Canhão de elétrons - Electron gun

Pistola de elétrons de um tubo de raios catódicos
Canhão de elétrons de um osciloscópio CRT
O canhão de elétrons de um tubo de câmera de vídeo RCA Vidicon .
Fonte de elétron emissor Schottky de um microscópio eletrônico

Um canhão de elétrons (também chamado de emissor de elétrons ) é um componente elétrico em alguns tubos de vácuo que produz um feixe de elétrons estreito e colimado que possui uma energia cinética precisa . O maior uso é em tubos de raios catódicos (CRTs), usados ​​em quase todos os aparelhos de televisão , monitores de computador e osciloscópios que não são monitores de tela plana. Eles também são usados ​​em monitores de emissão de campo (FEDs) , que são essencialmente monitores de tela plana feitos de fileiras de tubos de raios catódicos extremamente pequenos. Eles são também utilizados em microondas linear feixe de tubos de vácuo , tal como clistrões , tubos de saída indutivos , tubos de ondas , e girotrons , bem como em instrumentos científicos, tais como microscópios electrónicos e aceleradores de partículas . Os canhões de elétrons podem ser classificados pelo tipo de geração de campo elétrico (DC ou RF), pelo mecanismo de emissão ( termiônico , fotocátodo , emissão fria , fonte de plasmas ), por focalização (eletrostática pura ou com campos magnéticos) ou pelo número de eletrodos .

Características

Configuração de um canhão de elétrons com:
Cátodo quente
Cilindro Wehnelt
➂ Ânodo
Canhão de elétrons de um tubo de onda viajante , corte através do eixo para mostrar a construção

Um canhão de elétrons termiônico eletrostático de corrente contínua é formado por várias partes: um cátodo quente , que é aquecido para criar um fluxo de elétrons por meio de emissão termiônica ; eletrodos que geram um campo elétrico para focar o feixe de elétrons (como um cilindro Wehnelt ); e um ou mais eletrodos anódicos que aceleram e focalizam ainda mais o feixe. Uma grande diferença de voltagem entre o cátodo e o ânodo acelera os elétrons para longe do cátodo. Um anel repulsivo colocado entre os eletrodos concentra os elétrons em um pequeno ponto no ânodo, às custas de uma menor força de campo de extração na superfície do cátodo. Frequentemente, há um orifício através do ânodo neste pequeno ponto, através do qual os elétrons passam para formar um feixe colimado antes de chegar a um segundo ânodo, chamado de coletor. Esse arranjo é semelhante a uma lente Einzel .

Aplicações de canhões de elétrons

O uso mais comum de armas de elétrons é em tubos de raios catódicos , amplamente usados ​​em monitores de computador e televisão até que as telas planas os tornassem obsoletos. A maioria dos tubos de raios catódicos coloridos incorpora três canhões de elétrons, cada um produzindo um fluxo diferente de elétrons. Cada fluxo viaja através de uma máscara de sombra onde os elétrons irão colidir com um fósforo vermelho, verde ou azul para iluminar um pixel colorido na tela. A cor resultante que é vista pelo observador será uma combinação dessas três cores primárias .

Um canhão de elétrons também pode ser usado para ionizar partículas adicionando elétrons ou removendo elétrons de um átomo . Essa tecnologia às vezes é usada em espectrometria de massa em um processo chamado ionização de elétrons para ionizar partículas vaporizadas ou gasosas . Canhões de elétrons mais poderosos são usados ​​para soldagem, revestimento de metal , impressoras de metal 3D , produção de pó de metal e fornos a vácuo.

Os canhões de elétrons também são usados ​​em aplicações médicas para produzir raios-X usando um linac (acelerador linear); um feixe de elétrons de alta energia atinge um alvo, estimulando a emissão de raios-X .

Canhões de elétrons também são usados ​​em amplificadores de tubo de onda viajante para frequências de micro-ondas.

Medição e detecção

Um nanocoulombímetro em combinação com um copo de Faraday pode ser usado para detectar e medir os feixes emitidos por canhões de elétrons e de íons .

Outra maneira de detectar feixes de elétrons de um canhão de elétrons é usando uma tela de fósforo que brilhará quando atingida por um elétron.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos