Akademik

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ: направленные потоки эл-нов, поперечные размеры к-рых обычно значительно меньше их длины. Э. п. впервые были обнаружены в газовом разряде, происходящем при пониженном давлении: наблюдались слабое голубое свечение вдоль оси газоразрядной трубки и флуоресценция стеклянных стенок трубки, к-рые объяснялись воздействием т. н. катодных лучей (опыты англ. физика У. Крукса). Дальнейшие исследования привели к открытию эл-на (англ. физик Дж. Дж. Томсон, 1897), а сами лучи были отождествлены с потоками эл-нов.

В наст. время формированием, фокусировкой и отклонением Э. п., а также вопросами их использования занимается электронная оптика (см. ЭЛЕКТРОННАЯ И ИОННАЯ ОПТИКА). Для создания Э. п. служат электронные пушки, для их фокусировки — электронные линзы, а для отклонения — различные отклоняющие системы (см. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЗЕРКАЛА, ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИЗМЫ). Дополнительные трудности представляет фокусировка Э. п. с большой силой тока I при умеренном ускоряющем напряжении V, т. е. с большими значениями величины I/V3/2, наз. первеансом пучка. При этом существ. роль начинает играть пространственный заряд пучка, приводящий к его размытию. Для предотвращения такого размытия может применяться направленное вдоль оси пучка магн. поле либо ряд электрич. и магн. линз, расположенных на пути эл-нов.

Поскольку Э. п. представляют собой системы, движение к-рых описывается ур-ниями механики в форме Гамильтона, то для них справедлива Лиувилля теорема. При рассмотрении св-в Э. п. без учёта его рассеяния на остаточном газе движение каждого эл-на целесообразно представлять точкой в шестимерном фазовом пр-ве, а в качестве канонич. переменных, определяющих положение этой точки, выбрать декартовы координаты эл-на х, у, z и проекции его импульса рх, ру, pz (см. ГАМИЛЬТОНА ФУНКЦИЯ). Тогда в соответствии с теоремой Лиувилля:

?dxdydzdpxdpydpz=const,

причём интегрирование ведётся по всему фазовому объёму, заполненному представляющими точками. Теорема Лиувилля во мн. случаях значительно облегчает определение поперечных размеров, апертуры, плотности тока и др. параметров пучка в разл. его частях, е9ли достаточно полно известны его параметры в к.-л. Одной его части, напр. вблизи катода. Угловой и энергетический разброс заряж. ч-ц пучка и взаимное смещение траекторий характеризуют т. н. эмиттансы пучка, связанные с проекциями его фазового объёма на соответствующие плоскости.

Применение Э. п. послужило основой для создания целых отраслей техники: электронная микроскопия, телевидение, радиолокация, техника СВЧ, электронные ускорители и др. (см. ИОННЫЕ ПУЧКИ).