Canon à électrons - Electron gun
Un canon à électrons (également appelé émetteur d'électrons ) est un composant électrique dans certains tubes à vide qui produit un faisceau d' électrons étroit et collimaté qui a une énergie cinétique précise . La plus grande utilisation concerne les tubes cathodiques (CRT), utilisés dans presque tous les téléviseurs , écrans d'ordinateur et oscilloscopes qui ne sont pas des écrans plats. Ils sont également utilisés dans les écrans à émission de champ (FED) , qui sont essentiellement des écrans plats constitués de rangées de tubes cathodiques extrêmement petits. Ils sont également utilisés en micro-onde linéaire faisceau de tubes à vide tels que klystrons , tubes de sortie inductifs , tubes à ondes progressives , et gyrotrons , ainsi que dans des instruments scientifiques tels que des microscopes électroniques et des accélérateurs de particules . Les canons à électrons peuvent être classés par type de génération de champ électrique (DC ou RF), par mécanisme d'émission ( thermionique , photocathode , émission froide , source de plasmas ), par focalisation (électrostatique pure ou avec des champs magnétiques), ou par le nombre d'électrodes .
Caractéristiques
Un canon à électrons thermionique électrostatique à courant continu est formé de plusieurs parties: une cathode chaude , qui est chauffée pour créer un flux d' électrons par émission thermionique ; des électrodes générant un champ électrique pour focaliser le faisceau d'électrons (comme un cylindre de Wehnelt ); et une ou plusieurs électrodes anodiques qui accélèrent et focalisent davantage le faisceau. Une grande différence de tension entre la cathode et l'anode accélère les électrons loin de la cathode. Un anneau répulsif placé entre les électrodes focalise les électrons sur une petite tache de l'anode, au détriment d'une intensité de champ d'extraction plus faible sur la surface de la cathode. Il y a souvent un trou à travers l'anode à ce petit point, à travers lequel les électrons passent pour former un faisceau collimaté avant d'atteindre une deuxième anode, appelée collecteur. Cette disposition est similaire à une lentille Einzel .
Applications des canons à électrons
L'utilisation la plus courante des canons à électrons est dans les tubes à rayons cathodiques , qui étaient largement utilisés dans les moniteurs d'ordinateurs et de télévision jusqu'à ce que les écrans plats les rendent obsolètes. La plupart des tubes à rayons cathodiques couleur intègrent trois canons à électrons, chacun produisant un flux d'électrons différent. Chaque flux traverse un masque d'ombre où les électrons vont heurter un luminophore rouge, vert ou bleu pour éclairer un pixel de couleur sur l'écran. La couleur résultante qui est vue par le spectateur sera une combinaison de ces trois couleurs primaires .
Un canon à électrons peut également être utilisé pour ioniser des particules en ajoutant des électrons ou en supprimant des électrons d'un atome . Cette technologie est parfois utilisée en spectrométrie de masse dans un processus appelé ionisation électronique pour ioniser des particules vaporisées ou gazeuses . Des canons à électrons plus puissants sont utilisés pour le soudage, le revêtement métallique, les imprimantes métalliques 3D , la production de poudre métallique et les fours à vide.
Les canons à électrons sont également utilisés dans les applications médicales pour produire des rayons X à l' aide d'un linac (accélérateur linéaire); un faisceau d' électrons à haute énergie frappe une cible, en stimulant l' émission de rayons X .
Les canons à électrons sont également utilisés dans les amplificateurs à tube à ondes progressives pour les fréquences micro-ondes.
Mesure et détection
Un nanocoulombmètre en combinaison avec une coupelle de Faraday peut être utilisé pour détecter et mesurer les faisceaux émis par le canon à électrons et les canons à ions .
Une autre façon de détecter les faisceaux d'électrons d'un canon à électrons consiste à utiliser un écran au phosphore qui brille lorsqu'il est frappé par un électron.
Voir également
Les références
Lectures complémentaires
Liens externes
- Simulation d'un tutoriel interactif de pistolet à électrons de LMU Munich