Электронная пушка (также называемая эмиттером электронов ) — это электрический компонент некоторых электронных ламп , который производит узкий, коллимированный электронный луч , имеющий точную кинетическую энергию .
Наибольшее применение получили электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), использовавшиеся в старых телевизорах , компьютерных дисплеях и осциллографах до появления плоских дисплеев . Электронные пушки также используются в автоэмиссионных дисплеях (ФЭД) , которые по существу представляют собой плоские дисплеи, состоящие из рядов чрезвычайно маленьких электронно-лучевых трубок. Они также используются в микроволновых линейных электронных лампах , таких как клистроны , индуктивные выходные лампы , лампы бегущей волны и гиротроны , а также в научных приборах, таких как электронные микроскопы и ускорители частиц .
Электронные пушки можно классифицировать по типу генерации электрического поля (постоянное или ВЧ), по механизму эмиссии ( термоэлектронный , фотокатод , холодная эмиссия , источник плазмы ), по фокусировке (чисто электростатическая или с магнитными полями) или по количеству электродов. .
Электростатическая термоэлектронная электронная пушка постоянного тока состоит из нескольких частей: горячего катода , который нагревается для создания потока электронов посредством термоэлектронной эмиссии ; электроды, генерирующие электрическое поле для фокусировки электронного луча (например, цилиндр Венельта ); и один или несколько анодных электродов, которые ускоряют и дополнительно фокусируют луч. Большая разница напряжений между катодом и анодом ускоряет электроны от катода. Отталкивающее кольцо, расположенное между электродами, фокусирует электроны в небольшое пятно на аноде за счет более низкой напряженности извлекающего поля на поверхности катода. В этом небольшом пятне часто имеется отверстие в аноде, через которое электроны проходят, образуя коллимированный луч, прежде чем достичь второго анода, называемого коллектором. Это устройство похоже на линзу Эйнцеля .
Радиочастотная электронная пушка [1] состоит из микроволнового резонатора , одно- или многоячеечного, и катода . Чтобы получить меньший эмиттанс пучка при заданном токе пучка, используется фотокатод . [2] ВЧ-электронная пушка с фотокатодом называется фотоинжектором .
Фотоинжекторы играют ведущую роль в рентгеновских лазерах на свободных электронах и физических ускорителях с малым эмиттансом пучка .
Электронные пушки наиболее распространены в электронно -лучевых трубках , которые широко использовались в компьютерных и телевизионных мониторах до появления дисплеев с плоским экраном. Большинство цветных электронно-лучевых трубок имеют три электронные пушки, каждая из которых производит свой поток электронов. Каждый поток проходит через теневую маску , где электроны сталкиваются с красным, зеленым или синим люминофором , освещая цветной пиксель на экране. Результирующий цвет, который увидит зритель, будет комбинацией этих трех основных цветов .
Электронную пушку также можно использовать для ионизации частиц путем добавления или удаления электронов из атома . Эта технология иногда используется в масс-спектрометрии в процессе, называемом электронной ионизацией , для ионизации испаренных или газообразных частиц. Более мощные электронные пушки используются для сварки, нанесения покрытий на металл, 3D-принтеров по металлу , производства металлического порошка и вакуумных печей.
Электронные пушки также используются в медицине для получения рентгеновских лучей с помощью линейного ускорителя (линейного ускорителя); пучок электронов высокой энергии попадает в цель, стимулируя испускание рентгеновских лучей .
Электронные пушки также используются в усилителях на лампах бегущей волны для микроволновых частот. [3]
Нанокулонметр в сочетании с чашкой Фарадея можно использовать для обнаружения и измерения лучей, испускаемых электронной и ионной пушкой .
Другой способ обнаружить электронные лучи из электронной пушки — использовать люминофорный экран, который светится при попадании в него электрона.