Формирование электронных пучков. Магнитные фокусирующие линзы

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: сочинение 7, бесплатные контрольные
| Добавил(а) на сайт: Belomestov.

Задача превращения потока электронов в тонкий электронный луч, обладающий в плоскости экрана минимальным поперечным сечением и большой плотностью тока, решается с помощью электростатических и магнитных линз, образуемых специальными электродами, составляющими фокусирующую систему электроннолучевой трубки.
Далее будет рассматриваться магнитные линзы.

2.2

Типы магнитных линз. Форма поля в магнитных линзах

Длинная магнитная линза представляет собой просто однородное магнитное поле, параллельно которому направлена ось фокусируемого расходящегося пучка электронов. Длинная линза даёт прямое изображение объекта, многократно повторяющееся на равных расстояниях, причём как объект, так и его изображение лежат внутри поля. Длинная магнитная линза мало похожа на оптические и электростатические электронные линзы: она не преломляет лучей, параллельных полю, и, значит, не имеет ни фокусов, ни главных точек и не может давать ни увеличенного, ни уменьшенного изображения.
Обширное применение имеют магнитные линзы, образованные неоднородным аксиальносимметричным полем. На рис. 3 даны меридианные сечения некоторых магнитных линз этого класса и форма силовых линий в меридианной плоскости.

[pic]

простейшая, но очень слабая магнитная линза – это кольцевой ток.
Напряжённость поля на оси кольцевого тока радиуса R, как можно очень показать, исходя из закона Био-Савара, выражается формулой

[pic] где [pic] - напряженность поля в центре кольцевого тока, то есть там, где она имеет максимальное значение, и Z – расстояние от плоскости тока.
Поле на оси короткой катушки без железа, если её внутренний радиус много больше толщины оболочки, приближенно можно вычислить по той же формуле, полагая в ней [pic], где [pic]- число витков катушки, а R средний её радиус. Для увеличения оптической силы линзы нужно увеличить [pic] и сжимать поле в осевом направлении. Это достигается с помощью оболочки из ферромагнетика – магнитного экрана (рис.3, б и в) часто снабженного кольцевыми полюсными наконечниками (рис.3, г).

2.3

Механизм фокусировки в магнитной линзе

Из картины силовых линий видно, что на значительной части поля линзы радиальная составляющая поля [pic] и продольная [pic]- величины одного порядка. Пусть электрон, вышедший из точки О на ось z в точку А, имеет скорость [pic] (рис.4).

[pic]
Силу, действующую на электрон, можно представить как сумму двух сил: Frz – силы, действующей со стороны радиальной слагающей поля Hr на электрон, имеющий скорость Vr. Направление обеих сил одинаково, но вследствие параксиальности электронных лучей Vz>>Vr и

[pic]
Под действием силы [pic] электрон получает скорость, перпендикулярную к меридианной плоскости. Действие продольной составляющей поля [pic]на электрон, имеющий скорость [pic], даёт «фокусирующую» силу [pic], направленную в сторону оси. Вплоть до середины линзы направление силы [pic] не меняется и скорость [pic] растёт. Во второй половине линзы [pic] и вместе с ней [pic] меняют направление. Скорость [pic] начинает убывать и к моменту выхода из линзы обращается в нуль, нигде не меняя своего знака.
Электрон выходит из линзы в другой меридиальной плоскости по измененному направлению и дальше, двигаясь прямолинейно, пересекает ось в точке О.
Если поле линзы слабо, то, конечно, может оказаться, что лучи и после выхода из линзы останутся расходящимися – в этом случае ось пересекут продолжения лучей. С другой стороны, при сильном поле электрон внутри линзы успеет несколько раз пересечь ось.

2.4

Магнитная отклоняющая система

Управление пространственным положением луча осуществляется с помощью электрических (электростатическая отклоняющая система) и магнитных
(магнитная отклоняющая система) полей, а управление плотностью тока – с помощью электрических полей. Электронно-лучевые приборы используются для получения видимого изображения электрических сигналов, а также для запоминания (хранения) сигналов.

Отклоняющая система служит для управления положением луча в пространстве. В трубках с магнитным управлением отклоняющая система состоит из двух пар отклоняющих катушек.

Магнитная отклоняющая система обычно содержит две пары катушек, надеваемых на горловину трубки и образующих магнитные поля во взаимно перпендикулярных направлениях. Рассмотрим отклонение электрона магнитным полем одной пары катушек, считая, что поле ограничено диаметром катушки и в этом пространстве однородно. На рис.1 силовые линии магнитного поля изображены уходящими от зрителя перпендикулярно плоскости чертежа. Электрон с начальной скоростью V0 движется в магнитном поле, вектор индукции B которого нормален к вектору скорости V0, по окружности с радиусом

[pic]

По выходе из магнитного поля электрон продолжает движение по касательной к его криволинейной траектории в точке выхода из поля. Он отклонится от оси трубки на некоторую величину z = L tg(. При малых углах (
( tg (; z ( L(.

Величина центрального угла ( = s/r ( l1/r, где s – кривая, по которой движется электрон в поле В. Подставляя сюда значение r, получаем:

Таким образом, отклонение электрона равно:

Выражая скорость V0 электрона через напряжение на аноде, получаем:

Учитывая, что индукция магнитного поля пропорциональна числу ампер- витков wI, можно записать:

2.5

Конструкция отклоняющих катушек.