку лампы задано некоторое положительное напряжение, а напряжение на аноде изменяется от нуля до значения, превышающего напряжение на сетке. При С7С > 0 и ?/а = () электроны, пролетая между витками сетки, подвергаются воздействию положительного поля сетки и их траектории искривляются ( 3-6). Наибольшее воздействие поле сетки оказывает на электроны, движущиеся вблизи ее витков. Некоторые электроны устремляются непосредственно к сетке; другая же их часть, пролетев плоскость сетки п попав в тормозящее поле анода, возвращается обратно к сетке по криволинейным траекториям. Ток анода равен нулю, и все электроны, преодолевающие потенциальный барьер у катода, попадают на сотку.

Лампы со вторичной эмиссией. Высокое значение крутизны характеристики получается также при использовании в лампах вторичной эмиссии со специальных вторично-электронных катодов (дино-дов). Устройство одной из таких ламп показано на 4-18. Тетродаая часть лампы имеет обычную конструкцию. Электроны, прошедшие экранирующую сетку и отклоняемые лучеобразую-щими электродами, образуя ток /Д1, попадают на вторично-электронный катод, выполняемый из материала с коэффициентом вторичной электронной эмиссии а « 4 -=- 5 и удовлетворяющий обычным требованиям, предъявляемым к аноду (например, из никеля, активированного .окисью цезия или смесью окислов щелочноземельных металлов). Потенциал этого электрода ниже потенциала анода, поэтому вторичные электроны устремляются к аноду (ток /Д2). Если все первичные электроны попадают на вторично-электронный катод, то ток анода

Система сквозного действия изображена на 6-9,6. Диноды расположены здесь в виде жалюзи. Вторичные электроны устремляются в последующую ступень через щели между динодами.

В разреженном газе, которым заполнен прибор, всегда присутствует небольшое количество электронов и ионов. Под действием электрического поля анод—катод отрицательно заряженные электроны устремляются к аноду, а положительно заряженные ионы — к катоду. При этом во внешней цепи прибора появляется электрический ток, т. е. происходит темповой разряд — участок Оа на вольт-амперной характеристике самостоятельного газового разряда ( 12). Электроны на пути к аноду многократно сталкиваются с атомами газа, которые в результате такого взаимодействия возбуждаются или ионизируются.

поля происходит ускорение имеющихся в воздухе ионов и электронов. Положительные ионы образуют объемный заряд вокруг отрицательного провода, а электроны устремляются к заземленным пластинам и стенкам камеры. При движении вдоль силовых линий электроны сталкиваются с частицами пыли, осаждаются на них и вместе с ними двигаются в направлении стенки.

Появление термо-э. д. с. является результатом изменения энергии и скорости электронов в зависимости от градиента температуры. При наличии переменной температуры вдоль проводника электроны на горячем конце (нагретом спае) приобретают более высокие энергии и скорости, чем на холодном, что способствует их дифь фузии в направлении, обратном градиенту температур. Вследствие этого электроны устремляются к холодному концу, заряжая его отрицательно, а на горячем конце остается нескомпенсированный положительный заряд.