Электроника

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА, устройство длв формирования электронного пучка (потока). Содержит источник эл-нов (катод), ускоряющий электрод (аиод), а также др. электроды, создающие необходимое для формирования пучка распределение злектрич. поля. Э. п. применяют в раз л. электровакуумных приборах, установках электроннолучевой технологии (см. Электронно-оптическая система) и др. Существует большое разнообразие типов, конструкций и режимов работы Э. п. Форма и расположение электродов Э. п. определяют параметры электронного пучка, в частности величину его первеанса Р. Э. п. для формирования неинтенсивиого потока (P<SClO~~fl АВ~ ) обычно комбинируют с электродами, образующими фокусирующую линзу, или др. элементами электронно-оптич. системы; такое устр-во наз. электронным прожектором. Осн. типом Э. п. для формирования интенсивного по тока (Р;§>10~~ АВ ' ) является т. н. пушка Пирса, в к-рой при помощи электродов, расположенных вне электронного потока, на его границе создаётся распределение потенциала, как в диоде (плоском, сферическом или цилиндрическом), а нормальная составляющая напряжённости электрич. поля на этой границе равна нулю. Для формирования электронного потока пушкой Пирса достаточно иметь три электрода (катод, фокусирующий электрод, имеющий потенциал катода, и анод) и ускоряющую разность потенциалов между анодом и катодом (анодное напряжение). Используя плоский диод, можно построить Э. п. с параллельным потоком . Наличие отверстия в аноде изменяет структуру электрич. поля, и на входе в пролётный каиал образуется сильная рассеивающая электрич. линза. В подавляющем большинстве приборов установлены Э. п. со сходящимся потоком, в частности пушка Пирса сферического типа, образованная из части сферич. диода, а также её модификации.
В таких Э. п. на нек-ром расстоянии от анода наблюдается кроссовер—сечеиие с мин. радиусом пучка (гмин) и нулевыми радиальными составляющими скоростей эл-нов. Наличие кроссовера — необходимое условие формирования пучка в мин. магн. поле , а также в системах магнитной периодической фокусировки и электростатической фокусировки. Отношение плотности тока в кроссовере к плотности тока катода, наз. компрессией, является одним из гл. параметров Э. п. При равномерной плотности тока компрессия определяется как {гк/г„ыи)г, где г„ — наружный радиус катода. Наибольшее распространение получили Э. п. с компрессией 20—50 (у отд. Э. п. компрессия достигает неск. сотен). С увеличением компрессии возрастают трудности ввода пучка в фокусирующее поле. С ростом первеанса макс, достижимая компрессия снижается. Полученная из расчётов полей сложная форма электродов Э- п. заменяется более простой в технологич. отношении формой с цилиндрич. или конусными поверхностями. Кроме того, применяются Э- п., рассчитанные на основе теории синтеза электронных потоков (В. Т. Овчаров, СССР, 1956). При расчётах Э. п. в этом случае задаётся вид траекторий эл-нов от катода до кроссовера и отыскивается форма эквипотенциальных поверхностей, к-рую берут за основу при проектировании электродов. Э. п. для формирования трубчатых пучков содержит катод в виде кольца или части тороида. Отверстие в аноде либо круглое, либо имеет вид кольцевой щели. В случае внешнего (по отношению к пучку) анода получают т. н. полый пучок (см. также Л4агиетронная пушка и Адиабатическая пушка). Для получения ленточных пучков применяют Э п Пирса с параллельным потоком (с катодом прямоугольной формы) и Э. п. цилиндрич. типа со сходящимся потоком, образованные из части цилиндрич Диода . Э. п. для формирования многолучевых электронных потоков содержат совокупность расположенных в определённом порядке катодов и аиод с соответствующим образом расположенными отверстиями. Применяются также многоэлектродные Э. л : с дополнит, анодом, изолированным от электродииамич. системы прибора, к-рые обеспечивают независимую регулировку тока и энергии эл-нов; с модуляцией тока посредством изменения напряжения между катодом и фокусирующим электродом, сеткой (см. Сеточное управление) или спец. штырём, расположенным в центре катода, к-рые позволяют значительно снизить управляющее (модулирующее) напряжение.
Конструкция Э. п определяется в первую очередь условиями эксплуатации прибора, анодным напряжением и типом фокусирующего устр-ва. Гл. обр. от конструкции и технологии изготовления Э. п. зависят такие её важные эксллуа-тац. параметры, как надежность, долговечность, экономичность, время готовности (определяемое как время достижения заданного уровня тока). Осн. сложности создания надежной конструкции Э- п связаны с тем, что в неё входит разогреваемый до высокой темп-ры катодно-подогрева-тельный узел, выполненный иэ тугоплавких металлов (Мо, VV и др.)* обладающих плохой свариваемостью и коэф. термич расширения, значительно меньшим, чем у оси конструкц. материалов (нержавеющей стали, Си и др.). Для Э п. с анодным напряжением ев 5—10 кВ распространены конструкции с цилиндрич. изолятором , к-рый является частью вакуумно-плотиои оболочки прибора (см. Ale-тал локера ми ческое вакуул но-плотмое соединение). Форма и материалы электродов выбираются такими, чтобы можно было обеспечить не только требуемые Значения элект-ронно-оптич. параметров Э п, но и высокую электрич прочность. Э п. ЭВП перекрывают диапазон по току от 1(Г~ до 10 А, напряжений — от десятков В до сотен кВ, плотность мощности в пучке достигает 10' Вт см , пер-веанс обычно составляет (0,3—1,5)  10~~* АВ~~
Осн. особенности Э. п. технологических установок (для сварки, плавки металлов, напыления и т. д.), применяемых в электронном приборостроении, связаны со значит выделением газов при нагревании в-в и, как следствие, со сравнительно малым сроком службы катода (от десятков до сотен часов). Конструкции таких Э. п — разборные (предусмотрена возможность быстрой смены катодиого узла), для уменьшения ионной бомбардировки катода применяется т. н. дифференциальная откачка. Разборные Э. п. имеют металлич. термокатоды (из W или Та), пря-монакальные или с электронным разогревом; первеаис таких Э. п. достаточно высокий, типичный для интенсивных пучков. В установках электронно-лучевой литографии применяют Э. п. с прямонакальным боридлантановым катодом, имеющим   малые   геометрич.   размеры   Эмитирующего   участка.