Cilindro Wehnelt - Wehnelt cylinder
Um cilindro Wehnelt (também conhecido como capa Wehnelt , capa de grade ou simplesmente Wehnelt ) é um eletrodo na montagem do canhão de elétrons de alguns dispositivos termiônicos , usado para focalizar e controlar o feixe de elétrons . É nomeado após Arthur Rudolph Berthold Wehnelt , um físico alemão, que o inventou durante os anos de 1902 e 1903. Os cilindros de Wehnelt são encontrados nos canhões de elétrons de tubos de raios catódicos e microscópios eletrônicos , e em outras aplicações onde um tubo fino e bem focado feixe de elétrons é necessário.
Estrutura
Um boné Wehnelt tem a forma de um cilindro oco sem topo. A parte inferior do cilindro possui uma abertura (orifício de passagem) localizada em seu centro, com um diâmetro que normalmente varia de 200 a 1200 μm. A face inferior do cilindro é geralmente feita de folha de platina ou tântalo.
Operação
Um Wehnelt atua como uma grade de controle e também serve como uma lente eletrostática convergente . Um emissor de elétrons é posicionado diretamente acima da abertura de Wehnelt e um ânodo está localizado abaixo da Wehnelt. O ânodo é polarizado para uma alta tensão positiva (normalmente +1 a +30 kV) em relação ao emissor, de modo a acelerar os elétrons do emissor em direção ao ânodo, criando assim um feixe de elétrons que passa pela abertura de Wehnelt.
O Wehnelt é polarizado para uma tensão negativa (normalmente −200V a −300V) em relação ao emissor, que geralmente é um filamento de tungstênio ou cátodo quente de hexaboreto de lantânio (LaB 6 ) com uma ponta em forma de "V" (ou de outra forma pontiaguda). Essa tensão de polarização cria um campo eletrostático repulsivo que suprime a emissão de elétrons da maioria das áreas do cátodo.
A ponta do emissor é posicionada perto da abertura de Wehnelt de modo que, quando a tensão de polarização apropriada é aplicada ao Wehnelt, uma pequena região da ponta tem um campo elétrico líquido (devido à atração do ânodo e à repulsão de Wehnelt) que permite a emissão apenas daquela área da ponta. A tensão de polarização de Wehnelt determina a área de emissão da ponta, que por sua vez determina a corrente do feixe e o tamanho efetivo da fonte de elétrons do feixe.
À medida que a tensão de polarização negativa do Wehnelt aumenta, a área de emissão da ponta (e junto com ela, o diâmetro do feixe e a corrente do feixe) diminuirá até que se torne tão pequena que o feixe seja "comprimido". Em operação normal, a polarização é normalmente definida um pouco mais positiva do que a polarização de aperto e determinada por um equilíbrio entre a qualidade desejada do feixe e a corrente do feixe.
A polarização de Wehnelt controla o foco do feixe, bem como o tamanho efetivo da fonte de elétrons, que é essencial para criar um feixe de elétrons que deve ser focado em um ponto muito pequeno (para microscopia eletrônica de varredura) ou um feixe muito paralelo (para difração) . Embora uma fonte menor possa ser visualizada em um ponto menor ou em um feixe mais paralelo, uma compensação óbvia é uma corrente de feixe total menor.