Электронная пушка (также называемая электронным эмиттером ) — это электрический компонент в некоторых вакуумных лампах , который создает узкий, коллимированный электронный пучок , имеющий точную кинетическую энергию .
Наибольшее применение они нашли в электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), использовавшихся в старых телевизорах , компьютерных дисплеях и осциллографах до появления плоских дисплеев . Электронные пушки также используются в дисплеях с автоэлектронной эмиссией (FED) , которые по сути являются плоскими дисплеями, изготовленными из рядов чрезвычайно маленьких электронно-лучевых трубок. Они также используются в микроволновых линейных пучковых вакуумных трубках, таких как клистроны , индуктивные выходные трубки , 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 (постоянного или высокочастотного), по механизму эмиссии ( термоионная , фотокатодная , холодная эмиссия , плазменный источник), по фокусировке (чисто электростатическая или с магнитными полями) или по количеству электродов.
Электростатическая термоэлектронная пушка постоянного тока состоит из нескольких частей: горячего катода , который нагревается для создания потока электронов посредством термоэлектронной эмиссии ; электродов, генерирующих электрическое поле для фокусировки электронного пучка (например, цилиндр Венельта ); и одного или нескольких анодных электродов, которые ускоряют и дополнительно фокусируют пучок. Большая разность напряжений между катодом и анодом ускоряет электроны от катода. Отталкивающее кольцо, размещенное между электродами, фокусирует электроны на небольшом пятне на аноде за счет более низкой напряженности поля извлечения на поверхности катода. Часто в этом небольшом пятне в аноде имеется отверстие, через которое проходят электроны, образуя коллимированный пучок перед достижением второго анода, называемого коллектором. Такое расположение похоже на линзу Эйнцеля .
Электронная пушка ВЧ [1] состоит из СВЧ-резонатора , одноячеистого или многоячеистого, и катода . Для получения меньшей эмиттансии пучка при заданном токе пучка используется фотокатод . [2] Электронная пушка ВЧ с фотокатодом называется фотоинжектором .
Фотоинжекторы играют ведущую роль в рентгеновских лазерах на свободных электронах и физических установках с малыми ускорителями излучения пучка .
Наиболее распространенное применение электронных пушек — в электронно-лучевых трубках , которые широко использовались в компьютерных и телевизионных мониторах до появления дисплеев с плоским экраном. Большинство цветных электронно-лучевых трубок включают в себя три электронные пушки, каждая из которых производит свой поток электронов. Каждый поток проходит через теневую маску , где электроны будут сталкиваться с красным, зеленым или синим люминофором, чтобы зажечь цветной пиксель на экране. Результирующий цвет, который видит зритель, будет комбинацией этих трех основных цветов .
Электронная пушка также может использоваться для ионизации частиц путем добавления электронов к атому или удаления электронов из него . 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 металлических покрытий, 3D-принтеров по металлу , производства металлического порошка и вакуумных печей.
Электронные пушки также используются в медицине для получения рентгеновских лучей с помощью линейного ускорителя; пучок электронов высокой энергии попадает на цель, стимулируя испускание рентгеновских лучей .
Электронные пушки также используются в усилителях на лампах бегущей волны для СВЧ-частот. [3]
Нанокулонометр в сочетании с цилиндром Фарадея можно использовать для обнаружения и измерения пучков , испускаемых электронными и ионными пушками .
Другой способ обнаружения электронных лучей от электронной пушки — использование фосфорного экрана, который будет светиться при попадании электрона.