Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Кафедра электронной техники и технологии
РЕФЕРАТ
На тему:
«Электронные пушки с большим пространственным зарядом»
МИНСК, 2008
Для формирования интенсивных осесимметричных электронных пучков широко используются электронные пушки с большим пространственным зарядом () (пушки Пирса).
Преимущества:
1. Форма электродов поддается оценочному расчету.
2. Имеется возможность формировать пучки с достаточно большим первеансом (несколько мк ).
3. Сравнительная простота конструкции.
Электронная система такой пушки состоит: из катода, прикатодного фокусирующего электрода и анода. Фокусирующий электрод (ФЭ) находится под потенциалом катода, а анод имеет положительный потенциал (несколько десятков кВ) относительно катода и ФЭ. Для формирования параллельного пучка катод должен иметь плоскую форму, а фокусирующий электрод – форму усеченного конуса. Анод может быть плоским диском с отверстием либо иметь выпуклую, в сторону катода, форму в соответствии с одной из форм эквипотенциальных поверхностей. Эквипотенциальные поверхности имеют сложную форму, и изготовление электродов в соответствии с точной конфигурацией электрических полей затруднительно. Для формирования пучка решающее значение имеет распределение потенциала у его границы. Изменение формы электродов вдали от электронного потока мало сказывается на распределении потенциала вдоль его границы. Практически достаточно выдержать необходимое распределение потенциала на расстоянии одного полутора диаметров пучка от его границы. При конструировании пушки можно выбирать упрощенную форму электродов, обеспечивающую необходимое распределение потенциала вблизи границы пучка. Вдали от границы форму электродов выбирают исходя из конструктивных соображений: простоты изготовления, удобства крепления и т.д. Из аналитических расчетов следует, что нулевая эквипотенциальная поверхность должна подходить к границе пучка у поверхности катода под углом .Точное выполнение такого условия возможно лишь
при условии изготовления катода и прикатодного фокусирующего электрода в виде единой детали – усеченного конуса, меньшее отверстие которого закрыто катодом. Такое решение неприемлемо по следующим причинам:
1.Фокусирующий электрод, имеющий тепловой контакт с термокатодом, будет играть роль радиатора, отводящего тепло от периферийной зоны катода;
2.Имеет место миграция атомов вещества с поверхности катода на поверхность фокусирующего электрода. Последнее ведет к появлению паразитного тока эмиссии, что может заметно исказить форму пучка. Поэтому, в практических конструкциях между катодом и фокусирующим элементом должен быть хотя бы небольшой зазор.
Рисунок 1 - Пушка Пирса для формирования цилиндрического пучка.
В случае малого катода отверстие в прикатодном электроде делается с радиусом, преувеличивающем радиус катода на ширину зазора (Рис.2)
В случае больших катодов, когда для размещения нагревателя необходима полость, фокусирующий электрод располагается перед катодом (Рис.2).
Рисунок 2 - Конструкции прикатодных электродов.
В обоих случаях эквипотенциальные поверхности искажаются и провисают в зазор. ............
