Cylinder Wehnelta
Cylinder Wehnelta (znany również jako nasadka Wehnelta , nasadka siatki lub po prostu Wehnelt ) to elektroda w zespole wyrzutni elektronowej niektórych urządzeń termionowych , używana do ogniskowania i sterowania wiązką elektronów . Został nazwany na cześć Arthura Rudolpha Bertholda Wehnelta , niemieckiego fizyka, który wynalazł go w latach 1902 i 1903. Cylindry Wehnelta znajdują się w działach elektronowych lamp katodowych i mikroskopach elektronowych oraz w innych zastosowaniach, w których wymagana jest cienka, dobrze skupiona wiązka elektronów.
Struktura
Czapka Wehnelta ma kształt pustego w środku cylindra. Dolna strona cylindra ma otwór (otwór przelotowy) znajdujący się w jego środku, o średnicy typowo w zakresie od 200 do 1200 μm. Dolna powierzchnia cylindra jest często wykonana z folii platynowej lub tantalowej.
Operacja
Wehnelt działa jak siatka kontrolna , a także służy jako zbieżna soczewka elektrostatyczna . Emiter elektronów jest umieszczony bezpośrednio nad otworem Wehnelta, a anoda znajduje się poniżej otworu Wehnelta. Anoda jest spolaryzowana do wysokiego napięcia dodatniego (zwykle od +1 do +30 kV) względem emitera, aby przyspieszyć elektrony z emitera w kierunku anody, tworząc w ten sposób wiązkę elektronów, która przechodzi przez aperturę Wehnelta.
Wehnelt jest spolaryzowany do napięcia ujemnego (zwykle od -200 V do -300 V) w stosunku do emitera, którym jest zwykle włókno wolframowe lub gorąca katoda z heksaborku lantanu (LaB 6 ) z końcówką w kształcie litery „V” (lub inaczej zaostrzoną). To napięcie polaryzacji tworzy odpychające pole elektrostatyczne, które tłumi emisję elektronów z większości obszarów katody.
Końcówka emitera jest umieszczona w pobliżu apertury Wehnelta, tak że po przyłożeniu odpowiedniego napięcia polaryzacji do Wehnelta mały obszar końcówki ma pole elektryczne netto (z powodu zarówno przyciągania anody, jak i odpychania Wehnelta), które umożliwia emisję tylko z tego obszaru końcówki. Napięcie polaryzacji Wehnelta określa obszar emisji końcówki, co z kolei określa zarówno prąd wiązki, jak i efektywny rozmiar źródła elektronów wiązki.
Wraz ze wzrostem ujemnego napięcia polaryzacji Wehnelta, obszar emitujący końcówki (a wraz z nim średnica wiązki i prąd wiązki) będzie się zmniejszał, aż stanie się tak mały, że wiązka zostanie „zaciśnięta”. Podczas normalnej pracy, polaryzacja jest zwykle ustawiana nieco bardziej dodatnio niż polaryzacja pinch i jest określana przez równowagę między pożądaną jakością wiązki a prądem wiązki.
Odchylenie Wehnelta kontroluje ogniskowanie wiązki, a także efektywny rozmiar źródła elektronów, co jest niezbędne do wytworzenia wiązki elektronów, która ma być skupiona w bardzo małym miejscu (w przypadku skaningowej mikroskopii elektronowej) lub bardzo równoległej wiązki (w przypadku dyfrakcji) . Chociaż mniejsze źródło może być obrazowane do mniejszego punktu lub bardziej równoległej wiązki, oczywistym kompromisem jest mniejszy całkowity prąd wiązki.