مسدس إلكتروني
مدفع الإلكترونات ( يسمى أيضًا باعث الإلكترونات ) هو مكون كهربائي في بعض الأنابيب المفرغة ينتج حزمة إلكترونية ضيقة ومتوازية ذات طاقة حركية دقيقة .
يُستخدم هذا النوع من الشعاع الإلكتروني على نطاق واسع في أنابيب أشعة الكاثود (CRTs)، التي كانت تُستخدم في أجهزة التلفزيون القديمة وشاشات الكمبيوتر وأجهزة راسم الإشارة ، قبل ظهور شاشات العرض المسطحة . كما تُستخدم مدافع الإلكترونات في شاشات العرض ذات الانبعاث الميداني (FEDs) ، وهي عبارة عن شاشات عرض مسطحة مصنوعة من صفوف من أنابيب أشعة الكاثود الصغيرة للغاية. وتُستخدم أيضًا في أنابيب التفريغ ذات الحزمة الخطية للموجات الميكروية، مثل الكليسترونات ، وأنابيب الإخراج الاستقرائي ، وأنابيب الموجة المتنقلة ، والجيروترونات ، بالإضافة إلى استخدامها في الأجهزة العلمية مثل المجاهر الإلكترونية ومسرعات الجسيمات .
يمكن تصنيف مدافع الإلكترون حسب نوع توليد المجال الكهربائي (تيار مستمر أو ترددات راديوية)، أو حسب آلية الانبعاث ( انبعاث حراري ، مهبط ضوئي ، انبعاث بارد ، مصدر بلازما )، أو حسب التركيز (كهروستاتيكي بحت أو مع مجالات مغناطيسية)، أو حسب عدد الأقطاب الكهربائية.
تصميم
يتكون مدفع الإلكترونات الحراري الكهروستاتيكي ذو التيار المستمر من عدة أجزاء: مهبط ساخن يُسخّن لتوليد تيار من الإلكترونات عبر الانبعاث الحراري ؛ وأقطاب كهربائية تولد مجالًا كهربائيًا لتركيز حزمة الإلكترونات (مثل أسطوانة وينيلت )؛ وقطب أو أكثر من الأنود لتسريع الحزمة وتركيزها بشكل أكبر. يُسرّع فرق الجهد الكبير بين المهبط والأنود الإلكترونات بعيدًا عن المهبط. تعمل حلقة تنافرية موضوعة بين الأقطاب على تركيز الإلكترونات على بقعة صغيرة على الأنود، على حساب انخفاض شدة مجال الاستخلاص على سطح المهبط. غالبًا ما توجد فتحة في الأنود عند هذه البقعة الصغيرة، تمر من خلالها الإلكترونات لتشكيل حزمة متوازية قبل الوصول إلى أنود ثانٍ يُسمى المُجمِّع. يشبه هذا الترتيب عدسة إينزل .
يتكون مدفع الإلكترونات بترددات الراديو [ 1 ] من تجويف ميكروويف ، إما أحادي الخلية أو متعدد الخلايا، ومهبط . وللحصول على انبعاثية شعاعية أقل عند تيار شعاع معين، يُستخدم مهبط ضوئي . [ 2 ] يُطلق على مدفع الإلكترونات بترددات الراديو المزود بمهبط ضوئي اسم حاقن ضوئي .
تلعب أجهزة الحقن الضوئي دورًا رائدًا في ليزرات الإلكترون الحر للأشعة السينية ومرافق فيزياء مسرعات انبعاث الحزمة الصغيرة .
التطبيقات
يُستخدم مدفع الإلكترونات بشكل شائع في أنابيب أشعة الكاثود ، التي كانت شائعة الاستخدام في شاشات الكمبيوتر والتلفزيون قبل ظهور شاشات العرض المسطحة. تحتوي معظم أنابيب أشعة الكاثود الملونة على ثلاثة مدافع إلكترونية، يُنتج كل منها تيارًا مختلفًا من الإلكترونات. يمر كل تيار عبر قناع ظل حيث تصطدم الإلكترونات إما بفوسفور أحمر أو أخضر أو أزرق لإضاءة بكسل ملون على الشاشة. اللون الناتج الذي يراه المشاهد هو مزيج من هذه الألوان الأساسية الثلاثة .
يمكن استخدام مدفع الإلكترونات لتأيين الجسيمات عن طريق إضافة إلكترونات إلى الذرة أو إزالتها منها . تُستخدم هذه التقنية أحيانًا في مطياف الكتلة في عملية تُسمى التأيين الإلكتروني لتأيين الجسيمات المتبخرة أو الغازية . وتُستخدم مدافع الإلكترونات الأكثر قوة في اللحام، وطلاء المعادن، والطابعات المعدنية ثلاثية الأبعاد ، وإنتاج مساحيق المعادن، وأفران التفريغ.
تُستخدم مدافع الإلكترون أيضًا في التطبيقات الطبية لإنتاج الأشعة السينية باستخدام مسرع خطي (linac)؛ حيث يصطدم شعاع إلكتروني عالي الطاقة بهدف، مما يحفز انبعاث الأشعة السينية .
تُستخدم مدافع الإلكترونات أيضًا في مضخمات الأنابيب ذات الموجة المتنقلة لترددات الميكروويف. [ 3 ]
القياس والكشف
يمكن استخدام مقياس النانوكولوم مع كأس فاراداي للكشف عن وقياس الحزم المنبعثة من مدفع الإلكترون ومدفع الأيون .
هناك طريقة أخرى للكشف عن حزم الإلكترونات من مدفع الإلكترونات وهي استخدام شاشة فسفورية تتوهج عند اصطدامها بإلكترون.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ HG Kirk, R. Miller, D. Yeremian, Electron guns and preinjectors , pp. 99-103, in AW Chao and M. Tigner, Editors, “Accelerator Physics and Engineering” World Scientific, Singapore, 1998
- ↑ I. Ben-Zvi، حاقنات ضوئية ، الصفحات 158-175، في AW Chao، HO Moser و Z. Zhao، المحررين، "فيزياء المسرعات وتطبيقات التكنولوجيا"، دار النشر العالمية، سنغافورة، 2004
- ↑ كوبلاند، جاك؛ هايف، أندريه أ. (سبتمبر 2015). "التاريخ الحقيقي لأنبوب الموجة المتنقلة". مجلة IEEE Spectrum . 52 (9): 38-43 . doi : 10.1109/MSPEC.2015.7226611 . S2CID 36963575 .
روابط خارجية
- محاكاة مدفع إلكتروني - درس تفاعلي من جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ
- مقدمة عن مدافع الإلكترون للمسرعات، دونهام 2008
- شعاع الإلكترون
- فيزياء المسرع
- مكونات المجهر
- أنابيب مفرغة