А.Ф. Злобина
ВАКУУМНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА
Учебное пособие
Томск – 2003
Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра электронных приборов (ЭП)
А.Ф. Злобина
ВАКУУМНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА
Учебное пособие
2003
Корректор: Красовская Е.Н.
Злобина А.Ф.
Вакуумная и плазменная электроника: Учебное пособие. Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2003.106 с.
Злобина А.Ф., 2003
Томский межвузовский центр
дистанционного образования, 2003
Содержание
Томск – 2003 1
Учебное пособие 2
1 ВВЕДЕНИЕ 5
2 ЭМИССИОННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 6
2.1 Материальные среды 6
2.1.1 Особенности газовой среды 6
2.1.2 Средняя длина свободного пробега частиц в газе 8
2.1.3 Вакуум 9
2.1.4 Твердое тело 10
2.1.5. Жидкие кристаллы 11
2.2 Энергия электронов в кристалле 13
2.3 Электрические свойства кристаллов 17
2.4 Плотность энергетических уровней 20
2.5 Поверхностный потенциальный барьер 22
2.6 Термоэлектронная эмиссия 24
2.7 Влияние внешнего ускоряющего поля на термоэмиссию 26
2.8 Электростатическая (автоэлектронная) эмиссия 28
2.9 Взрывная эмиссия 29
2.10 Фотоэлектронная эмиссия 31
2.11 Вторичная эмиссия 34
2.12 Вторичная ионно-электронная эмиссия 36
3 ТОКОПРОХОЖДЕНИЕ В ВАКУУМЕ 37
3.1 Движение электронов в вакууме в электрическом и магнитных полях 37
3.2 Движение электрона в однородном электрическом поле 38
3.3 Движение электрона в однородном магнитном поле 41
3.4 Электрический ток в вакууме при наличии объемного заряда 43
3.5 Электронный поток, его формирование 45
4 ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ (ЭЛТ) 48
4.1 Фокусировка электронного потока в электрических полях 48
4.2 Магнитные линзы 54
4.3 Устройство электронно-лучевой трубки 56
4.4 Модуляция электронного луча по плотности 58
4.5 Электростатические отклоняющие системы 61
4.6 Магнитная отклоняющая система 63
4.7 Экран 66
4.8 Осциллографические трубки 71
4.9 Запоминающие трубки (потенциалоскопы) 73
4.10 Кинескоп 75
4.11 Передающие телевизионные трубки 77
5 ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ 82
5.1 Ток фотоэмиссии 83
5.2 Электронный фотоэлемент 84
5.3 Ионный фотоэлемент 88
5.4 Фотоэлектронные умножители (ФЭУ) 89
5.5 Микроканальные пластины 91
5.6 Электронно-оптические преобразователи (ЭОПы) 93
6 ИОННЫЕ ПРИБОРЫ 99
6.1 Явление газового усиления 99
6.2 Условие возникновения самостоятельного разряда 101
6.3 Свойства тлеющего разряда 103
6.4 Индикаторные панели 104
1 Введение
Дисциплина «Вакуумная и плазменная электроника» изучает особенности эмиссии электронов, протекание тока в газах, вакууме и твердом теле. В курсе рассмотрены вопросы формирования и транспортировки электронных лучей, взаимодействия их с твердыми телами и структурами, преобразование энергии электронного потока в другие виды энергии. В курсе представлены приборы, использующие принцип преобразования оптического излучения в электрические сигналы (фотоэлектронные приборы). Описаны способы управления электронным лучом и приборы, преобразующие энергию электронного луча в видимый сигнал или изображение (осциллографы, кинескопы).
Рассмотрены элементарные процессы в плазме и на пограничных поверхностях, эмиссионные свойства плазмы, типы газовых разрядов и приборы тлеющего разряда (индикаторные панели). Следует отметить, что возможность успешного освоения дисциплины основывается на знании физики и высшей математики.