Un cilindro de Wehnelt (también conocido como tapa de Wehnelt , tapa de rejilla o simplemente Wehnelt ) es un electrodo en el ensamblaje del cañón de electrones de algunos dispositivos termoiónicos , que se utiliza para enfocar y controlar el haz de electrones . Lleva el nombre de Arthur Rudolph Berthold Wehnelt , un físico alemán, que lo inventó durante los años 1902 y 1903. [1] Los cilindros Wehnelt se encuentran en los cañones de electrones de los tubos de rayos catódicos y los microscopios electrónicos , y en otras aplicaciones donde un delgado, Se requiere un haz de electrones bien enfocado.
Estructura
Una gorra Wehnelt tiene la forma de un cilindro hueco en topless. El lado inferior del cilindro tiene una abertura (orificio pasante) ubicada en su centro, con un diámetro que normalmente varía de 200 a 1200 μm. La cara inferior del cilindro suele estar hecha de una lámina de platino o tántalo.
Operación
Un Wehnelt actúa como una rejilla de control y también sirve como una lente electrostática convergente . Un emisor de electrones se coloca directamente encima de la apertura de Wehnelt, y un ánodo se encuentra debajo de Wehnelt. El ánodo está polarizado a un voltaje positivo alto (típicamente +1 a +30 kV) con respecto al emisor para acelerar los electrones desde el emisor hacia el ánodo, creando así un haz de electrones que pasa a través de la apertura de Wehnelt.
El Wehnelt está polarizado a un voltaje negativo (típicamente -200V a -300V) con respecto al emisor, que generalmente es un filamento de tungsteno o cátodo caliente de hexaboruro de lantano (LaB 6 ) con una punta en forma de "V" (o puntiaguda). Este voltaje de polarización crea un campo electrostático repulsivo que suprime la emisión de electrones de la mayoría de las áreas del cátodo.
La punta del emisor se coloca cerca de la apertura de Wehnelt de modo que, cuando se aplica el voltaje de polarización apropiado al Wehnelt, una pequeña región de la punta tiene un campo eléctrico neto (debido tanto a la atracción del ánodo como a la repulsión de Wehnelt) que permite la emisión solo desde esa área. de la punta. El voltaje de polarización de Wehnelt determina el área de emisión de la punta, que a su vez determina tanto la corriente del haz como el tamaño efectivo de la fuente de electrones del haz.
A medida que aumenta el voltaje de polarización negativa de Wehnelt, el área de emisión de la punta (y junto con ella, el diámetro del haz y la corriente del haz) disminuirá hasta que se vuelva tan pequeño que el haz se "pellizque". En funcionamiento normal, la polarización se establece típicamente un poco más positiva que la polarización de pellizco y se determina mediante un equilibrio entre la calidad de haz deseada y la corriente del haz.
El sesgo de Wehnelt controla el enfoque del haz, así como el tamaño efectivo de la fuente de electrones, que es esencial para crear un haz de electrones que debe enfocarse en un punto muy pequeño (para microscopía electrónica de barrido) o un haz muy paralelo (para difracción). . Aunque se puede obtener una imagen de una fuente más pequeña en un punto más pequeño, o en un haz más paralelo, una compensación obvia es una corriente de haz total más pequeña.
Referencias
- ^ Fleming, Ambrose (1934). "Sobre la historia y desarrollo de la válvula termoiónica". Revista de instrumentos científicos . 11 (2): 44–49. Código bibliográfico : 1934JScI ... 11 ... 44F . doi : 10.1088 / 0950-7671 / 11/2/303 .