Wehnelt cylinder
En Wehnelt-cylinder (även känd som Wehnelt-lock , rutnät eller helt enkelt Wehnelt ) är en elektrod i elektronkanonaggregatet av vissa termioniska enheter, som används för att fokusera och kontrollera elektronstrålen . Den är uppkallad efter Arthur Rudolph Berthold Wehnelt , en tysk fysiker, som uppfann den under åren 1902 och 1903. Wehneltcylindrar finns i elektronkanonerna i katodstrålerör och elektronmikroskop , och i andra tillämpningar där en tunn, välfokuserad elektronstråle krävs.
Strukturera
En Wehnelt-kåpa har formen av en topplös, ihålig cylinder. Cylinderns undersida har en öppning (genom hålet) placerad i dess centrum, med en diameter som vanligtvis sträcker sig från 200 till 1200 μm. Cylinderns undersida är ofta gjord av platina- eller tantalfolie.
Drift
En Wehnelt fungerar som ett kontrollnät och den fungerar också som en konvergent elektrostatisk lins . En elektronsändare är placerad direkt ovanför Wehnelt-öppningen och en anod är placerad under Wehnelt. Anoden är förspänd till en hög positiv spänning (typiskt +1 till +30 kV) i förhållande till emittern för att accelerera elektroner från emittern mot anoden, vilket skapar en elektronstråle som passerar genom Wehnelt-öppningen.
Wehnelten är förspänd till en negativ spänning (vanligtvis -200V till -300V) i förhållande till sändaren, som vanligtvis är en volframfilament eller Lantanhexaborid (LaB 6 ) varm katod med en "V"-formad (eller på annat sätt spetsig) spets. Denna förspänning skapar ett repulsivt elektrostatiskt fält som undertrycker emission av elektroner från de flesta områden av katoden.
Emitterspetsen är placerad nära Wehnelt-öppningen så att, när lämplig förspänning appliceras på Wehnelt, har en liten del av spetsen ett elektriskt nettofält (beroende på både anodattraktion och Wehnelt-repulsion) som tillåter emission från endast det området av spetsen. Wehnelt-förspänningen bestämmer spetsens emissionsområde, vilket i sin tur bestämmer både strålströmmen och den effektiva storleken på strålens elektronkälla.
När Wehneltens negativa förspänning ökar kommer spetsens emitterande område (och tillsammans med den strålens diameter och strålström) att minska tills den blir så liten att strålen "kläms" av. Vid normal drift är förspänningen typiskt inställd något mer positiv än nypförspänningen och bestäms av en balans mellan önskad strålkvalitet och strålström.
Wehnelt-bias styr strålfokusering såväl som den effektiva storleken på elektronkällan, vilket är viktigt för att skapa en elektronstråle som ska fokuseras till en mycket liten fläck (för svepelektronmikroskopi) eller en mycket parallell stråle (för diffraktion) . Även om en mindre källa kan avbildas till en mindre punkt, eller en mer parallell stråle, är en uppenbar avvägning en mindre total strålström.